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UNED Macaé COORDENAÇÃO DE ENSINO SUPERIOR E PESQUISA CURSO: TECNOLOGIA EM SERVIÇOS DE POÇOS DE PETRÓLEO QUÍMICA GERAL Aula 07 – LIGAÇÕES QUÍMICAS IV Bibliografia:

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1 UNED Macaé COORDENAÇÃO DE ENSINO SUPERIOR E PESQUISA CURSO: TECNOLOGIA EM SERVIÇOS DE POÇOS DE PETRÓLEO QUÍMICA GERAL Aula 07 – LIGAÇÕES QUÍMICAS IV Bibliografia: Química Geral – Vol. 1; Cap. 8 RUSSEL, Jonh B. Prof a. Maria Inês P. Ferreira, D.Sc.

2 UNED Macaé Geometria e Polaridade Molecular – recordando e sistematizando conceitos Conceitos Fundamentais A POLARIDADE DE UMA MOLÉCULA É FUNÇÃO DA POLARIDADE DAS LIGAÇÕES INTERATÔMICAS nela existentes e do MOMENTO DIPOLAR resultante das polaridades individuais. Para conhecermos o MOMENTO DIPOLAR de uma molécula precisamos de informações sobre sua GEOMETRIA MOLECULAR!

3 UNED Macaé Geometria e Polaridade Molecular – recordando e sistematizando conceitos POLARIDADE DAS MOLÉCULAS: Moléculas lineares: –Apolares quando ΔE interatom = zero ou µ R = zero; –Polares quando ΔE interatom = zero e µ R = zero. Moléculas angulares: –Apolares APENAS se ΔE interatom = zero. Moléculas trigonais planas: –Apolares quando µ R = zero. –Polares quando µ R = zero; Moléculas piramidais: polares Moleculas tetraédricas: –Apolares quando µ R = zero. –Polares quando µ R = zero;

4 UNED Macaé Geometria e Polaridade Molecular – recordando e sistematizando conceitos POLARIDADE DAS MOLÉCULAS E LIGAÇÕES INTERMOLECULARES: Moléculas Apolares: forças de London (dipolo induzido-dipolo induzido): se a M.M. for pequena tais moléculas serão gasosas à temperatura ambiente; Moléculas Polares: ligações dipolo-dipolo OU pontes de hidrogênio: tendem a ser líquidos ou sólidos de baixa Tf à temperatura ambiente!!!

5 UNED Macaé Ligações Iônicas Envolvem a transferência de elétrons de um átomo para outro: Exemplo: Na: Z = 11Cl: Z = 17 Para o cloreto de sódio, tanto o cátion Na + quanto o ânion Cl - ficam com seus orbitais externos completos (similares às C.V.s de gases nobres).

6 UNED Macaé Ligações Iônicas Recordando... Átomos de ametais: C.V. quase totalmente preenchida de elétrons; altos P.I. e eletronegatividade - ganham elétrons formando um íons negativos ou ânions. Átomos de metais: baixos P.I. e eletronegatividade: perdem elétrons formando um íons positivos ou cátions; Os dois ou mais íons logo se atraem devido a forças eletrostáticas. Ligações desse tipo são mais fortes que ligações de hidrogênio, mas têm força similar a das ligações covalentes. Compostos iônicos formam cristais!!!

7 UNED Macaé Ligações Iônicas – Mecanismo de Coesão Balanço energético favorável!!! A atração eletrostática entre os íons e a formação do retículo cristalino são responsáveis pela maior parte da energia de coesão! Fonte:

8 UNED Macaé Ligações Iônicas – Mecanismo de Coesão Energia de coesão (em eV) de diversos halogenetos alcalinos a partir dos íons isolados. LiNaKRbCs F10,499,308,247,687,49 Cl8,617,937,186,93 Br8,247,556,876,62 I7,687,056,496,30 Fonte: Ashcroft, p. 406.

9 UNED Macaé Ligações Iônicas Conseqüentemente... A ligação é não-direcional; É a ligação predominante nos materiais cerâmicos; Os materiais são duros e quebradiços, bons isolantes térmicos e elétricos. Compostos iônicos conduzem eletricidade quando fundidos ou em solução, têm geralmente tem um alto ponto de fusão e tendem a ser solúveis em água.

10 UNED Macaé Ligações Iônicas Porém... Estudos revelaram que não existe ligação iônica pura. –Todas ligações iônicas tem um grau de ligação covalente ou ligação metálica; –Quanto maior a diferença na eletronegatividade entre dois átomos mais iônica se torna a ligação. Assim... A diferença de eletronegatividade entre dois elementos pode ser usada para prever o tipo de ligação entre os átomos desses elementos: ΔE INTERATOM1,7: alto caráter iônico ou ainda: Fonte:

11 UNED Macaé Ligações Iônicas – prevendo o caráter iônico das ligações Escala de Eletronegatividade de Linus Pauling Fonte:

12 UNED Macaé Ligações Iônicas Assim, algumas generalizações são possíveis: Devido à grande diferença de eletronegatividade entre os elementos dos grupos 1 e 2 e os dos grupos 16 e 17, se estabelecem ligações do tipo iônico entre eles, originando óxidos e sais. Fonte: auloPortugal/CFQ/Inve stigando_a_Estrutura_ das_Molculas/Estrutur a_das_Molculas.html

13 UNED Macaé Ligações Metálicas Elementos metálicos possuem de um a três elétrons de valência; Os elétrons de valência não estão ligados a um único átomo, mas estão mais ou menos livres para se movimentarem por todo o metal – teoria da nuvem eletrônica ou mar de e - livres; É não direcional; Os materiais são bons condutores elétricos e térmicos. Ilustração esquemática da ligação metálica

14 UNED Macaé Ligações Metálicas Assim, segundo essa teoria simplificada elétrons de valência movem-se livremente por entre a rede de íons metálicos positivos, não estando localizados em nenhum átomo em particular : Fonte: strutura_das_Molculas.html

15 UNED Macaé Ligações Metálicas Outras teorias são possíveis: Em um metal os átomos se encontram muito próximos uns dos outros: os níveis energéticos de cada átomo são afetados pelos dos átomos vizinhos: formação de muitos orbitais ligantes (BANDA DE VALÊNCIA) e antiligantes (BANDA DE CONDUÇÃO): Fonte: personales.upv.es/.../semi/ayuda/h lpbandas.htm

16 UNED Macaé Ligações Metálicas A teoria das bandas explica não só a condutividade dos metais (condutores de eletricidade), mas também as propriedades dos semicondutores e dos isolantes. Fonte: personales.upv.es/.../semi/ayuda/hlpbandas.htm

17 UNED Macaé Grafite x Diamante: explicando as diferenças de condutividade A teoria das bandas explica não só a condutividade dos metais (condutores de eletricidade), mas também as propriedades dos semicondutores e dos isolantes. Fonte: quimicaucg.com/sitebuilder/carbono.html Diamante Grafite

18 UNED Macaé Recordando as energias de ligação... FONTE:

19 UNED Macaé Vamos aos exercícios... 1.Explique por que é possível separar água e óleo por processos físicos, como a decantação? 2. Com o auxílio da teoria da hibridização explique a existência de uma núvem de elétrons ¶ deslocalizados na molécula de benzeno. 3. Represente a reação entre a amônia e o trifluoreto de boro. 4. Explique, com o auxílio da teoria da hibridização a reação entre cloreto de alumínio e água. 5. Indique a geometria molecular e a polaridade dos reagentes do item 3.

20 UNED Macaé Vamos aos exercícios Determine o tipo de ligação em cada um dos materiais abaixo: a)Latão (Zn + Cu); b)Grafite; c)Gás metano; d)Cloreto de potássio (KCl); e)Arseneto de gálio (GaAs). 7. A camada mais externa de um elemento X possui 3 elétrons, enquanto a camada mais externa de outro elemento Y tem 7 elétrons. Determine a fórmula provável de um composto formado por esses elementos

21 UNED Macaé Vamos aos exercícios O átomo neutro de um certo elemento X tem três elétrons de valência. Considerando-se o óxido, o hidreto e o cloreto desse elemento, o composto que está com a fórmula correta é: a) XO 3. b) X 3 Cl. c) X 2 O 3. d) X 3 Cl 3. e) X 3 H. 9. Por que o diamante tem alto ponto de fusão enquanto o ponto de fusão do polietileno é muito baixo? (os dois materiais apresentam ligações covalentes fortes).


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