8 Ligações químicas interatômicas Capítulo NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

Os três tipos de ligação química interatômica Substância química pode ser Iônica Molecular Metálica em que há em que há em que há Ligação iônica Ligação covalente Ligação metálica Substâncias iônicas — substâncias que conduzem a corrente elétrica no estado líquido, mas não no sólido. Inclui cloreto de lítio, brometo de potássio, cloreto de cálcio, cloreto de sódio, óxido de alumínio e óxido de magnésio. Substâncias moleculares — substâncias que não conduzem corrente elétrica no estado sólido nem no líquido; também se destacam por apresentar pontos de fusão significativamente mais baixos que as substâncias dos outros dois grupos. Inclui etanol, cloro, água, naftaleno, iodo, glicose. Substâncias metálicas — substâncias que conduzem corrente elétrica tanto no estado sólido quanto no líquido; quanto aos pontos de fusão, essas substâncias são razoavelmente comparáveis às do primeiro grupo. Inclui alumínio, prata, ouro, cobre, ferro e platina. Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

Os três tipos de ligação química interatômica Gases nobres: modelo de estabilidade Os gases nobres formam substâncias em que átomos não estão unidos a outros átomos. O hélio, presente nos balões, é um exemplo de gás nobre. Apenas os gases nobres (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn), nas condições ambientes, apresentam átomos estáveis isolados, isto é, não unidos a outros átomos. ADILSON SECCO S.L. MATTON. BILD/CID Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

Os três tipos de ligação química interatômica Gases nobres: modelo de estabilidade No sal de cozinha, há íons de sódio e de cloro combinados, formando os cristais. Na água, há átomos de hidrogênio e oxigênio, formando moléculas. Na prata, há muitos átomos de prata unidos, formando o sólido. ADILSON SECCO ADILSON SECCO ADILSON SECCO SÉRGIO DOTTA JR./CID JAVIER JAIME/CID JAVIER JAIME/CID Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

A regra do octeto Famílias ou grupos Um átomo estará estável quando sua última camada possuir 8 elétrons (ou 2, caso se trate da camada K). Os átomos não estáveis se unem uns aos outros a fim de adquirir essa configuração estável. Experimentalmente verifica-se que, nas uniões químicas, os átomos podem perder elétrons, receber elétrons ou compartilhar elétrons e, com isso, atingir a estabilidade com 8 elétrons na última camada (ou 2, caso seja a camada K). Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

Tendência dos elementos a perder elétrons Os átomos dos elementos dos grupos 1, 2 e 13 apresentam uma tendência acentuada a perder os elétrons da camada de valência. Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

Tendência dos elementos a receber elétrons Os átomos dos elementos dos grupos 15, 16 e 17 apresentam, de modo geral, tendência a receber elétrons para ficar com oito elétrons na última camada. Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

Fórmulas de Lewis e a valência dos elementos representativos ADILSON SECCO Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

A ligação iônica + Na Cl [Na+] [Cl–] Antes da ligação Após a ligação metal não metal Cl + [Na+] [Cl–] ADILSON SECCO Átomo de sódio (Naº) 2−8−1 e− Átomo de cloro (Clº) 2−8−7 e− Metais têm tendência a doar e– (formar cátions). Não metais têm tendência a receber e– (formar ânions). Cátion sódio (Na+) 2−8 e− Ânion cloreto (Cl–) 2−8−8 e− Eletrosfera igual à do neônio Eletrosfera igual à do argônio Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

A ligação iônica A fórmula de um composto iônico Fluorita Átomo de flúor de cálcio [Ca2+]1 [F−]2  CaF2 (fluoreto de cálcio) ADILSON SECCO JOSÉ MANUEL SANCHIS CALVETE/CORBIS/LATINSTOCK 9F K−2 L−7 20Ca K−2 L−8 M−8 N−2 F– 9 K−2 L−8 Ca2+ 20 K−2 L−8 M−8 Cada F recebe 1 e– Cada Ca doa 2 e– Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

(óxido de alumínio ou alumina) A ligação iônica A fórmula de um composto iônico Safira Átomos de alumínio Átomos de oxigênio [Al3+]2 [O2−]3  Al2O3 (óxido de alumínio ou alumina) O retículo cristalino do Al2O3 é constituído por grande quantidade de íons Al3+ e O2– na proporção 2:3. ADILSON SECCO BIOPHOTO ASSOCIATES/PHOTO RESEARCHERS/LATINSTOCK O 8 Al 13 K−2 L−6 Cada O recebe 2 e− O2− K−2 L−8 K−2 L−6 M−3 Cada Al doa 3 e− Al3+ Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

A ligação iônica A fórmula de um composto iônico Hidrogênio não é metal. O hidrogênio apresenta apenas 1 e−. Para ficar com a eletrosfera de gás nobre (He = 2 e−), ele precisa receber 1 e−. 1H K−1 11Na K−2 L−8 M−1 Cada H recebe 1 e− 1H− K−2 Cada Na doa 1 e− 11Na+ K−2 L−8 NaH Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

A ligação iônica A fórmula de um composto iônico Na ligação iônica, o H apresenta carga negativa e é denominado íon hidreto. 1H K−1 Cada H recebe 1 e− 1H− K−2 20Ca K−2 L−8 M−8 N−2 Cada Ca doa 2 e− 20Ca2+ K−2 L−8 M−8 CaH2 Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

A ligação iônica Valência de um íon O módulo da carga de um íon é chamado de valência desse íon. Na+  Cátion do sódio, grupo 1 (1A) monovalente Ca2+  Cátion do cálcio, grupo 2 (2A) bivalente Al3+  Cátion do alumínio, grupo 13 (3A) trivalente N3–  Ânion do nitrogênio, grupo 15 (5A) trivalente O2–  Ânion do oxigênio, grupo 16 (6A) bivalente F–  Ânion do flúor, grupo 17 (7A) monovalente Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

A ligação covalente Compartilhamento de elétrons Representação dos átomos isolados Representação da molécula 1 ligação covalente simples Cl2 Cl–Cl H2 1 ligação covalente simples H–H ADILSON SECCO 1 ligação covalente dupla O2 O=O N2 N N  1 ligação covalente tripla Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

A ligação covalente Compartilhamento de elétrons Nenhum dos átomos envolvidos transformou-se em íon. Devido ao compartilhamento, todos passaram a ter, em suas eletrosferas, número de elétrons igual ao dos gases nobres. Quando átomos se unem por compartilhamento de elétrons, dizemos que entre eles se estabelece uma ligação covalente. Os grupos de átomos unidos por ligação covalente são denominados moléculas. Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

A ligação covalente Valência O número de ligações covalentes que o átomo de um elemento pode fazer é chamado de valência desse elemento. Cl é monovalente, O é bivalente, N é trivalente, C é tetravalente etc. Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

A ligação covalente Para representar uma molécula, pode-se usar a fórmula eletrônica (Lewis), a fórmula estrutural (cada par de elétrons compartilhados é representado por meio de um tracinho) e a fórmula molecular. Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

A ligação covalente Ligações covalentes adicionais usando par eletrônico de um mesmo átomo Uma ligação covalente pode ser estabelecida com um par de elétrons compartilhado, qualquer que seja a origem desse par de elétrons. Fórmula molecular Fórmula eletrônica Fórmula estrutural Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

Representação usada por alguns autores para a “ligação dativa” A ligação covalente Ligações covalentes adicionais usando par eletrônico de um mesmo átomo Alguns livros de Ensino Médio costumam chamar a ligação covalente em que ambos os elétrons “vieram” de um só átomo de “ligação coordenada” ou “ligação dativa”, e a representam por uma seta na fórmula estrutural. Representação usada por alguns autores para a “ligação dativa” Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

Escrevendo a fórmula de um composto molecular Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

A ligação covalente Algumas exceções ao octeto Note que são quatro elétrons na camada de valência do berílio e seis na do boro. ADILSON SECCO Note que são dez elétrons na camada de valência do fósforo e doze na do enxofre. Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

A ligação covalente Algumas exceções ao octeto Note que, nestas estruturas, nitrogênio e cloro estão com um elétron desemparelhado, isto é, um elétron sem outro com o qual componha um par. ADILSON SECCO Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

A ligação metálica Modelo do mar de elétrons Já que os metais são bons condutores de corrente elétrica, espera-se que eles possuam em sua estrutura elétrons livres para se movimentarem. Essa é uma das evidências que conduziram à elaboração do modelo da ligação química existente nos metais. Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

A ligação metálica Modelo do mar de elétrons Os cientistas admitem que um metal sólido é constituído por átomos metálicos em posições ordenadas com seus elétrons de valência livres para se movimentarem por todo o metal. Assim, temos um “amontoado” organizado de íons metálicos positivos mergulhados num “mar de elétrons” livres. Esse é o chamado modelo do mar de elétrons, que explica a condutividade elétrica dos metais. Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

livre movimentação por A ligação metálica Modelo do mar de elétrons Íons Ag fixos Assim como a presença dos elétrons entre dois átomos os mantém unidos numa ligação covalente, é a presença do mar de elétrons que mantém os átomos metálicos unidos. Contudo, num pedaço de metal, os átomos não se encontram com o octeto completo. A regra do octeto não é satisfatória para explicar a ligação metálica. ADILSON SECCO Elétrons “soltos” com livre movimentação por todo o metal Esquematização do modelo do “mar de elétrons” para a prata metálica. Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

A ligação metálica Ligas metálicas Ligas metálicas são misturas sólidas de dois ou mais elementos, sendo que a totalidade (ou pelo menos a maior parte) dos átomos presentes é de elementos metálicos. O “ouro 18 quilates” é uma liga de ouro e cobre (e, eventualmente, prata), o bronze é uma liga de cobre e estanho, o latão é uma liga de cobre e zinco e o aço é uma liga de ferro com pequena quantidade de carbono. O ouro 18 quilates é usado em joalheria. EUGEN/CORBIS/LATINSTOCK Medalha de bronze BHP BILLINTON/REUTERS Ziper de latão OLAF_KOWALZIK/ALAMY/OTHER IMAGES Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

A ligação metálica Propriedades das substâncias metálicas Brilho característico: se polidos, os metais refletem muito bem a luz. Alta condutividade térmica e elétrica: são propriedades que se devem aos elétrons livres. Seu movimento ordenado constitui a corrente elétrica e sua mobilidade permite a rápida propagação do calor através dos metais. Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

A ligação metálica Propriedades das substâncias metálicas Altos pontos de fusão e de ebulição: em geral, são características dos metais (embora haja exceções, como mercúrio, PF = 39 ºC; gálio, PF = 30 ºC; e potássio, PF = 63 ºC). Devido a essa propriedade e também à boa condutividade térmica, alguns metais são usados em panelas e em radiadores de automóveis. Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

A ligação metálica Propriedades das substâncias metálicas Maleabilidade: metais são facilmente transformados em lâminas. O metal mais maleável é o ouro, que permite obter lâminas com espessuras da ordem de 0,00001 cm. Ductibilidade: metais são facilmente transformados em fios. O metal mais dúctil é o ouro, que permite obter fios finíssimos (1 g fornece 2.000 metros de fio). Resistência à tração: o ferro (sob a forma de aço) é um exemplo de metal que apresenta grande resistência à tração, o que permite sua utilização em cabos de elevadores e em construção civil. Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

Estado físico nas condições ambientes Conduz corrente elétrica no Comparando as substâncias iônicas, moleculares e metálicas Substância PF e PE geralmente Estado físico nas condições ambientes Conduz corrente elétrica no estado sólido? estado líquido? Iônica Altos Sólido Não Sim Molecular Baixos Sólido, líquido ou gasoso Metálica Sólido* * Exceção relevante é o mercúrio (Hg), que é líquido. Capítulo 8 – Ligações químicas interatômicas

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