QUÍMICA GERAL Aula 07 – LIGAÇÕES QUÍMICAS IV 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. Profa. Maria Inês P. Ferreira, D.Sc.

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!

Geometria e Polaridade Molecular – recordando e sistematizando conceitos POLARIDADE DAS MOLÉCULAS: Moléculas lineares: Apolares quando ΔEinteratom= zero ou µR = zero; Polares quando ΔEinteratom= zero e µR = zero. Moléculas angulares: Apolares APENAS se ΔEinteratom= zero. Moléculas trigonais planas: Apolares quando µR = zero. Polares quando µR = zero; Moléculas piramidais: polares Moleculas tetraédricas:

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!!!

Envolvem a transferência de elétrons de um átomo para outro: Ligações Iônicas Envolvem a transferência de elétrons de um átomo para outro: Exemplo: Na: Z = 11 Cl: 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).

Compostos iônicos formam cristais!!! 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!!!

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: http://omnis.if.ufrj.br/~verissim/fmc/cap2-3.htm

Ligações Iônicas – Mecanismo de Coesão Energia de coesão (em eV) de diversos halogenetos alcalinos a partir dos íons isolados. Li Na K Rb Cs F 10,49 9,30 8,24 7,68 7,49 Cl 8,61 7,93 7,18 6,93   Br 7,55 6,87 6,62 I 7,05 6,49 6,30 Fonte: Ashcroft, p. 406.

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.

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: ΔEINTERATOM≥1,7: alto caráter iônico ou ainda: Fonte: http://www.fortunecity.com/tattooine/excession/177/ap_org1_v99b.html

Ligações Iônicas – prevendo o caráter iônico das ligações Escala de Eletronegatividade de Linus Pauling Fonte: http://www.fortunecity.com/tattooine/excession/177/ap_org1_v99b.html

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: http://profs.ccems.pt/PauloPortugal/CFQ/Investigando_a_Estrutura_das_Molculas/Estrutura_das_Molculas.html

Ilustração esquemática 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

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: http://profs.ccems.pt/PauloPortugal/CFQ/Investigando_a_Estrutura_das_Molculas/Estrutura_das_Molculas.html

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/hlpbandas.htm

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

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. Grafite Diamante Fonte: quimicaucg.com/sitebuilder/carbono.html

Recordando as energias de ligação... FONTE: www.unia.br/professores/eliane/down/eng_02.ppt

Vamos aos exercícios... 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.

Vamos aos exercícios... 6. Determine o tipo de ligação em cada um dos materiais abaixo: Latão (Zn + Cu); Grafite; Gás metano; Cloreto de potássio (KCl); 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

Vamos aos exercícios... 8. 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)         XO3. b)         X3Cl. c)         X2O3. d)         X3Cl3. e)         X3H. 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).