Cláudia Bacchi LIGAÇÕES QUÍMICAS. Cláudia Bacchi LIGAÇÕES QUÍMICAS A grande diversidade de substâncias existentes indica que os diferentes átomos podem.

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1 Cláudia Bacchi LIGAÇÕES QUÍMICAS

2 Cláudia Bacchi LIGAÇÕES QUÍMICAS A grande diversidade de substâncias existentes indica que os diferentes átomos podem combinar-se formando moléculas ou aglomerados iônicos, através de ligações químicas. As ligações, por sua vez, são decorrentes dos seguintes fatores: 1. atrações eletrostáticas; 2. tendência de formação de pares eletrônicos.

3 Cláudia Bacchi As ligações podem se divididas em dois grupos: 1. Interatômicas ou Intramolelulares - iônicas - metálicas - covalentes 2. Intermoleculares: - pontes de H - dipolo-dipolo - forças VDW LIGAÇÕES QUÍMICAS

4 Cláudia Bacchi Ligações Interatômicas Interatômicas LIGAÇÕES QUÍMICAS Iônica Metálica Covalente

5 Cláudia Bacchi Ligação iônica Ocorre entre um cátion e um ânion sendo o resultado de atração eletrostática (lei de Coulomb). Portanto, tal ligação ocorrerá entre elementos muito eletropositivos (ex.: metais alcalino e alcalino-terrosos) e elementos muito eletronegativos (ex.: calcogênios e halogênios) LIGAÇÕES QUÍMICAS

6 Cláudia Bacchi Eletropositivos Eletronegativos metais Não- metais 1A 2A 6A 7A gases nobres Força eletrostática Quanto mais longe na TP mais polar!!!!

7 Cláudia Bacchi Características dos compostos iônicos 1. Todos são sólidos cristalinos, à T ambiente; 2. Apresentam alto Ponto de Fusão e Ebulição, o que indica uma intensa (forte) ligação; 3. O caráter iônico aumenta com a diferença de eletronegatividade entre os elementos; 4. Não conduzem corrente elétrica no estado sólido mas conduzem em solução aquosa e quando fundidos; 5. Os íons obedecem ao modelo do octeto. LIGAÇÕES QUÍMICAS

8 Cláudia Bacchi Um exemplo típico de composto iônico: NaCl Cada íon assume configuração eletrônica de gás nobre (modelo do octeto). Cristal cúbico LIGAÇÕES QUÍMICAS

9 Cláudia Bacchi OBJETIVO: Estabilidade = ter 8 ou 2 elétrons na última camada Li +1 F -1 Perde 1 e- Ganha 1 e-

10 Cláudia Bacchi Ligação metálica Ocorre entre átomos de metais iguais ou metais diferentes (ligas). A partir de propriedades dos metais propõe-se um modelo para a ligação. 1.bons condutores de corrente (indica elétrons semi-livres). 2.sólidos cristalinos em temperatura ambiente, com alto Ponto de Fusão (indica forte ligação); 3.em geral apresentam 1 ou 2 elétrons na camada de valência (n s 1 ou n s 2 ). LIGAÇÕES QUÍMICAS Características:

11 Cláudia Bacchi Exemplos de metais e configurações LIGAÇÕES QUÍMICAS Na (Z = 11): 2 - 8 - 3 s 1 Fe (Z = 26): 2 - 8 - 14 - 4 s 2 Cu (Z = 29): 2 - 8 - 18 - 4 s 1 O átomo metálico pode ser considerado como sendo um “cátion” envolvido por elétrons ns 1 ou ns 2 que formam um orbital de compartilhamento “gigante”, responsável pela adesão dos átomos e justificando a alta condução de corrente elétrica, sob uma diferença de potencial (ddp).

12 Cláudia Bacchi Modelo de ligação metálica LIGAÇÕES QUÍMICAS A estrutura é cristalina semelhante aos compostos iônicos Os elétrons ns 1 e ns 2 externos são responsáveis pela ligação e condução de corrente. e-e-

13 Cláudia Bacchi LIGAS METÁLICAS LATÃO BRONZE AMALGMA OURO 18K

14 Cláudia Bacchi Ligação covalente ou molecular Ocorre, em geral, entre átomos de não metais onde a diferença de eletronegatividade seja baixa. LIGAÇÕES QUÍMICAS A ligação covalente decorre do compartilhamento de pares de elétrons. - se o par de elétrons é constituído por um elétron de cada átomo envolvido, a ligação é dita covalente normal; - se o par de elétrons é cedido por apenas um dos átomos a ligação é dita covalente dativa ou coordenada.

15 Cláudia Bacchi Exemplos (fórmulas de Lewis) LIGAÇÕES QUÍMICAS 1 - Molécula de hidrogênio covalente normal 2 - Molécula de cloro covalente normal simples

16 Cláudia Bacchi Exemplos (fórmulas de Lewis) LIGAÇÕES QUÍMICAS 3 - Molécula de oxigênio 2 covalentes normais 4 - Molécula de nitrogênio 3 covalentes normais dupla tripla

17 Cláudia Bacchi Exemplos (fórmulas de Lewis) LIGAÇÕES QUÍMICAS 5 - Molécula de ácido clorídrico 1 covalente normal 6 - Molécula de gás carbônico 4 covalentes normais

18 Cláudia Bacchi Exemplos (fórmulas de Lewis) LIGAÇÕES QUÍMICAS 8 - trióxido de enxofre 7 - dióxido de enxofre ligação dativa

19 Cláudia Bacchi Geometria molecular LIGAÇÕES QUÍMICAS A orientação espacial das moléculas, em relação aos seus átomos e respectivas ligações chamamos de geometria molecular. A disposição das ligações pode ser explicada por vários modelos teóricos, não contraditórios entre si sendo a de mais fácil compreensão a Teoria da Repulsão dos Pares Eletrônicos da Camada de Valência (TRPECV) proposta por Gillespie (1963).

20 Cláudia Bacchi Geometria molecular LIGAÇÕES QUÍMICAS Segundo a TRPECV: “ao redor do átomo central, os pares eletrônicos ligantes ou não-ligantes se repelem, tendendo a ficar o mais afastado possível”.  pares ligantes = participam das ligações  pares não-ligantes = não participam das ligações par eletrônico = ligação simples, dupla, tripla, coordenada ou par não usado (não-ligante).

21 Cláudia Bacchi Geometria molecular LIGAÇÕES QUÍMICAS Seqüência de passos na aplicação da TRPECV: 1. escreva a fórmula da substância e conte os pares eletrônicos ao redor do átomo central; 2. escolha a disposição geométrica que distribua esses pares de modo a ficarem o mais afastados possível (usando as formas básicas).

22 Cláudia Bacchi Formas básicas LIGAÇÕES QUÍMICAS

23 Ângulos X Geometria Cláudia Bacchi

24 Comparando as geometrias. Cláudia Bacchi

25 3 átomos 4 átomos

26 TETRAÉDRICA -5 átomos Cláudia Bacchi

27 Efeito dos elétrons não ligantes Cláudia Bacchi

28 Exemplo (1) LIGAÇÕES QUÍMICAS Qual a geometria da molécula BH 3 ? A molécula BH 3 apresenta: 3 pares de ligação Considerando- se o maior afastamento possível entre os 3 pares a geometria será trigonal planar.

29 Cláudia Bacchi Exemplo (2) LIGAÇÕES QUÍMICAS Qual a geometria da molécula NH 3 ? A molécula NH 3 apresenta: 3 pares de ligação 1 par não-ligante Considerando-se o maior afastamento possível entre os 4 pares a geometria será piramidal.

30 Cláudia Bacchi Polaridade de ligações e moléculas LIGAÇÕES QUÍMICAS Quando uma ligação ocorre entre átomos iguais o par eletrônico será compartilhado de modo igual pelos dois átomos. Uma ligação desse tipo é chamada APOLAR. Exemplo: molécula H 2 O par de elétrons se localiza de forma simétrica entre os dois átomos

31 Cláudia Bacchi Quando há diferença de eletronegatividade entre os átomos, o par eletrônico da ligação se localiza mais próximo do átomo mais eletronegativo, originando uma ligação chamada POLAR. LIGAÇÕES QUÍMICAS Polaridade de ligações e moléculas O polo negativo estará localizado próximo ao átomo mais eletronegativo e o polo positivo próximo ao átomo mais eletropositivo. Quanto maior for a diferença de eletronegatividade entre os átomos, mais polarizada será a ligação

32 Cláudia Bacchi Assim, a ligação H - F será mais polarizada do que a ligação H - Cl LIGAÇÕES QUÍMICAS Polaridade de ligações e moléculas  +  - H F A polarização de uma ligação é simbolizada por um vetor ( ) chamado momento dipolar ( μ ) cujo módulo é proporcional à diferença de eletronegatividade e cujo sentido é do polo positivo para o negativo.

33 Cláudia Bacchi LIGAÇÕES QUÍMICAS Polaridade de ligações e moléculas Se a molécula apresenta mais de uma ligação polar a polaridade da molécula será obtida a partir da disposição espacial das ligações polares existentes, com base na geometria molecular e somatório dos vetores momentos dipolares das ligações. * moléculas simétricas APOLARES ( µ = 0) * moléculas assimétricas POLARES ( µ  0)

34 Cláudia Bacchi Molécula H 2 O (assimétrica e polar) LIGAÇÕES QUÍMICAS Exemplos Molécula CO 2 (simétrica e apolar) - -

35 Cláudia Bacchi Ligações Intermoleculares LIGAÇÕES QUÍMICAS Pontes de H Dipolo-Dipolo Forças VDW

36 Cláudia Bacchi Pontes de H

37 Cláudia Bacchi LIGAÇÕES QUÍMICAS Pontes de H São ligações que ocorrem em substâncias no estado líquido ou sólido, nas quais o átomo de H está ligado a um átomo muito eletronegativo (F, O ou N). A ligação decorre da atração eletrostática entre o pólo positivo (localizado no H) e o pólo negativo (localizado no F, O ou N). H FON

38 Cláudia Bacchi Essas ligações justificam propriedades anormais de certas substâncias (alto ponto de ebulição, elevada tensão superficial,...)

39 Cláudia Bacchi LIGAÇÕES QUÍMICAS Exemplos Pontes de H entre moléculas H - F Neste caso a ponte de H ocorre mesmo no estado gasoso, sendo responsável pelo baixo grau de ionização desse ácido, comparado com os demais halogenídricos.

40 Cláudia Bacchi LIGAÇÕES QUÍMICAS Exemplos Pontes de H entre moléculas H 2 O No estado gasoso não há pontes de H em função da elevada agitação molecular, que dificulta a interação.

41 Cláudia Bacchi LIGAÇÕES QUÍMICAS Exemplos Pontes de H entre moléculas H 2 O No estado líquido as moléculas associam-se em grupos de 3 à 4, justificando a alta tensão superficial da água.

42 Cláudia Bacchi LIGAÇÕES QUÍMICAS Exemplos Pontes de H entre moléculas H 2 O No estado sólido as moléculas associam-se em grupos de 6 à 8 formando estruturas hexagonais, com grandes espaços vazios, o que explica a dilatação do gelo.

43 Cláudia Bacchi LIGAÇÕES QUÍMICAS Exemplos Outro modelo para o gelo

44 Cláudia Bacchi LIGAÇÕES QUÍMICAS Exemplos Solubilidade do etanol em água O etanol é totalmente miscível em água em função das pontes de H que ocorrem entre a hidroxila do álcool e as moléculas H 2 O.

45 Cláudia Bacchi Água X Sabão

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49 LIGAÇÕES QUÍMICAS Forças de Van Der Waals (VDW) São ligações fracas que ocorrem entre moléculas polares e/ou apolares, em substâncias que se encontram no estado líquido ou sólido. São de três tipos a)dipolo permanente - dipolo permanente b)dipolo permanente - dipolo induzido c) dipolo instantâneo - dipolo induzido (estas últimas são também chamadas forças de London)

50 Cláudia Bacchi LIGAÇÕES QUÍMICAS Forças de Van Der Waals (VDW) (dipolo permanente - dipolo permanente) Ocorrem entre moléculas polares, pela atração entre os polos de cargas opostas. Exemplo: atrações entre metanol e triclorometano.

51 Cláudia Bacchi LIGAÇÕES QUÍMICAS Ocorrem entre uma molécula polar (dipolo permanente) e outra apolar (dipolo induzido). Forças de Van Der Waals (VDW) (dipolo permanente - dipolo induzido) A molécula de propanol (polar) induz um dipolo na molécula de hexano (apolar).

52 Cláudia Bacchi LIGAÇÕES QUÍMICAS Ocorrem entre moléculas apolares pela formação de um dipolo instantâneo numa molécula, que induz dipolos em moléculas vizinhas. O dipolo instantâneo forma-se pela mobilidade natural dos elétrons. Forças de Van Der Waals (VDW) (dipolo instantâneo - dipolo induzido) Atração entre moléculas de alcanos.

53 Cláudia Bacchi LIGAÇÕES QUÍMICAS Pontes de H X FVDW Pontes de H são forças mais intensas que FVDW. Por isso o Ponto de Ebulição de substâncias onde há ponte de H é superior às que apresentam FVDW.

54 Cláudia Bacchi PROPRIEDADESCOVALENTES MOLECULARES COVALENTES ATÔMICAS METÁLICASIÔNICAS DUREZABaixaElevadaVariávelElevada Estado Físico a T ambiente G,L e S Sólido cristalino Ponto de fusão e ebuliçãoBaixoAlto Muito alto Alto Solubilidade em H 2 O Polares são solúveis Insolúveisinsolúveis solúveis Condução elétrica Não (somente ácidos em H 2 O) Não conduzem (somente C grafite e diamante) Condutores Conduzem quando fundidos ou em solução aquosa Partículas que as forma Moléculas átomos Cátions e elétrons livres Cátions e ânions Interação entre as partículas VW (d-d ou London) e PHCompartilhamento de elétrons cátions e elétrons Atração eletrostática entre cátions e elétrons cátions e ânions Atração eletrostática entre cátions e ânions ExemplosCO 2, N 2 e H 2 OC n (SiO 2 ) n Fe n, Al n (NaCl) n

55 Cláudia Bacchi DIGA TCHAU!! That’s all folks!!!