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 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.

50 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.

51 Cláudia Bacchi Moléculas apolares

52 Cláudia Bacchi Dipolo-dipolo Moléculas polares

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54 Moléculas Polares e Apolares Polar Apolar Bastão carregado eletricamente

55 Polaridade X Solubilidade Polar dissolve Polar ( H 2 O é polar) Apolar dissolve Apolar Cláudia Bacchi

56 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

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