Aula ligações quimicas 11062014
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Ligações QuímicasLigações Químicas
2) T = 1 sTemp = 1010 ºCPrótons e Nêutrons
1) T = 0 sTemp = 1032 ºCPartículas subatômicas
3) T = 15 sTemp = 1010 ºCNúcleos de Hélio
4) T = 3 min e 15 sTemp = 1010 ºCNúcleos de Deutério
5) T = 400 000 anosTemp = 3 700 ºCPrimeiros átomos
6) T = 2 bilhões anosTemp = - 253º CPrimeiras Estrelas
7) T = 5 bilhões anosTemp = - 293º CPrimeiras Galáxias
8) T = 15 bilhões anosTemp = - 270,3º CVida na Terra
Ligações QuímicasLigações QuímicasInterações entre os átomos
HH
HH
HHNN
NHNH33
Objetivo:
Adquirir Estabilidade
HH
HHOO
HH22OO
HH
HH HHCC
CHCH44
HH
NOTA:NOTA:
Ligações Químicas são interações entre os átomos com o objetivo de adquirir estabilidade.
Interações Eletrostáticas
Ligações QuímicasPode ser definida como uma força resultante das interações eletrostáticas de elétrons (carga negativa) e núcleos (carga positiva) de dois átomos.
+ +
--
Atração
Repulsão
Repulsão
-
Interações Eletrostáticas
NOTA: As interações, tanto as atrações entre cargas opostas
quanto as repulsões entre cargas iguais, são sempre mais intensas
quando as cargas são maiores e as distâncias entre elas são menores.
Força eletrostática α q1 x q2 F. el. α 1/ d
F2(g) F(g) + F(g) F2(g)
FFFF
FFFF
FFFF
FFFF
FF FFFF
FF FF
FF
FF FF
FFFF
FFFF
FFFF
gás flúor (F2)
feixe intenso de luz
átomos de flúor isolados
Subsistem durante uma pequena fração de segundos, pois começam a colidir e se re-combinar
moléculas de F2, mais estáveis :
NOTA: Por que as ligações químicas se formam?Quando átomos estabelecem uma ligação química, ocorre liberação de energia e um
consequente aumento de estabilidade
ΔE ?
NOTA:Por que as ligações químicas se formam?
Os átomos sempre se ligam para adquirir uma maior estabilidade (menor energia). Em geral, essa estabilidade é adquirida:com a transferência total (ligação iônica) o ou com compartilhamento (ligação covalente) dos elétrons da camada de valência
Camada Eletrônicas
ou Níveis de Energia
Camada de Valência
Gilbert Newton Lewis foi um garoto precoce. Aprendeu a ler em casa, freqüentou uma escola pública dos 9 aos 14 anos e, a seguir, in-gressou na Univ. de Nebraska. Aos 17 anos foi
para a Univ. de Harvard e aos 24 já concluía o doutorado. Dono de um espírito criativo e ousado, não se conformava com os conceitos preestabe-lecidos. Prof. que incentivava o debate e apresen-tava problemas instigantes, que desenv. o espírito critico. Lewis é considerado como o grande resp. pelo avanço da Química nos EUA.
Estrutura de LewisEstrutura de Lewis
H H H F O O N N C HH
HH
HH FH OO N N C H
H
H
H
CH4H2 HF O2 N2
KK LL MM NN OO PP
22HeHe 22
1010NeNe 22 88
1818ArAr 22 88 88
3636KrKr 22 88 1818 88
5454XeXe 22 88 1818 1818 88
8686RnRn 22 88 1818 3232 1818 88
Gases Nobres
NOTA: Gases Nobres
Possuem a camada de valência especialmente estável que é
responsável pelas características diferenciadas dos demais elementos: são átomos livres no estado gasoso,
quimicamente inertes e ...
• apresentam alta Energia de
Ionização (?)
• baixa Afinidade Eletrônica (?)
Regra do octetoRegra do octetoProposta em 1916 por Kossel, Langmur e Lewis, dizia que todos os átomos têm tendência a aumentar a sua estabilida-de se adquirirem configuração eletrôni-ca de gás nobre, ou seja, oito elétrons na camada de valência.
Essa configuração estável pode ser obtida através da transferência ou do compartilhamento de elétrons de um átomo para o outro através das ligações químicas.
A regra do octeto é bastante útil como regra prática e com ela é possível expli-car a maioria das ligações químicas ou
até mesmo fazer previsões sobre a estequiometria da maioria dos
compostos. A regra aplica-se melhor para os
elementos representativosMas não considera a variação da
energia no processo de formação da ligação
A)Íons de metal de transição - Os metais de transição formam numerosos compostos nos quais eles apresentam valências variáveis e que nem sempre obedecem à regra do octeto. B)Compostos de Gases Nobres - sabe-se hoje que é possível combinar quimi-camente os gases nobres: compostos com xenônio (XeF2, XeF4, XeO3, XeO4, Na4XeO6.8H2O) e com kriptônio (KrCl2).
Exceções à regra do octeto
Como estão distribuidos os elétrons nas camadas dos
átomos de sódio (Na) e de cloro
(Cl)?
O que esperar da estabilidade destes átomos?
95,0Na (I)ValorÍon
154,0190,0180,0
RaioCovalente
Raio Atômico
Calculado
Raio Atômico Empírico
Sódio (Na) - Raio Neutro (pm)
1 pm = 10-12metros
pm=picômetro
Fator de conversão:
Raio Iônico (pm)
181,0Cl (-I)26,0Cl (VII)49,0Cl (I)ValorÍon
Raio Iônico (pm)
99,079,0100,0
RaioCovalente
Raio Atômico
Calculado
Raio Atômico Empírico
Cloro (Cl) - Raio Neutro (pm)
Frasco contendo o gás cloro (Cl2).
Na(g) + Cl(g) Na+Cl-(g)
Linus Carl Pauling (1901-1994) foi um brilhante químico e também um
pacifista. Suas contribuições para a Química foram
inúmeras, dentre as quais podemos destacar:
os trabalhos teóricos sobre as ligações químicas, a elucidação da geometria molecular das proteínas e a elaboração do conceito de ELETRONEGATIVIDADE.
(carga nuclear, q+)
Eletronegatividade α
(tamanho do átomo, r)
Quais as tendências de variação da
eletronegatividade na Tabela Periódica?
Eletronegatividade:Uma propriedade periódica
Ac1,11,7
88Ra0,9
87Fr0,7
86Rn---
85At2,2
84Po2,0
83Bi1,9
82Pb1,9
81Tl1,8
80Hg1,9
79Au2,4
78Pt2,2
77Ir
2,2
76Os2,2
75Re1,9
74W1,7
73Ta1,5
72Hf1,3
La1,1 1,3
56Ba0,9
55Cs0,7
54Xe---
53I
2,5
52Te2,1
51Sb1,9
50Sn1,8
49In1,7
48Cd1,7
47Ag1,9
46Pd2,2
45Rh2,2
44Ru2,2
43Tc1,9
42Mo1,8
41Nb1,6
40Zr1,4
39Y
1,2
38Sr1,0
37Rb0,8
36Kr---
35Br2,8
34Se2,4
33As2,0
32Ge1,8
31Ga1,6
30Zn1,6
29Cu1,9
28Ni1,9
27Co1,9
26Fe1,8
25Mn1,5
24Cr1,6
23V
1,6
22Ti1,5
21Sc1,3
20Ca1,0
19K
0,8
18Ar---
17Cl3,0
16S
2,5
15P
2,1
14Si1,8
13Al1,5
12Mg1,2
11Na0,9
10Ne---
9F
4,0
8O
3,5
7N
3,0
6C
2,5
5B
2,0
4Be1,5
3Li1,0
2He---
1H
2,1
3Li
1,0
4Be1,5
5B
2,0
6C
2,5
7N
3,0
8O
3,5
9F
4,0
10Ne---
11Na0,9
12Mg1,2
13Al1,5
14Si1,8
15P
2,1
16S
2,5
17Cl3,0
18Ar---
19K
0,8
20Ca1,0
31Ga1,6
32Ge1,8
33As2,0
34Se2,4
35Br2,8
36Kr---
37Rb0,8
38Sr1,0
49In
1,7
50Sn1,8
51Sb1,9
52Te2,1
53I
2,5
54Xe---
A configuração estável pode ser obtida através da:
• transferência ou do
• compartilhamento de elétrons de um átomo para o outro através das ligações químicas.
+ -
tran
sfer
ênci
a
Elétrons Compartilhados
com
part
ilham
ent
o
Ligações Químicas
• Ligação Iônica• Ligação Covalente (Molecular)• Ligação Metálica
Na ligação iônica as forças eletrostáti-cas atraem as partículas com cargas elétricas opostas. A ligação iônica é for-mada pela transferência de um mais elé-trons, de um átomo para o outro, produ-zindo ÍONS. Formação de íons:
Para ser energeticamente favorável, é necessário que a E.I. do átomo doador
de elétron seja baixa e que a A.E. do átomo receptor de elétron seja elevada.
Ligação Iônica
Cátion: M(g) M+(g) + e-
Ânion: X(g) + e- X-(g)
M(g) + X(g) M+(g) + X-
(g)
M+(g) + X-
(g) M+X-(g)
PAR IÔNICOPAR IÔNICOMM++XX--
MgCl2
NaCl
Exercício
Através da estrutura de Lewis represente a ligação existente em:
CaF2
AlCl3
Ligação Covalente•ocorre quando os átomos
envolvidos têm a mesma tendência de ganhar elétrons, ou seja, quando a eletronegatividade dos átomos envolvidos é alta e a diferença entre elas é pequena.
•De um modo geral, quando a EN > 2 a ligação é iônica e quando EN < 2 a ligação é covalente:
LiF E.N. = 4,0 – 1,0 = 3,0 (iônica)NaCl E.N. = 3,0 – 0,9 = 2,1 (iônica)H2 E.N. = 2,1 - 2,1 = 0 (covalente)
N2 E.N. = 3,0 – 3,0 = 0 (covalente)
HF E.N. = 4,0 – 2,1 = 1,9 (covalente)HCl E.N. = 3,0 - 2,1 = 0,9 (covalente)
Elétrons Compartilhados
Liga
ção
cova
lent
e
Cl2
HCl
Elétrons Compartilhados
Liga
ção
cova
lent
e
Cl2
HCl
Apolar
Polar
57
Covalente Apolar
Cl2
Cl
Clpressão
Cl Cl
Cl ClCl Cl
58
Covalente PolarHCl
•As moléculas eletricamente neutras podem possuir um dipolo elétrico permanente.
61
Covalente IônicaPolar
Na+Cl-
A MOLÉCULA DE ÁGUA
A água, substância covalente de fórmula química H2O, compõe-se de dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio (ametal).
HH
HH
OO
HH22OO
Como estão distribuídos os
elétrons nas camadas do átomos de
oxigênio (O) e de hidrogênio (H)?
O átomo de oxigênio é mais
eletronegativo que os de hidrogênio, assim:
A MOLÉCULA DE ÁGUA
O
H H104º 27’
ESTADOS FÍSICOS DA ÁGUAP ode ser
encontrada sob várias formas como: nuvens, oceanos e geleiras.
Na verdade a água não deveria ser líquida, e sim gasosa, à temperatura ambiente porque, se não fossem as pontes de hidrogênio, a sua temperatura de ebulição seria aproximadamente de – 80°C.
PONTOS DE FUSÃO E EBULUÇÃO
Ponto de fusão normal: Para a água PF = 0°C.
Ponto de ebulição normal:
Para a água PE = 100°C.
Estrutura da água
SOLUBILIDADE NA ÁGUA
Quando um sal se dissolve, ele dissocia-se, e os íons que o constituem passam a existir na solução formada.
NaCl(s) + H2O(l) Na+(aq) + Cl-(aq)
SOLUBILIDADE NA ÁGUA
SOLUBILIDADE NA ÁGUA
A propriedade solubilidade permite, por exemplo, que a água transporte nutrientes dissolvidos através de organismos vivos e retire os resíduos dos mesmos tecidos, servindo como agente de limpeza.
PROPRIEDADES ANÔMALAS DA ÁGUA A água aumenta sua
densidade progressivamente, de maneira inversa à temperatura, atingindo a máxima (1 g/mL) a 4°C.
Abaixo de 4°C a densidade passa a diminuir com o abaixamento da temperatura.
Estrutura do gelo
PROPRIEDADES ANÔMALAS DA ÁGUA
Por essa razão é que o gelo flutua na água, fazendo com que exista vida aquática sob a camada de gelo de um lago, por exemplo.
A água se expande ao se solidificar, pois a estrutura do gelo é uma forma hexagonal mais aberta, fazendo por exemplo, com que uma garrafa de água no congelador estoure.
PROPRIEDADES ANÔMALAS DA ÁGUA
A superfície da água se comporta como uma película tensa e elástica, apenas deformada nos pontos onde se apoiam as patas do inseto.
A tensão superficial é devida às forças de atração que as moléculas internas do líquido exercem junto às da superfície.
PROPRIEDADES ANÔMALAS DA ÁGUA
As moléculas situadas no interior de um líquido são atraídas em todas as direções pelas moléculas vizinhas e, por isso, a resultante das forças que atuam sobre cada molécula é praticamente nula.
Na superfície, entretanto, sofrem apenas atração lateral e inferior. Esta força cria a tensão na superfície, que faz a mesma comportar-se como uma película elástica.
PROPRIEDADES ANÔMALAS DA ÁGUA
A água é má condutora do calor e necessita de muitas calorias para aquecer-se (possui calor específico muito grande). Também para fundir-se e para vaporizar-se retira grande quantidade de calor das fontes. Esses fatos fazem com que a água funcione como niveladora térmica do meio físico.
PROPRIEDADES ANÔMALAS DA ÁGUA
O calor específico de uma substancia:
quantidade de calor que precisa ser absorvida por 1 g da substância para aumentar sua temperatura em 1 ºC.
A água tem elevado calor especifico porque, em relação a outras substâncias, pode absorver ou ceder grandes quantidades de calor com pequena alteração de temperatura.