Cláudia Bacchi LIGAÇÕES QUÍMICAS

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.

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

Cláudia Bacchi Ligações Interatômicas LIGAÇÕES QUÍMICAS Iônica Metálica Covalente

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

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

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

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

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

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 s1 ou n s2). LIGAÇÕES QUÍMICAS Características:

Cláudia Bacchi Exemplos de metais e configurações LIGAÇÕES QUÍMICAS Na (Z = 11): 2 - 8 - 3 s1 Fe (Z = 26): 2 - 8 - 14 - 4 s2 Cu (Z = 29): 2 - 8 - 18 - 4 s1 O átomo metálico pode ser considerado como sendo um “cátion” envolvido por elétrons ns1 ou ns2 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).

Cláudia Bacchi Modelo de ligação metálica LIGAÇÕES QUÍMICAS e-

Cláudia Bacchi LIGAS METÁLICAS LATÃO BRONZE AMALGMA OURO 18K

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.

Cláudia Bacchi Exemplos (fórmulas de Lewis) LIGAÇÕES QUÍMICAS simples

Cláudia Bacchi Exemplos (fórmulas de Lewis) LIGAÇÕES QUÍMICAS dupla tripla

Cláudia Bacchi Exemplos (fórmulas de Lewis) LIGAÇÕES QUÍMICAS

Cláudia Bacchi Exemplos (fórmulas de Lewis) LIGAÇÕES QUÍMICAS

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).

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).

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).

Cláudia Bacchi Formas básicas LIGAÇÕES QUÍMICAS

Ângulos X Geometria Cláudia Bacchi

Comparando as geometrias. Cláudia Bacchi

Cláudia Bacchi 3 átomos 4 átomos

TETRAÉDRICA -5 átomos Cláudia Bacchi

Efeito dos elétrons não ligantes Cláudia Bacchi

Cláudia Bacchi Exemplo (1) LIGAÇÕES QUÍMICAS Qual a geometria da molécula BH3 ? A molécula BH3 apresenta: 3 pares de ligação Considerando-se o maior afastamento possível entre os 3 pares a geometria será trigonal planar.

Cláudia Bacchi Exemplo (2) LIGAÇÕES QUÍMICAS Qual a geometria da molécula NH3 ? A molécula NH3 apresenta: 3 pares de ligação 1 par não-ligante Considerando-se o maior afastamento possível entre os 4 pares a geometria será piramidal.

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.

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

Cláudia Bacchi Assim, a ligação H - F será mais polarizada do que a ligação H - Cl LIGAÇÕES QUÍMICAS Polaridade de ligações e moléculas

Cláudia Bacchi LIGAÇÕES QUÍMICAS Polaridade de ligações e moléculas

Cláudia Bacchi Molécula H2O (assimétrica e polar) LIGAÇÕES QUÍMICAS Exemplos Molécula CO2 (simétrica e apolar) - - - -

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

Cláudia Bacchi Pontes de H

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

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

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.

Cláudia Bacchi LIGAÇÕES QUÍMICAS Exemplos Pontes de H entre moléculas H2O No estado gasoso não há pontes de H em função da elevada agitação molecular, que dificulta a interação.

Cláudia Bacchi LIGAÇÕES QUÍMICAS Exemplos Pontes de H entre moléculas H2O No estado líquido as moléculas associam-se em grupos de 3 à 4, justificando a alta tensão superficial da água.

Cláudia Bacchi LIGAÇÕES QUÍMICAS Exemplos Pontes de H entre moléculas H2O 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.

Cláudia Bacchi LIGAÇÕES QUÍMICAS Exemplos Outro modelo para o gelo

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 H2O.

Cláudia Bacchi Água X Sabão

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Cláudia Bacchi 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 dipolo permanente - dipolo permanente dipolo permanente - dipolo induzido c) dipolo instantâneo - dipolo induzido (estas últimas são também chamadas forças de London)

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.

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).

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.

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.

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