Compostos iônicos Empacotamento e arranjos cristalinos

Prof Silmar 2014-1

⇨ Menor ENERGIA POTENCIAL geral do sitema! Octeto completo confere especial estabilidade aos gases nobres, elementos do grupo 18:

Ne (2 + 8); Ar (2 + 8 + 8); Kr (2 + 8 + 18 + 8). OBS: He (2 elétrons!) ⇨ A química de muitos elementos é governada pela tendência que o elemento possui de assumir a configuração eletrônica de um gás nobre durante formação de ligação química.

Por que os átomos se ligam uns aos outros?

Ligação entre átomos resulta em espécie mais estável que cada um dos átomos isoladamente (favorecido energeticamente).

Compostos iônicos

Silmar J. S. Franchi

2014-1

Compostos iônicos - modelo

O modelo mais simples para representar os compostos

iônicos estabelece que os íons são esferas duras, cujo raio

é igual ao raio iônico. Estes íons estão dispostos em

camadas alternadas de cátions e ânions de forma

organizada chamada “empacotamento".

7 tipos de células unitárias

14 retículos de Bravais

Embora o conceito de célula unitária seja atribuído a

Christian Westfeld (1746-1823), foi em 1848 que o físico

francês Auguste Bravais (1811-1863) matematicamente

provou que existem 14 maneiras distintas para

organizar pontos no espaço tridimensional. Isto

significa que existem 14 células unitárias diferentes

para representar os minerais, e em particular os

compostos iônicos.

14 retículos de Bravais

14 retículos de Bravais

Tipos de vãos intersticiais

Tipos de vãos intersticiais

Ligação Iônica

A Natureza das Ligações Químicas

As ligações iônicas são prontamente formadas entre um átomo com baixa energia de ionização (eletropositivo) e outro com alta afinidade eletrônica (eletronegativo). Resulta do ganho ou perda de elétrons.

Formam-se cátions (+) e ânions (-). Os íons se mantém juntos pela atração eletrostática entre cargas de sinais opostos. Ex. NaCl, KCl, KF.

A ligação Iônica

Íons que os elementos formam

Os átomos tendem a ganhar ou perder elétrons para adquirir a configuração eletrônica do gás nobre mais próximo na tabela periódica.

Ex:

Fórmula de compostos iônicos

Sabendo-se que compostos iônicos são eletricamente neutros e conhecendo-se as cargas dos íons, pode-se obter as fórmulas dos compostos iônicos:

Ânion

Cátion X- X2- X3- Exemplos

M+ MX M2X M3X NaF, Na2O, Na3N

M2+ MX2 MX M3X2 MgF2, MgO, Mg3N2

M3+ MX3 M2X3 MX AlF3, Al2O3, AlN

Energia reticular

Energia liberada quando um número apropriado de íons gasosos é reunido para formar um mol do sólido iônico correspondente,a 0K.

Formação da ligação iônica é favorável energeticamente

-719 kJmol-1

Formação da ligação iônica é favorável energeticamente

Qual seria a explicação?

A interação entre íons forma estruturas cristalinas organizadas, com alto ponto de fusão e quebradiças.

Energia potencial da interação entre íons:

z = carga do íon

e = carga absoluta do elétron

0 = permissividade

r = distância entre os íons

Quanto menores os íons e maiores as cargas, maior a força de atração entre eles.

Sólidos iônicos podem ser quebradiços

Sólidos iônicos

Propriedades: maciez, ponto de fusão e condutibilidade.

Duro (quebradiço): Pelo fato de suas ligações serem razoavelmente fortes, os íons constituintes desse tipo de sólido não são removidos de suas posições originais com facilidade.

Ponto de fusão muito alto: Como os íons estão fortemente ligadas entre si, é difícil fundir esses materiais.

Condução térmica e elétrica ruins: Para conduzir eletricidade e calor, é preciso que haja portadores elétricos livres (elétrons ou íons), o que, nesse tipo de sólido não há. Em solução aquosa, conduz eletricidade.