LIGAES QUMICAS PROF. REGIS MELO

LIGAES QUMICASConceito Geral: Combinao entre tomos, molculas e ons onde cada espcie qumica procura uma maior estabilidade.Menos estveis tomos isolados

Energia

Mais estveis tomos ligados

DefiniesEstado Natural dos tomos: encontrados na natureza combinados de modo a adquirir maior estabilidade. Estabilidade qumica: precisam completar seus orbitais incompletos perdendo ou ganhando eltrons. Camada de Valncia: em geral as ligaes qumicas envolvem apenas a ltima camada do tomo.

Regra do OctetoDescrio: O tomo adquire estabilidade ao completar oito eltrons camada de valncia, imitando os gases nobres.Configurao Geral: ns2 np6

Obs. Esta regra s vlida para os elementos representativos. Exceo para o H, Li, B e Be.

Regra do DuetoDescrio: O tomo adquire estabilidade ao completar a camada de valncia com dois eltrons, imitando o gs nobre - He.Configurao Geral: ns2 Obs. Esta regra s vlida para os elementos representativos: H, Li, B e Be.

TIPOS DE LIGAOINICA ou ELETROVALENTE COVALENTE ou MOLECULAR: - Simples - Coordenada (Dativa) INTERMOLECULAR METLICA

LIGAO INICADefinio: eltrons so transferidos de um tomo para outro dando origem a ons de cargas contrrias que se atraem, ou seja entre tomos que possuem grande diferena de eletronegatividade. Exemplo: formao do cloreto de sdio NaCl. Na (Z = 11) 1s2) 2s2, 2p6) 3s1 Cl ( Z = 17) 1s2) 2s2, 2p6) 3s2, 3p5

Na

Cl

Na+

Cl-

Ligao InicaConfigurao dos tomos: Na Cl

Ligao InicaTransferncia do eltron: Na Cl

Ligao InicaFormao dos ons: Na+ Cl-

Ligao InicaAtrao Eletrosttica: Na+ Cl-

Ligao InicaAtrao Eletrosttica: Na+ Cl-

Ligao InicaAglomerado Inico ou Retculo Cristalino:

Frmula dos Compostos Inicos

+X -Y Y X Cargas = + xy xy = zeroExemplos: Ca+2 + Br-1 CaBr2 Al+3 + S-2 Al2S3

[A]

[B]

Ligaes dos Grupos - AGrupo Carga Grupo Carga 1 +1 15 -3 2 +2 16 -2 13 +3 17 -1Exemplos: a) K+Cl- KCl b) Ca+2I-1 CaI2 c) Al+3S-2 Al2S3 d) Fe+3O-2 Fe2O3

Caractersticas dos Compostos InicosSlidos a temperatura ambiente. Ponto de Fuso e Ebulio muito elevados. Conduzem corrente eltrica fundidos ou em soluo aquosa. Melhor solvente a gua.

Participantes dos Compostos InicosMetal com: - Hidrognio - Semimetal - Ametal - Radical salino (SO4-2) Radical Catinico (NH4+) com os nions listados para os metais.

Exerccios de fixao:1. Para que haja uma ligao inica necessrio que: a) O potencial de ionizao dos tomos participantes tenha valores prximos. b) A eletronegatividade dos tomos participantes tenha valores prximos. c) a eletronegatividade dos tomos participantes tenha valores bastantes diferentes. d) Os letrons de ligao sejam de orbitais s. e) As afinidades eletrnicas sejam nulas. 2. tomos do elemento X (nmero atmico = 20) e do elemento Y (nmero atmico = 7) unem-se por ligaes inicas originando o composto de frmula: a) XY b) X2Y c) X3Y2 d) X2Y3 e) X3Y4

Exerccios de fixao:3. Os compostos inicos, como o cloreto de sdio, apresentam as propriedades: a) Lquidos nas condies ambientais, bons condutores de eletricidade e baixo ponto de fuso. b) Lquidos ou gasosos, maus condutores de eletricidade em soluo aquosa e baixo ponto de fuso. c) Slidos, maus condutorers de eletricidade em soluo aquosa e baixo ponto de fuso. d) Slidos, bons condutores de eletricidade no estado slido e alto ponto de fuso. e) Slidos, bons condutores de eletricidade em soluo aquosa e elevado ponto de fuso.

LIGAO COVALENTE OU MOLECULARDefinio: Ocorre atravs do compartilhamento de um par de eltrons entre tomos que possuem pequena ou nenhuma diferena de eletronegatividade. Tipos de Ligaes Covalentes: - Covalente Simples. - Covalente Coordenada (Dativa).

Ligao Covalente Simples ou NormalDefinio: o par eletrnico compartilhado formado por um eltron de cada tomo ligante. Exemplo: formao do cloro Cl2. Cl ( Z = 17) 1s2) 2s2, 2p6) 3s2, 3p5

Cl

Cl

Cl2 ou Cl - ClMolecular Estrutural

Frmula de Lewis

Ligao Covalente Simples ou NormalConfigurao dos tomos:

Ligao Covalente Simples ou NormalAtrao Quntica:

Ligao Covalente Simples ou NormalAtrao Quntica:

Ligao Covalente Simples ou NormalNuvem Eletrnica ou Orbital Molecular:

Cl

Cl

Exemplos de Ligaes Covalentes SimplesO N H H O Cl O N HO2 ou O = O N2 ou N N H2O ou H - O - H HCl ou H - CL

Ligao Covalente Dativa ou CoordenadaDefinio: o par eletrnico compartilhado pertence a um dos tomos, s ocorre quando todas as ligaes covalentes simples possveis j aconteceram. Exemplo: formao do SO2.

O S O + O S O O

S=O + O S=O

NMERO DE VALNCIADefinio: nmero de ligaes covalentes normais e dativas que um tomo capaz de formar.

Valncias dos grupos AGRUPOS Frmula de Lewis N de Valncias simples N de Valncias dativas Hidrognio - H 4A E 4 0 5A E 3 1 6A E 2 2 7A E 1 3

1 covalente normal

Molculas do Tipo HxEOycidos OxigenadosTodos os tomos de oxignio aparecem ligados ao elemento central e cada tomo de hidrognio ficar ligado a um tomo de oxignio.

Exemplo: cido sulfrico - H2SO4

O H O S O O H

O H-O-S-O-H O

LIGAES SGMA () E PI ()Ligaes : interpenetrao de orbitais dos tomos ao longo de um mesmo eixo. Ligaes : interpenetrao lateral segundo eixos paralelos, ocorrem apenas com orbitais do tipo p. Obs. As ligaes s ocorrem aps a ligao , que nica entre dois tomos.

LIGAO SGMA ()

LIGAO PI ()Quando entre dois tomos ocorrer mais de uma ligao, a primeira ser sempre uma ligao sigma e as demais correspondero a ligaes pi, envolvendo os orbitais p contidos em eixos paralelos.

Aps a interpenetrao, os orbitais se deformam, originando os orbitais moleculares sigma e pi. A ligao pi sempre formada pela interpenetrao de orbitais incompletos do tipo p, contidos em eixos paralelos. Sua representao ser sempre

Caractersticas dos Compostos MolecularesSlidos, lquidos ou gasosos a temperatura ambiente. Ponto de Fuso e Ebulio inferiores aos dos compostos inicos. Bons isolantes: trmico e eltrico.

Participantes dos Compostos MolecularesAmetal, Semimetal e Hidrognio: - Ametal - Semimetal - Hidrognio

Exerccios de fixao:1. Indique entre os compostos a seguir aqueles em que encontramos apenas ligaes covalentes: I- NaCl a) I e II II- CCl4 b) II e III III- SO2 IV- KCl V- Na2SO4 c) I e IV d) IV e V e) III e IV

2. O nmero mximo de ligaes covalentes normais e coordenadas do tomo do elemento qumico cloro, que halognio, do 3perodo, pode ser representado por: a) Cl b) Cl c) Cl d) Cl e) Cl 3. (UCSal) Uma certa molcula linear formado por trs tomos ligados entre si por uma ligao simples covalente e uma ligao tripla covalente. Sendo assim, existiro nessa molcula: a) 4 ligaes b) 4 ligaes c) 1 ligao e 3 ligaes d) 3 ligaes e 1 ligao e) 2 ligaes e 2 ligaes

Exerccios de fixao:4. Qual das frmulas abaixo prevista para o composto formado por tomos de fsforo e flor, considerando o nmero de eltrons da camada de valncia de cada tomo? F | P | | | a) P F b) P F P c) F F P d) F P F e) P F P

LIGAO METLICADefinio: ligaes entre tomos de metais que formam retculos cristalinos de ctions fixos unidos por uma nuvem de eltrons livres da camada de valncia.

Retculo Cristalino

Caractersticas dos MetaisSlidos a temperatura ambiente, exceo do Hg (lquido). Apresentam brilho metlico, fundidos perdem o brilho, exceo para o Mg e Al. Densidade superior a da gua, exceo para os alcalinos. Menor Li = 0,53 g/mL, maior Os = 22,5g/mL. PF muito varivel, menor Cs = 28,5C, maior W = 3382C. Bons condutores de eletricidade e calor. Ag maior condutividade eltrica, seguida do Cu, Au e Al. Maleabilidade e ductibilidade.

Ligas MetlicasDefinio: materiais com propriedades metlicas que contm dois ou mais elementos, sendo pelo menos um deles metal. Exemplos: - Liga de metais para fusveis ( Bi, Pb, Sn e Cd) - Liga de ouro de joalharia (Au, Ag e Cu) - Amlgama dental (Hg, Ag e Cu) - Bronze ( Cu e Sn) - Lato (Cu e Zn)

GEOMETRIA MOLECULAR o estudo de como os tomos esto distribudos espacialmente em uma molcula. As principais classificaes so: linear, angular, trigonal plana, piramidal trigonal, tetradrica, bipiramidal trigonal e octadrica. Para se determinar a geometria de uma molcula, preciso conhecer a teoria da repulso dos pares eletrnicos da camada de valncia.

VSEPR (repulso dos pares de eltrons dacamada de valncia) Baseia-se na idia de que pares eletrnicos da camada de valncia de um tomo central, estejam fazendo Ligao qumica ou no, se comportam como nuvens eletrnicas que se repelem, ficando com a maior distncia angular possvel uns dos outros. Uma nuvem eletrnica pode ser representada por uma ligao simples, dupla, tripla ou mesmo por um par de eltrons que no esto a fazer ligao qumica.

2 tomos (AX)LINEAR (180) Ex.: HCl , HBr , O2 , Cl2

3 tomos (AX2) Linear: tomo central sem pares de eltrons livres. Ex. BeCl2 , CO2

3 tomos (AX2) Angular: tomo central com par de eltrons livres. Ex.: H2O (10430) ; SO2 (90)

4 tomos (AX3) Trigonal Plana: tomo central sem pares de eltrons livres. Ex.: BF3 , SO3

4 tomos (AX3) Piramidal Trigonal: tomo central com par de eltrons livres. Ex: NH3 , PH3 , PCl3

5 tomos (AX4) Tetradrica: 1 tomo central Ex.: CH4 , SiCl4, CCl4

6 tomos (AX5) Bipirmide Trigonal: 1 tomo central. Ex.: PCl5 , PI5

7 tomos (AX6) Octadrica: 1 tomo central. Ex.: SF6

POSSVEIS NGULOS

Comparando.....

Exerccios de fixao:1- Sejam dadas as seguintes molculas: H2O, BeH2, BCl3 e CCl4. As configuraes espaciais dessas molculas so, respectivamente: a) angular, linear, trigonal, tetradrica b) angular, trigonal, linear, tetradrica c) angular, linear, piramidal, tetradrica d) trigonal, linear, angular, tetradrica

Exerccios de fixao:2- O modelo de repulso dos pares de eltrons da camada de valncia estabelece que a configurao eletrnica dos elementos que constituem uma molcula responsvel pela sua geometria molecular. Relacione as molculas com as respectivas geometrias: Dados: Nmeros atmicos: H (Z = 1), C (Z = 6), N (Z = 7), O (Z = 8), S (Z = 16) Coluna I - Geometria molecular Coluna II - Molculas 1 - linear ( ) N2 2 tetradrica ( ) PH3 3 - trigonal plana ( ) BF3 4 - angular ( ) SO2 5 piramidal ( ) CF4 6 - bipiramide trigonal A relao numrica, de cima para baixo, da coluna II, que estabelece a seqncia de associaes corretas a) 1 - 3 - 5 4 - 2 b) 1 - 5 - 4 6 - 2 c) 1 - 5 - 3 4 - 2 d) 5 - 3 - 2 1 4 e) 1 - 3 - 2 6 4

POLARIDADE DAS LIGAESDefinio: acmulo de cargas eltricas iguais em regies distintas da ligao plos. Ligaes inicas: so fortemente polarizadas, cada on define um plo da ligao.

+

_

Polaridade das LigaesLigaes covalentes: funo da diferena de eletronegatividade entre os tomos da ligao. Classificao: - Apolar: formadas por tomos de eletronegatividades iguais, a nuvem no se deforma. - Polar: formadas por tomos de eletronegatividade diferentes, a nuvem se deforma. Obs. Quanto maior a diferena de eletronegatividade entre os tomos maior a polarizao.

Polaridade das LigaesLigao covalente apolar:

H2

H

H

Ligao covalente polar:+

HCl

H

Cl

-

POLARIDADE DAS MOLCULASDefinio: acmulo de cargas eltricas em regies distintas da molcula, sua fora depende da polaridade das ligaes e da geometria molecular. Momento dipolar: o vetor que orienta a polaridade da ligao, plo positivo para o negativo. Ex: H Cl

Momento dipolar resultante (r): vetor que define a polaridade da molcula, soma dos vetores.

Polaridade das MolculasMolcula apolar: momentum dipolar (r) = zero. Ex: molcula do gs carbnico CO2. O=C=O OCO

r = Zero

Molcula polar: momentum dipolar (r) zero. Ex: molcula da gua H2O. O H H H O H r Zero (polar)

Exerccios de fixao:1. Os tipos de ligaes dos compostos LiF, SCl2 e Cl2 so, respectivamente: a) covalente apolar, covalente polar e inica. b) inica, covalente apolar e covalente apolar. c) covalente polar, inica e covalente apolar. d) covalente apolar, inica e covalente polar. e) inica, covalente polar, covalente apolar. 2. Dadas as molculas O2, PCl3, BeH2, C5H10 e CHCl3 o nmero de molculas polares : a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 3. Dos solventes abaixo, o mais indicado para dissolver enxofre (S8) : a) H2O (gua) d) CS2 (dissulfeto de carbono) b) C2H5OH (lcool etlico) e) C3H8O3 (glicerina) c) HCCl3 (clorofrmio)

LIGAES INTERMOLECULARESDEFINIO: ligaes entre as molculas de substncias no estado slido ou lquido. Tipos de ligaes intermoleculares: 1) Ligao Dipolo Dipolo: ocorrem entre as molculas polares. 2) Ligao Dipolo Induzido Dipolo Induzido: ocorrem entre as molculas apolares. 3)Pontes de Hidrognio: ocorrem entre molculas fortemente polarizadas, quando o H se encontra ligado aos tomos de F, O e N.

Foras Intermoleculares e as Propriedades PF e PEDois fatores influem nos PF e PE: 1) Ligaes intermolecular: quanto maior a intensidade das foras de ligao, maiores os PF e PE da substncia. Ordem crescente da intensidade de interao: Dipolo induzido < dipolo dipolo < pontes de H 2) O tamanho das molculas: quanto maior o tamanho das molculas, maiores o PF e PE da substncia.

Foras Intermoleculares e as Propriedades PF e PEExemplos:PESnH4 GeH4 SeH4 CH4 Tamanho da molcula - 100 0 H2S H2Se H2Te

PE100 H2O

Tamanho da molcula

Exerccios de fixao:1. Considere as seguintes substncias qumicas: H2, CH4, HCl, H2S e H2O. Qual delas apresenta molculas associados por pontes de hidrognio? a) H2 b) CH4 c) HCl d) H2S e) H2O

2. A figura que melhor representa a evaporao do metanol (CH3OH) : a)OH OH H O H OHOHCH3OH

b)O

c)

d)H H C C

e)H H H H O H H O

CH3OH

CH3OH CH3OH

CH3OH

CH3OH