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7/17/2019 Aula 3 - Ligação Atômica nos Sólidos.pdf

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UNIVERSIDADE CATÓLICA DOM BOSCOESTUDO DE CASO – CONTROLE DE PRODUÇÃO

FASIPECIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS

Profª Anne Cerqueira



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Existem 4 tipos de ligações básicas:


Ligação Atômica nos Sólidos

- Ligação Iônica

- Ligação Covalente- Ligação Metálica

- Ligação de Van der Walls

Ligações Primárias: Fortes

}Compartilham ou transferemElétrons.

Ligações Secundárias: Fracas

}Atração entre cargas (+ ou -)



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Ligação Iônica



Figura 1 – Representação ligação iônica.



4

Ligação Iônica



Figura 4 – RepresentaçãoEsquemática da ligação iônica no

cloreto de sódio (NaCl).

Figura 3 – Representação da atraçãomútua entre os íons positivos e

negativos.

Figura 2 – Representaçãoforças atrativas.



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Ligação Iônica



Na + Cl NaCl



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Ligação Iônica





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Ligação Iônica





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Ligação Iônica





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Ligação Iônica





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Ligação Iônica



Exemplo: Os elementos A e B apresentam as seguintes configurações eletrônicas:

A: 2-8-8-2 e B: 2-8-7

Qual é a fórmula esperada para o composto formado entre esses dois elementos e qual seria a

ligação envolvida?



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Ligação Iônica



Onde A, B e n são valores quedependem dos sistema iônico

em questão.

(3)

S



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Ligação Iônica



O valor de r jamais pode ser 0, devido a força repulsivaFR, que é originada dasobreposição das nuvens deelétrons, além da tentativade juntar dois núcleos

positivamente carregados.

Onde λ e ρ são constantesdeterminadas experimentalmente.

(4)

FASIPE



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Ligação Iônica



(5)

(6)

FASIPE



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Ligação Iônica



(7)

FASIPE



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Ligação Iônica



Figura 8 – Configurações decoordenação ânion-cátion estáveis e

instáveis.

Cátion

ânion

Figura 9 – Números de Coordenaçãoe Geometrias para Várias Razões

entre os Raios de Cátion e do Ânion.

(8)

FASIPE



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Ligação Iônica



Figura 10 – Percentual de Caráter Iônicodas Ligações Interatômicas para Vários

Materiais Cerâmicos.

(3)

FASIPE



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Ligação Iônica



Figura 11 – Os valores de eletronegatividade para os elementos da Tabela Periódica.

FASIPE



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Ligação Iônica



FASIPE



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Ligação Iônica



FASIPE



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Ligação Iônica



Resolução: ZnS.

FASIPE



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Ligação Iônica



Resolução: ZnS.

FASIPE



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Ligação Covalente



FASIPE



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Ligação Covalente

CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS




FASIPE



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Ligação Covalente



Exemplo: FEEQ – CE) O selênio e o enxofre pertencem à família VI A da tabelaperiódica. Sendo assim, o seleneto e o sulfeto de hidrogênio são representados,respectivamente pelas fórmulas:

a) HSe e HS

b) H2Se e HS

c) HSe e H2S

d) H2Se e H2S

e) H3Se e H3S

FASIPEÊ



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Ligação Covalente




FASIPEÊ



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Ligação Covalente




a) HSe e HS

b) H2Se e HS

c) HSe e H2S

d) H2Se e H2S

e) H3Se e H3S

Resolução: A relação entre a posição na Tabela periódica e o número de ligações estabelece que oscomponentes da família VI A possuam 6 elétrons na camada de valência, sendo que apenas 2elétrons podem ser usados para formar ligações covalentes. Assim sendo, o Selênio e o Enxofreprecisam compartilhar dois átomos em suas ligações. Como o Hidrogênio compartilha apenas 1elétron, é preciso dois átomos de H para formar o seleneto (H2Se) e o sulfeto de hidrogênio (H2S).

“D”

FASIPEÊ



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Ligação Metálica



Figura 15 – Representação da ligação metálica.

Núcleo de íons

Metais e ligas

Bons condutores de calor e eletricidade

Núvem de elétrons

não direcional




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Ligação Metálica



Figura 16 – Calores de Sublimação (a 25ºC) de alguns metais e seus óxidos.

Calor de sublimação: a quantidade de energia térmica necessária paratransformar 1 mol de sólido diretamente em vapor a uma temperatura fixa(25°C). (Intensidade relativa de ligação)




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Ligação Metálica



Exemplo: (UFRN) O cobre metálico é bastante utilizado na confecção de fioscondutores de eletricidade. Baseado na propriedade de condutividade elétrica dosmetais pode-se afirmar a respeito do fio de cobre, que:

a) é constituído de íons metálicos positivos em posições ordenadas, com os elétrons devalência movimentando-se em todo o fio.

b) é constituído de moléculas.

c) seus átomos estão unidos por ligações iônicas.

d) as forças eletrostáticas que unem os átomos de cobre no fio são resultantes dasinterações dipolo-dipolo.

e) as ligações nele existentes são covalentes.

Resolução:O fio de cobre apresenta ligação metálica, entre os átomos de cobre, queapresentam cátions fixos, rodeados por uma nuvem de elétrons.

“A”




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Ligação Metálica



Exemplo: (UFMG) Uma substancia pura, sólida, que é também um isolante elétrico,pode apresentar todos os tipos de ligações, exceto:

a) covalente apolar

b) covalente polar

c) Iônicad) Metálica

e) molecular

Resolução:

Por ser um isolante elétrico, sabemos que não se trata de um metal, já que os metaissão bons condutores de eletricidade. Logo, a substância em questão poderá realizar todas as ligações, exceto a metálica, pois esta só ocorre entre metais.

“D”




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Ligações Secundárias ou Ligações de Van der Waals



Figura 17 – Ilustração esquemática da ligação de Van der Waals entre dois dipolos.

- Sem transferência ou compartilhamento de elétrons;- Semelhante a iônica: atração de cargas opostas;- Dois tipos: temporários ou permanentes (depende do dipolo)

Dipolo Elétrico existirá sempre que houver alguma separação entreas frações positiva e negativa de um átomo ou molécula.




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Figura 18 – Desenvolvimento de dipolos induzidos em átomos de argônio adjacentes levando auma ligação secundária fraca.

- Vibrações: distorções instantâneas;- São as mais fracas.

Ligações de dipolo induzido flutuantes




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Figura 19 – Representação esquemática de uma molécula polar de cloreto de hidrogênio (HCl)

- A molécula já apresenta um dipolo induzido;- Este dipolo induzido se liga a uma molécula polar (arranjo assimétrico entre regiões carregadas

positivamente e negativamente).

Ligações entre moléculas polares e dipolos induzidos




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Figura 20 – Representaçãoesquemática de ligação de

hidrogênio no fluoreto de hidrogênio

- Entre moléculas polares;- Mais forte que as demais (secundárias);- Pontes de hidrogênio.

Ligações dipolos permanentes

Figura 21 – Representaçãoesquemática da ponte de hidrogênio

da água.




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Exemplo: (Vunesp-2003) Pode-se verificar que uma massa de água ocupa maior volume no estado sólido (gelo) do que no estado líquido. Isto pode ser explicado pelanatureza dipolar das ligações entre os átomos de hidrogênio e oxigênio, pela geometriada molécula de água e pela rigidez dos cristais. As interações entre as moléculas deágua são denominadas

A) forças de Van der Waals.

B) forças de dipolo induzido.

C) forças de dipolo permanente.

D) pontes de hidrogênio.

E) ligações covalentes.

“D”

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