1. Teoria do octetoDe acordo com a teoria do octeto, quando os átomos interagem, eles

tendem a perder, ganhar ou compartilhar elétrons até atingirem a distribui-ção eletrônica do gás nobre mais próximo deles, na tabela periódica.

Os gases nobres são encontrados isoladamente porque são estáveis por natureza (possuem 8 elétrons na camada de valência, com exceção do hélio, que possui apenas 2 e– na camada de valência (camada K)). Os outros átomos podem atingir essa estabilidade por meio de ligações químicas.

2. Ligações químicasLigação iônica

Observe a distribuição eletrônica do átomo de sódio:

11Na: 1s2 2s2 2p6 3s1

Ele apresenta apenas um elétron na sua camada de valência (3s1). Como o sódio é um metal, tem facilidade em perder elétrons. Assim, forma-se o íon positivo (cátion) sódio.

Veja sua distribuição eletrônica:

11Na+: 1s2 2s2 2p6

11 prótons e 10 elétrons = cátion de carga +1

Podemos concluir que os metais frequentemente se desfazem de elétron(s), atingindo o octeto na camada de valência.

Agora vamos avaliar um outro exemplo: o átomo de cloro.

17Cℓ: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

Sete elétrons na camada de valência conferem instabilidade. A solução é ganhar mais um elétron. Essa é uma tendência natural dos ametais: ga-nhar elétrons, pois apresentam alta eletronegatividade. Veja:

17Cℓ –: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

17 prótons e 18 elétrons = ânion de carga –1

Ligação química e

geometria molecular

21

O que acontece quando um átomo de sódio intera-ge com um átomo de cloro? Ocorre transferência de um elétron do primeiro elemento para o segundo.

A forte atração elétrica entre esses íons é conhecida por ligação iônica. Os compostos que apresentam essa ligação são chamados compostos iônicos.

Essa substância é conhecida como sal de cozinha, NaCℓ.

Fórmula iônicaÉ possível predizer a fórmula iônica sem antes fazer

a representação de Lewis. Observe:

Cx+

x

y–

yA

Cátion Ânion

Observe que o cruzamento de cargas deve ser feito apenas quando x for diferente de y.

Exemplo: O alumínio (metal do grupo 13 ou família IIIA) forma cátion Aℓ 3+; o oxigênio (ametal do grupo 16 ou família VIA) forma ânion O2–.

Portanto, sua fórmula iônica é Aℓ2O

3.

Características das substâncias iônicas

As fortes atrações elétricas entre cátions e ânions, em uma substância iônica, têm suas conse quências:

I. Toda substância iônica é sólida e forma um retí-culo cristalino iônico, nas condições ambientes.

II. Os pontos de fusão (PF) e de ebulição (PE) são bem altos.

III. As substâncias iônicas conduzem corrente elé-trica quando fundidas ou quando dissolvidas em água (veremos o porquê mais adiante).

Portanto, lembre-se:

Ligaçãoiônica

Substânciaiônica

Sólido(aglomerado

iônico)

Metal +

ametal ou H

Ligação covalenteA ligação covalente ocorre por compartilhamento

de elétrons, entre os ametais e/ou o H, elementos mui-to eletronegativos (com exceção do H, que é pouco ele-tronegativo) e que quase nunca doam seus elétrons para atingirem o octeto: o gás cloro (Cℓ

2) é um exemplo.

Há várias maneiras de representar essa substância:

Cℓ Cℓ Cℓ — Cℓ

Representaçãode Lewis

Fórmulaestrutural

Par eletrônicocompartilhado

Substitui-se o parcompartilhadopor um traço

Fórmula molecular

Cℓ2

Podemos concluir que:

Ligaçãocovalente

Substânciamolecular

Sólido oulíquido ou

gás

Ametal +

ametal e/ou H

O átomo de hidrogênio estabiliza-se com apenas dois elétrons na camada de valência (sua única cama-da!), pois assim atinge a configuração eletrônica igual à do gás nobre hélio.

Outros exemplos:

O2 :

Dupla-ligação covalente

Tripla-ligação covalente

O O N2 : N N

Um caso especial: ligação covalente dativa

Observe o caso especial da molécula do SO2. Tanto o

enxofre quanto o oxigênio pertencem ao grupo 16 ou família VIA. A ambos faltam dois elétrons para que se complete o octeto.

Fórmula estrutural:

S O

Onde podemos “encaixar” o outro átomo de oxigênio?

O átomo de enxofre apresenta dois pares de elé-trons que não foram utilizados em nenhuma ligação (pa-res de elétrons não ligantes ou pares de elétrons livres). O segundo átomo de oxigênio passa a usar um desses pares eletrônicos do enxofre (estes se unem por liga-ções covalentes dativas). O par passa a pertencer tanto ao enxofre quanto a esse “novo” oxigênio (como na li-gação covalente “normal”). A estrutura fica:

Representação de Lewis Fórmula estrutural

Par de elétrons originalmentepertencente ao enxofre

A seta representa o parde elétrons que constituia ligação dativa. Essa seta

aponta sempre para o átomoque precisava do par para

atingir o octeto

O S O O S O

O segundo átomo de oxigênio fez a ligação dativa com o enxofre, e não com o outro oxigênio, que tam-bém apresenta pares de elétrons não ligantes por cau-sa da diferença de eletro negatividade.

22

3. Substâncias metálicas

Como vimos, toda substância iônica é sólida nas condições ambientes. Nem todo sólido, porém, é uma substância iônica. Alguns são formados somente por me-tais. São as chamadas substâncias metálicas. Observe:

Ligaçãometálica

Substânciametálica

Sólido(cristal metálico)*exceção: mercúrio

Metal +

metal

Os sólidos metálicos são cristais formados por agrega-dos atômicos gigantes. Como os metais são constituídos por átomos pertencentes a um mesmo elemento químico (com exceção das ligas), a fórmula de uma substância metálica é o próprio símbolo do elemento, sem indicação da quantida-de (extremamente grande) de átomos envolvidos.

Exemplos:

· Fórmula química para o ouro de um anel: Au

· Fórmula química para o mercúrio dos termômetros: Hg

O mercúrio é o único metal líquido quando em tempe ratura ambiente (25 °C), ao passo que o gálio (PF = 29,7 °C) e o césio (PF = 28,4 °C) se fundem pouco acima de 25 °C. Todos os demais são sólidos.

A mobilidade dos elétrons de valência, que “circu-lam” livremente por todo o cristal metálico, é responsá-vel pelas características dos metais.

Características dos metais · Alta maleabilidade e alta ductibilidade.

· Alta condutividade elétrica.

· Alta condutividade térmica.

· Altos pontos de fusão e de ebulição.

· Brilho metálico.

Ligas metálicas

Ligas metálicas são materiais com propriedades metálicas feitos de dois ou mais elementos dos quais pelo menos um é metal.

· Bronze: cobre (90%) e estanho (10%).

· Ouro 18 quilates: ouro (75%) e prata/cobre (25%). O ouro é pouco resistente (mole); a adição de prata e cobre aumenta sua resistência mecânica.

· Chumbo para solda: chumbo (67%) e estanho (33%).

· Latão: cobre (67%) e zinco (33%).

· Aço: ferro com um pouco de carbono. O objetivo da adição de carbono é o aumento da resistência me-cânica, principalmente à tração.

4. Geometria molecular

Quando os átomos se unem para formar moléculas, elas podem adquirir várias formas diferentes. É o que chamamos geometria molecular.

Para determinarmos a geometria de uma molécula, podemos utilizar o modelo da repulsão dos pares ele-trônicos. As nuvens eletrônicas ao redor do átomo cen-tral de uma molécula repelem-se mutuamente, pois to-das elas apresentam carga elétrica negativa. Assim, as nuvens eletrônicas posicionam-se o mais afastadas pos-sível umas das outras.

Entenda por “nuvem eletrônica” uma ligação co-valente simples, dupla ou tripla ou, ainda, um par de elétrons não ligantes.

Veja no quadro a seguir os tipos de geometria molecular:

Número de nuvens

eletrônicas ao redor do átomo

central

Número de

átomos ligados ao

átomo central

Geometria molecular

Exemplo

2 2 LinearCℓ — Be* — Cℓ

O C OH — C N

3

2 AngularO O

S

3Trigonal plana

F — B*F

FO C

Cℓ

Cℓ

4

2 AngularO

HH

S

CℓCℓ

3 PiramidalN

HH HP

CℓCℓCℓ

4 Tetraédrica C

Cℓ

Cℓ

CℓCℓ

*Berílio (Be) e boro (B) são algumas exceções da teoria do octeto. O berílio estabiliza-se com apenas 4 elétrons, e o boro, com apenas 6 elétrons na camada de valência.

23

Atividades1 (U. E. Ponta Grossa-PR) Considere os elementos X, Y e Z, com as respec-

tivas configurações eletrônicas de seus átomos:

X → 1s2 2s2 2p6 3s2

Y → 1s2 2s2 2p5

Z → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4

Com relação ao comportamento desses átomos na formação de ligações químicas, assinale o que for correto.

(01) O elemento X apresenta maior eletroafinidade do que os elementos Y e Z.

(02) Os átomos dos elementos Y e Z apresentam tendência em formar ânions monovalentes e divalentes, respectivamente.

(04) Os elementos X e Y formam um composto molecular de fórmula X2Y.

(08) Os elementos X e Y formam entre si compostos de caráter iônico.

Dê a soma dos números dos itens corretos.

2 (PUC-MG) O elemento bromo forma compostos iônicos e moleculares. Assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, um composto iônico e um mole-cular formados pelo bromo.

(Dado: números atômicos: Ca = 20; Br = 35; H = 1; C = 6; K = 19; Na = 11; Mg = 12; N = 7)

a) CaBr2 e HBr

b) CBr4 e KBr

c) NaBr e MgBr2

d) KBr e NH4Br

3 (Cefet-PR)

Nas indústrias de fabricação de alumínio, mais de 70% dos recursos em-pregados são energia elétrica, um recurso que, apesar de escasso, ainda é muito barato no Brasil. Esse custo é ainda inferior para empresas que pos-suem subsídio e pagam até um terço do preço pago pelos consumidores residenciais. Grande parte dos lingotes produzidos aqui é exportada e, lá fora, eles são transformados em componen tes automotivos e equipamen-tos que o Brasil precisa comprar por um preço muito mais alto.

Veja, ano 34, n. 21, 2001.

As ligações químicas entre os átomos de alumínio presentes nos lingotes produzidos são do tipo:

a) iônicas.

b) dipolo-dipolo.

c) metálicas.

d) covalentes.

e) cristalinas.

4 (UFRS) O modelo de repulsão dos pares de elétrons da camada de valên-cia estabelece que a configuração eletrônica dos elementos que consti-tuem uma molécula é responsável pela sua geometria molecular. Relacio-ne as moléculas com as respectivas geometrias:

(Dado: números atômicos: H (Z = 1), C (Z = 6), N (Z = 7), O (Z = 8), S (Z = 16)

X

X

24

1. As características dos elementos são:

X – 2s2 2p6 3s21s2

K L M

2 8 2

Alcalinoterroso

3º período

tendência para doar 2 e–

Y – 2s2 2p51s2

K L

2 7

Halogênio

2º período

tendência para receber 1 e–

Z – 1s2

K

2

2s2 2p6

L

8

3s2 3p4

M

6

Calcogênio

3º período

tendência para receber 2 e–

Então:

(01) (F) O elemento de maior eletroafinidade é o Y.

(02) (V)

(04) (F) X2+ Y

1– ∴ XY2

(08) (V)

Soma = 10 (02 + 08)

2. As distribuições eletrônicas serão:

20

222 2 62 62 62 62 62 62 62 62 62 62 62 62 62 62 6 2 62 62 62 62 62 62 62 62 6CaCaCa 1s

KKK

222

2s 2p2 62p2 6

LLL

888

3s3s3s 3p3p3p2 63p2 62 62 63p2 62 6

MMM

888

sssNNNNNNNNN

222222222

�4 222

∴ doa 2 e–

35

2 2 62 62 6 2 62 62 6BrBrBr 1s1s1s

K

2

2s2s2s2s2s2s2s 2p2p2p2 62p2 6

L

8

3s3s3s3s3s3s3s3s3s 3p3p3p3p3p3p3p3p3p2 63p2 62 62 63p2 62 6 dddM

8

s ps ps ps ps ps ps pN

2

�3 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 4d3 4ddd3 4dddd3 4dddd3 4dddd3 4dd s p4s ps ps p4s ps ps ps p4s ps ps ps p4s ps ps ps p4s ps p103 4103 4 2 52 52 5s p2 5s p42 54442 544s p4s p2 5s p4s ps ps p4s ps p2 5s ps p4s ps p

∴ recebe 1 e–

Então: Ca2+ Br–1 ⇒ CaBr2 →

→ Ligação iônica ∴ composto iônico

Br H — BrH1H = ∴∴1s1

K1

∴Ligação covalente composto molecular

4.

S

O

O O

Trigonal plana

N

H

O —— C —— O

H H

Piramidal

Linear

O OAngular

S

3. São constituídos somente por átomos de metais, portanto são ligações metálicas.

Coluna I – Geometria molecular

1. Linear

2. Quadrada

3. Trigonal plana

4. Angular

5. Pirâmide trigonal

6. Bipirâmide trigonal

Coluna II – Moléculas

( 3 ) SO3

( 5 ) NH3

( 1 ) CO2

( 4 ) SO2

Exercícios complementares1 (PUC-MG) Um elemento X (Z = 20) forma com Y um composto de fórmula

X3Y

2. O número atômico de Y é:

a) 7 c) 11

b) 9 d) 12

2 (Urca-CE, adaptada) Qual das seguintes fórmulas estruturais e seus elétrons livres está incorreta?

I.

O — N — O

O– IV. H — C —— N

II.

O —— N — O

O– V.

O — S — O

O

O

=

III. O —— O — O

a) I d) IV

b) II e) V

c) III

3 (UFSC) Assinale a(s) proposição(ões) correta(s). Os compostos formados a partir dos elementos oxigênio, cloro, sódio e cálcio devem apresentar fór-mulas, ligações químicas predominantes e estados físicos, em condições ambientes, respectivamente:

(01) CaCℓ2, iônica, sólido.

(02) NaCℓ, iônica, líquido.

(04) Cℓ2, covalente, gás.

(08) Na2O, covalente, líquido.

(16) O2, iônica, gás.

Dê a soma dos números dos itens corretos.

X

X

25

1. Se a fórmula do composto é X3Y

2, conclui-

-se que Y forma um ânion de carga 3–, portanto sua camada de valência possui 5 elétrons.

3. Soma = 5 (01 + 04)

(01) Correta.

(02) Incorreta. O composto é iônico, portanto sólido.

(04) Correta.

(08) Incorreta. O composto é iônico e, portanto, sólido.

(16) Incorreta. O tipo de ligação é covalente.

2. Consultar a tabela periódica.

NCH ⇒ H — C — NFórmula de

LewisFórmulaestrutural

4 (U. F. Uberlândia-MG) Julgue (V ou F) as informações a seguir:

Na reação NH3 + H+ → NH

4�, as geometrias moleculares do primeiro e do

último composto são:

I. tetraédrica e tetraédrica.

II. piramidal e quadrado-planar.

III. piramidal e tetraédrica.

IV. triangular e quadrado-planar.

5 (PUC-MG) Sejam dadas as seguintes moléculas: H2O, BeH

2, BCℓ

3 e CCℓ

4.

As configurações espaciais dessas moléculas são, respectivamente:

a) angular, linear, trigonal, tetraédrica.

b) angular, trigonal, linear, tetraédrica.

c) angular, linear, piramidal, tetraédrica.

d) trigonal, linear, angular, tetraédrica.

6 (Cefet-SP) Sobre diferentes materiais, afirma-se que:

I. ouro, latão e cobre são metais utilizados em esculturas, por causa do brilho duradouro que conferem a essas peças de arte;

II. cobre é bom condutor de calor;

III. cerâmicas são classificadas como isolantes, pois não conduzem a corrente elétrica;

IV. ouro e vidro são materiais resistentes a transformações químicas com agentes do ambiente e por isso se preservam por muito tempo.

É correto o que se afirma apenas em:

a) I, II e III

b) II, III e IV

c) I, II e IV

d) I e II

e) II e III

F

F

V

F

X

X

26

4. As fórmulas estruturais são:

Piramidal

N

HH H e

Tetraédrica

H+

N

HH H

5. O

H H

H — Be — H

Cℓ

CℓCℓ

Cℓ—

C

Cℓ

Cℓ Cℓ

B

H2O

BeH2

BCℓ3

CCℓ4

(exceção à regra do octeto) →→ linear

→ angular

(idem ao anterior) →→ trigonal plana

→ tetraédrica

6. I. (F) São usados porque são maleáveis e de difícil oxidação.

II. (V)

III. (V)

IV. (V)