ESTRUTURA ATMICA LIGAES QUMICAS

Qumica AplicadaENGENHARIA DE PRODUO

ELAINE BALBINOTelaine.balbinot @ fsg.br

Ligaes Qumicas

Cincia e Engenharia de Materiais a rea da atividade humana associada com a gerao e com a aplicao de conhecimentos que relacionem composio, estrutura e processamento dos materiais s suas propriedades e usos. Se ocupa com as relaes entre a microestrutura e as propriedades dos materiais.

Ligaes Qumicas

Porque estudar a estrutura atmica ? As propriedades macroscpicas dos materiais dependem essencialmente do tipo de ligao entre os tomos. O tipo de ligao depende fundamentalmente dos eltrons. Os eltrons so influenciados pelos prtons e nutrons que formam o ncleo atmico. Os prtons e nutrons caracterizam quimicamente o elemento e seus istopos.

O tomo dos GregosA idia inicial do que era tomo, surgiu a partir de afirmaes feitas por dois grandes filsofos gregos: Atomismo Idia filosfica usado para explicar o universo, onde uma pequena partcula era formadora de tudo.

A = no Tomos = partes + .tomo = indivisvel Demcrito de Abdera 420a.c. Leucipo Afirmou que a matria podia ser dividida em partculas menores. Demcrito defendeu a idia de Leucipo e chamou de TOMO.

Era uma partcula indivisvel, compacta e indestrutvel.

O tomo de 1808 - DaltonProcurando explicar as leis de Lavoisier e Proust, o cientista John Dalton, criou uma teoria baseada na idia do atomismo. Essa teoria dizia: John Dalton Matria era formada por tomos; tomos de smbolo possuem propriedades diferentes; Compostos qumicos = combinao de dois ou mais tomos.

Era uma esfera indivisvel, macia, homognea, de massa e volume variando de acordo com o elemento.

O tomo de 1898 - ThompsonUsando um aparelho chamado de AMPOLA DE CROOKES, o cientista derrubou o modelo de Dalton. Experincias com descargas eltricas de gases e radioatividade, comprovou a natureza eltrica, tanto positiva (massa da esfera), como a negativa (partculas contida nessa massa);

Essa teoria dizia:

A matria tende a ficar neutra; Thompson O n de cargas positivas era igual ao de cargas negativas; Stoney nomeou a unidade de carga negativa de ELTRON e Thompson comprovou sua existncia.

Joseph John

Era uma esfera, no macia, mas incrustada de eltrons de modo que a carga total fosse nula.

O tomo de 1911 - RutherfordErnest Rutherford bombardeou uma finssima lmina de ouro com partculas alfa ( positiva) emitidas de elemento Polnio. Ele deduziu que: A maioria das partculas atravessavam a lmina; Poucas partculas desviavam seus caminho; Algumas partculas bateram em algo forte e firme e retornaram.

Ernest Rutherford

A partir dessa deduo, ele concluiu que O tomo era um grande espao vazio, onde chamou de eletrosfera; No centro dessa espao, h uma entidade pequena, o qual o chamou de ncleo; Esse ncleo pequeno, denso e de carga positiva.

ESTRUTURA DO TOMO

ESTRUTURA DO TOMOO modelo de Rutherford foi muito criticado pelos fsicos. Bohr tentando justificar as crticas, aperfeioou o desenho e deduziu o seguinte: A eletrosfera era dividida em camadas ou rbitas ou

nveis; Havia 7 nveis, denominado K,L,M,N,O,P,Q, onde maior era a energia,mais distante era o nvel do centro; Ncleo e a eletrosfera se atraiam, por seres de cargas opostas; O eltron em sua rbita no consome, nem libera energia(estado fundamental); Se alguma energia externa fosse emitida, o eltron absorveria essa energia, saltando para um nvel mais forte. Ao fim dessa emisso o eltron voltada para o seu nvel e liberava essa energia na forma de luz (fton).

ESTRUTURA DO TOMO

ESTRUTURA DO TOMO

Observando espectros de emisso mais complexos, Sommerfeld deduziu teorias sobre os nveis de energia que alterariam algumas idias dos modelos passados Ele deduziu que: Os nveis de energia eram divididos em regies ainda menores surge os SUBNVEIS; As denominaes dos subnveis eram de acordo com a forma geomtrica em que eram observados (circulares ou elpticas).

ESTRUTURA DO TOMO ESTRUTURA DO TOMO

P = principal D = diffuse F = fine

ESTRUTURA DO TOMO

O tomo AtualEletrosfera: Eltrons

Prtons Ncleo NucleonsRegio Partculas Carga

Nutrons

Massa

EletrosferaNcleo

EltronsPrtons Nutrons

NegativaPositiva Neutra

1/1836 = ~0~1 ~1

Nveis K 2 L 8 M 18 N 32 O 32 P 18 Q 2

ESTRUTURA DO TOMOMODELO DE RUTHERFORDNcleo= prtons nutrons Eletrosfera = eltrons1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s 2p 3p 4p 5p 6p 7p

3d 4d 4f 5d 5f 6d

PAULI HUND AUFBAU

TEORIA DO ORBITAL ATOMICO E MOLECULAR (spins)

BOHR CamadasA BC

ESTRUTURA DO TOMO

REGRA DO OCTETO

tomos tendem a ganhar, perder ou compartilhar eltrons de tal forma que tenham 8 eltrons na ultima camada de valncia. Esta idia foi desenvolvida pelos cientistas Kossel e Lewis e ficou conhecida como TEORIA DO OCTETO

LIGAES QUMICAS

fig_1j_eletronegatividade.exe

ESTRUTURA DO TOMO

Os eltrons so atrados pelos prtons Os eltrons se distribuem em orbitaisNveis de energia bem definidosOs eltrons no podem assumir nveis intermedirios Para trocar de nvel, os eltrons tem que receber a energia exata que diferencia dois nveis.

A energia funo da distncia dos eltrons ao ncleoQuanto mais perto do ncleo mais ligado o eltronQuanto mais longe do ncleo menos ligado

Se o eltron recebe energia suficiente, ele arrancado, se torna um eltron livre e o tomo ionizado

LIGAES QUMICAS

LIGAES PRIMRIAS OU FORTES - Inica - Covalente - Metlica LIGAES SECUNDRIAS OU FRACAS - van der Waals Dipolo permanente Dipolo induzido Ligaes de Hidrognio

LIGAES PRIMRIAS OU FORTESINICAS

LIGAES PRIMRIAS OU FORTESINICASCaracterizada pela transferncia de eltrons (atrao de ons de cargas opostas)Ocorre entre METAL e NO METAL METAL e HIDROGNIO

Ex: Cloreto de Sdio

metal(anion doador) no metal (ction receptor)

300x

Propriedades dos compostos inicos:1. 2. 3. 4.

Alto ponto de fuso (PF) e ponto de ebulio (PE); Slidas a temperatura ambiente; So condutores de eletricidade quando no estado lquido (fundidos) ou quando dissolvidos em gua; Cristais duros e quebradios

LIGAES PRIMRIAS OU FORTES

INICAS

LIGAES PRIMRIAS OU FORTES

INICASA ligao inica no direcional A fora de ligao igual em todas as direes. Para formar um material 3D necessrio que cada on de um tipo esteja cercado de ons do outro tipo Na

Ex: cermica, cimentos , rebolos e sal de cozinha

fig_1e_ligaes.exe

LIGAES PRIMRIAS OU FORTES

INICAS

LIGAES PRIMRIAS OU FORTES

COVALENTES

LIGAES COVALENTESFormao de pares eletrnicos (compartilhamento de eltrons formam molculas)

Ocorre entre NO METAL e NO METAL NO METAL e HIDROGNIO HIDROGNIO E HIDROGNIO

1. 2. 3. 4.

Propriedades dos compostos covalentes: Baixo ponto de fuso e de ebulio (comparados aos inicos) So slidos lquidos ou gasosos a temperatura ambiente; So maus condutores de eletricidade quando no estado lquido; A maioria so solveis em solventes orgnicos

Forte atrao interatmica; Ex: diamante (elevada dureza)

LIGAES PRIMRIAS OU FORTES

COVALENTESA ligao covalente direcional e forma ngulos bem definidos

Ex: polmeros

Silcio

LIGAES PRIMRIAS OU FORTES

COVALENTES

LIGAES COVALENTES

POLARIDADE DAS LIGAES a) Ligaes Apolares: Polares:

b) Ligaes

OBS: Os gases nobres no tem ligao covalente porque esto completos na ltima camada de valncia

LIGAES SECUNDRIAS OU FRACASTenso superficial da gua: uma propriedade que faz com o lquido se comporte como se tivesse uma membrana elstica em sua superfcie. Este fenmeno o responsvel pela forma esfrica de gotas ou bolhas do lquido . A razo que as molculas de gua interagem muito mais fortemente com suas vizinhas do que com as molculas do ar, na interface.Este desbalano de foras intermoleculares faz com que estas molculas, da superfcie, sejam atradas para o interior do lquido.

LIGAES SECUNDRIAS OU FRACASO gelo bia sobre a gua lquida. Isto porque a densidade do estado slido, na gua, menor do que no estado lquido. As ligaes hidrognio, no estado slido, conferem gua uma organizao reticular quase cristalina, com um maior espao entre as molculas, ou seja, uma menor densidade. As foras intermoleculares so tambm responsveis pelas diferenas nas temperaturas de ebulio de vrios ismeros constitucionais orgnicos, isto , molculas orgnicas que possuem a mesma frmula molecular .

LIGAES SECUNDRIAS OU FRACASQuanto mais forte for a atrao entre as molculas, isto , quanto maior forem as foras intermoleculares, maior tambm ser a temperatura necessria para a ebulio do lquido. A solubilizao tambm um fenmeno regido pelas interaes intermoleculares

Quanto maior for a rea de contato entre as molculas, maior a interao intermolecular.

LIGAES METLICAS

a fora que mantm unidos os tomos e ctions dos metais. Constituda pelos eltrons livres que ficam entre os ctions dos metais que se encontram mergulhados em um mar de eltrons.

A ligao metlica explica o brilho metlico, condutividade trmica e eltrica, maleabilidade, a ductibilidade, a densidade elevada, os altos pontos de fuso e ebulio e a resistncia a trao dos metais.

LIGAES QUMICASTipo de substncia Partcula Atrao entre as partculas Estado fsico PF e PE Condutividade eltrica Metlica tomos e ctions Por eltrons livres Inica ons Atrao eletrosttica Covalente polar molculas Pontes de hidrognio ou dipolo-dipolo Lquido Baixo Praticamente nula quando pura. Condutora quando em soluo Solvel em solvente polar Covalente apolar Molculas Van der Waals

Slido (exceto Hg) Alto Alta (slidos e lquidos), sem atrao da substncia

Slido Alto Alta (fundidos ou em soluo)

Gasoso Muito baixo Nula

Solubilidade em solventes comuns Dureza

Insolvel

Solvel em solvente polar

Solvel em solvente apolar

Dura, mas malevel e dctil

Dura, porm quebradia

-

-

Geralmente, usa-se a regra que semelhante dissolve semelhante. Isto quer dizer que solvente polar dissolve substncia polar e que solvente apolar dissolve substncia apolar. Mas nem sempre esta regra est correta. A gua, por exemplo, uma substncia polar e pode dissolver o lcool etlico, que apolar.