QuímicaFascículo 02

Elisabeth Pontes AraújoElizabeth Loureiro Zink

José Ricardo Lemes de Almeida

Índice

Ligação Covalente ..........................................................................................................................1

Ligação Iônica .................................................................................................................................3

Teoria de Lewis ...............................................................................................................................5

Ligações Intermoleculares .............................................................................................................6

Exercícios............................................................................................................................................7

Gabarito.............................................................................................................................................8

Ligação Covalente

Ligação Covalente = 2 átomos que atraem o mesmo par de elétrons

Elemento 5B 6C 7N 8O 9F 10Ne

Dist. Eletrônica K=2

L=3

K=2

L=4

K=2

L=5

K=2

L=6

K=2

L=7

K=2

L=8

N.o de LigaçõesCovalentes

3 4 3 2 1 0

Exemplos:– – – –

1

Propriedades dos compostos moleculares

Geralmente líquidos ou gasosos.

• P.F. e P.E. baixos.• Formam moléculas.

Compostos Covalentes

• Formados só por ligações covalentes.• Formam moléculas gigantes.• P.F. e P.E. altíssimos( mais altos que os

compostos iônicos). Ex: grafite, diamante.

Pares de elétrons livres

São pares de elétrons atraídos só porum átomo. (Não formam ligação)

N FO

N.o de ligações possíveis

B C

2

Geometria Molecular

• Os pares de elétrons da ligação ou livres se repelem = ficam o mais longe possível.• Os pares de elétrons livres (não formam ligação) exercem repulsão maior que os elétrons que

formam ligação.

Compostos com Hidrogênio

BH3

CH4

NH3

H2O

CH

H

H

H

NH

H

H

OH

H

H

BH H

H

CH H

H

NH H

H

OH H

BH

H

H

Compostos com Oxigênio

CO C O Linear

CO2 O = C = O Linear

CO32– Triangular

SO42– Tetraédrica

O

C–O O–

O

SO– O

O–

O ângulo daligação diminui

Formas Alotrópicas

Substâncias formadas pelo mesmo elemento químico e que têm propriedades diferentes.

Ex:• C (grafite) e C (fulereno) e C (diamante).• S (rômbico) e S (monoclínico).

Ligação Iônica

Ligação Iônica = atração eletrostática entre íons

3

+1NaK

+

+

+2MgCa

2+

2+

+3Al+3

(*) –3N3–

–2OS

2–

2–

–1FCl

Br

l

–

–

–

–

(*) forma ligação covalente

|— C —

|

Gases nobres He, Ne, Ar, Kr,Xe,Rn não formam ligações.

Íons: partículas com carga elétrica

• Íons positivos = cátions• Íons negativos = ânions

Propriedades dos compostos iônicos

• Sólidos cristalinos (cátions e ânions em arranjo geométrico)• Geralmente solúveis em água.• P.F. e P. E. altos (menores que os compostos covalentes e maiores que os compostos moleculares)• No estado fundido e em solução aquosa = conduzem corrente elétrica.

4

Dissolução de sais pode ser:

• Endotérmica = absorve calor.• Exotérmica = desprende calor.

Obs. : Existem casos em que a temperatura influi muito pouco.Ex.: Dissolução NaCl em H2O.

Solubilidade x Temperatura

endo

exo

temp. não influi

temperatura

Solubilidade

Compostos Solubilidade Exceções

Cátions da família 1A Solúveis – – – – –

NO3– Solúveis – – – – –

F–, Cl–, Br–, I– Solúveis Pb2+, Ag+

SO42– Solúveis Ca2+, Ba2+, Sr2+, Pb2+

CO32– Insolúveis Cátions da família 1 A e NH4

+

PO43– Insolúveis Cátions da família 1 A e NH4

+

Tabela de Solubilidade

temperatura

Solubilidade

soluçãoinsaturada

solução saturad

a

solução supersaturada

Teoria de Lewis

5

• Teoria do octeto• 8 elétrons na camada de valência• estrutura do gás nobre.

Compostos moleculares(com ligação covalente)

Cada átomo fica com 8 elétrons ( no caso dohidrogênio, com dois elétrons = estrutura dogás hélio).

H H

H – Cl H – H

HCl H2 H2O

Compostos iônicos

11Na 17Cl → Na+ Cl–

K=2 K=2 K=2 K=2L=8 L=8 L=8 L=8M=1 M=7 M=8

H Cl

OH H

OH H

F F O O

Ligações Intermoleculares

Ligações Intermoleculares = Ligações entre moléculas

• Moléculas polares = ligação intermolecular forte.• Moléculas apolares = ligações intermoleculares fracas.

6

Moléculas apolares

Não formam dipolos.

• Moléculas homonucleares(formadas por 2 átomos iguais)

• Exemplos:H : H Cl : Cl O :: OH – H Cl – Cl O = O

Moléculas polares

Ligação (covalente) polar = elemento mais eletronegativoatrai o par de elétrons da ligação

Molécula polar = dipolo

• Deve ter pelo menos uma ligação polar.• Quando a molécula tem 2 ou mais ligações polares iguais,

a polaridade depende da geometria.

Linear = apolar Angular = polar

Exemplo: O = C = O

Moléculas heteronucleares = polares

Ligações de hidrogênio (ponte de hidrogênio)

• P.F. e P.E. altos• H ligado a O, N e F

OH H

HO O

H H H

N H HH H H

HN

H HH

NF

H FH F

H

Forças de Van der Waals

• Ligação dipolo – dipolo. Exemplo: HCl• Ligação dipolo – induzido ou forças de LondonExemplo: iodo (I2) sólido

OH H

H

H F H Cl H Br Cl C Cl

Cl

H|

H – F H – Cl H – Br Cl — C — Cl|Cl

Exercícios

01. (UNICAMP/98) Considere as seguintes informações sobre os elementos químicos X,Y e Z:

Elemento Família ou grupo Período

X do oxigênio 2

Y 14 2

Z dos alcalinos 4

a. Quais são os elementos X,Y e Z?

b. A combinação de dois desses elementos pode formar substâncias não-iônicas e gasosas atemperatura e pressão ambientes. Escreva a fórmula de uma dessas substâncias.

c. Escreva a fórmula de uma substância iônica e sólida formada pela combinação dos 3 elementos.

02. (FUVEST/98) Em 1986 foi sintetizada uma nova variedade alotrópica do carbono que apresenta umaestrutura esférica oca semelhante à uma bola de futebol. Sua fórmula molecular é C60 e os átomos decarbono estão ligados entre si de modo a formar faces hexagonais e faces pentagonais, com oscarbonos nos seus vértices. Ao contrário do diamante, esse novo alótropo, “futeboleno”, é macio(bem menos duro) e solúvel em solventes aromáticos, tais como o benzeno e tolueno.

Correlacione essas propriedades macroscópicas do diamante e do “futeboleno” com os tipos deligação química presentes em cada um desses alótropos. Especifique, quando for o caso, se a ligaçãoé do tipo inter ou intramolecular.

03. (VUNESP/99) Considere as espécies químicas Br2 e KBr. Dados os números de elétrons na camada devalência, K = 1 e Br = 7, explique, justificando, o tipo de ligação que ocorre entre os átomos de:

a. bromo, no Br2,

b. potássio e bromo, no KBr.

04. (ITA/97) Sobre a temperatura de ebulição de um líquido são feitas as afirmações:

I. Aumenta com o aumento da força da ligação química intramolecular.

II. Aumenta com o aumento da força da ligação química intermolecular.

III. Aumenta com o aumento da pressão exercida sobre o líquido.

IV. Aumenta com o aumento da quantidade de sólido dissolvido.

Estão corretas:

7

Estrutura parcial do “futeboleno”

a. Apenas I e IIb. Apenas I e IVc. Apenas III e IVd. Apenas II, III e IVe. Todas

05. (PUC/99) Algumas propriedades das substâncias W, X, Y e Z estão apresentadas abaixo:

W X Y Z

Estado físico

25ºC e 1 atm

líquido sólido líquido sólido

É solúvel emágua?

sim não sim sim

A solução aquosa conduzcorrente elétrica?

sim – – – não sim

Puro, no estado sólido,conduz corrente elétrica?

não sim não não

Puro, no estado líquido,conduz corrente elétrica?

não sim não sim

Assinale a alternativa em que as substâncias apresentadas, correspondam às propriedades indicadasna tabela anterior.

W X Y Z

a. ácido acético ferro álcool cloreto de sódio

b. álcool cloreto de sódio mercúrio grafite

c. mercúrio grafite ácido acético ferro

d. álcool ferro dióxido de carbono cloreto de sódio

e. ácido acético prata oxigênio grafite

Nota: Fórmulas: ácido acético = H3CCOOHálcool etílico = C2H5OH

Gabarito

01.a. X = oxigênio, O (família do oxigênio – 2.o período)

Y = carbono, C (família do carbono (14) – 2.o período)Z = potássio, K (família dos alcalinos – 4.o periodo)

b. CO2 ou CO

c. K2CO3

8

02. No diamante ocorrem ligações covalentes fortes e intramoleculares, formando uma macromoléculade estrutura cristalina compacta.

No futeboleno ocorrem ligações covalentes intramoleculares e entre as moléculas de C60 ocorremforças intermoleculares fracas, de Van der Waals responsáveis pela estrutura cristalina macia.

03.a. Ligação covalente: compartilhamento de par de elétrons

b. Ligação iônica: transferência de elétrons do metal para o ametal

04. Alternativa d.

I. incorreta. A mudança de estados físicos depende das forças intermoleculares e não dasIntramoleculares.

II. correta. Quanto maior a força intermolecular maior maior a energia necessária para rompê-las,portanto, maior o ponto de ebulição.

III. correta. Quanto maior a pressão exercida sobre o líquido maior a pressão de vapor necessária parao líquido ebulir, portanto maior o ponto de ebulição. Lembrar: Ponto de ebulição (P vapor = Patm)

IV. correta. Quanto maior o número de partículas dissolvidas no líquido menor a pressão de vapor econsequentemente maior a temperatura de ebulição.

05. Alternativa a.

As substâncias são: W = ácido acético = H3C – COOH: polar e ionizávelX = ferro = Fe = metalY = álcool = H3C – CH2OH: polar e não ionizávelZ = cloreto de sódio = NaCl = iônico

9

Br + Br → Br Br

K + Br → [K]+ [ Br ]–