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COORDENAÇÃO DE ENSINO SUPERIOR E PESQUISA

CURSO: TECNOLOGIA EM SERVIÇOS DE POÇOS DE PETRÓLEO

QUÍMICA GERALAula 07 – LIGAÇÕES QUÍMICAS IV

Bibliografia: Química Geral – Vol. 1; Cap. 8RUSSEL, Jonh B.

Profa. Maria Inês P. Ferreira, D.Sc.


Geometria e Polaridade Molecular – recordando e sistematizando conceitos

Conceitos Fundamentais

A POLARIDADE DE UMA MOLÉCULA É FUNÇÃO DA POLARIDADE DAS LIGAÇÕES INTERATÔMICAS nela existentes e do MOMENTO DIPOLAR resultante das polaridades individuais.

Para conhecermos o MOMENTO DIPOLAR de uma molécula precisamos de informações sobre sua GEOMETRIA MOLECULAR!



POLARIDADE DAS MOLÉCULAS:Moléculas lineares:– Apolares quando ΔEinteratom= zero ou µR = zero;– Polares quando ΔEinteratom= zero e µR = zero.Moléculas angulares:– Apolares APENAS se ΔEinteratom= zero.Moléculas trigonais planas:– Apolares quando µR = zero.– Polares quando µR = zero;Moléculas piramidais: polaresMoleculas tetraédricas: – Apolares quando µR = zero.– Polares quando µR = zero;



POLARIDADE DAS MOLÉCULAS E LIGAÇÕES INTERMOLECULARES:

Moléculas Apolares: forças de London (dipolo induzido-dipolo induzido): se a M.M. for pequena tais moléculas serão gasosas à temperatura ambiente;

Moléculas Polares: ligações dipolo-dipolo OU pontes de hidrogênio: tendem a ser líquidos ou sólidos de baixa Tf à temperatura ambiente!!!


Ligações Iônicas

Envolvem a transferência de elétrons de um átomo para outro:

Exemplo:

Na: Z = 11 Cl: Z = 17

Para o cloreto de sódio, tanto o cátion Na+ quanto o ânion Cl- ficam com seus orbitais externos “completos” (similares às C.V.s de gases nobres).


Ligações IônicasRecordando...

Átomos de ametais: C.V. quase totalmente preenchida de elétrons; altos P.I. e eletronegatividade - ganham elétrons formando um íons negativos ou ânions.

Átomos de metais: baixos P.I. e eletronegatividade: perdem elétrons formando um íons positivos ou cátions;

Os dois ou mais íons logo se atraem devido a forças eletrostáticas. Ligações desse tipo são mais fortes que ligações de hidrogênio, mas têm força similar a das ligações covalentes.

Compostos iônicos formam cristais!!!


Ligações Iônicas – Mecanismo de Coesão

Balanço energético favorável!!!

A atração eletrostática entre os íons e a formação do retículo cristalino são responsáveis pela maior parte da energia de coesão!

Fonte: http://omnis.if.ufrj.br/~verissim/fmc/cap2-3.htm


Ligações Iônicas – Mecanismo de Coesão

Energia de coesão (em eV) de diversos halogenetos alcalinos a partir dos íons isolados.

Li Na K Rb Cs

F 10,49 9,30 8,24 7,68 7,49

Cl 8,61 7,93 7,18 6,93

Br 8,24 7,55 6,87 6,62

I 7,68 7,05 6,49 6,30

Fonte: Ashcroft, p. 406.


Ligações Iônicas

Conseqüentemente...

A ligação é não-direcional;

É a ligação predominante nos materiais cerâmicos;

Os materiais são duros e quebradiços, bons isolantes térmicos e elétricos.

Compostos iônicos conduzem eletricidade quando fundidos ou em solução, têm geralmente tem um alto ponto de fusão e tendem a ser solúveis em água.


Ligações IônicasPorém...

•Estudos revelaram que não existe ligação iônica pura.

–Todas ligações iônicas tem um grau de ligação covalente ou ligação metálica;

–Quanto maior a diferença na eletronegatividade entre dois átomos mais iônica se torna a ligação.

Assim...

A diferença de eletronegatividade entre dois elementos pode ser usada para prever o tipo de ligação entre os átomos desses

elementos: ΔEINTERATOM≥1,7: alto caráter iônico ou ainda:

Fonte: http://www.fortunecity.com/tattooine/excession/177/ap_org1_v99b.html


Ligações Iônicas – prevendo o caráter iônico das ligações

Escala de Eletronegatividade de Linus Pauling

Fonte: http://www.fortunecity.com/tattooine/excession/177/ap_org1_v99b.html


Ligações Iônicas

Assim, algumas generalizações são possíveis:

Devido à grande diferença de eletronegatividade entre os elementos dos grupos 1 e 2 e os dos grupos 16 e 17, se estabelecem ligações do tipo iônico entre eles, originando óxidos e sais.

Fonte: http://profs.ccems.pt/PauloPortugal/CFQ/Investigando_a_Estrutura_das_Molculas/Estrutura_das_Molculas.html


Ligações Metálicas

• Elementos metálicos possuem de um a três elétrons de valência;

• Os elétrons de valência não estão ligados a um único átomo, mas estão mais ou menos “livres” para se movimentarem por todo o metal – teoria da nuvem eletrônica ou “mar de e- livres”;

• É não direcional;

• Os materiais são bons condutores elétricos e térmicos.

Ilustração esquemática da ligação metálica


Ligações MetálicasAssim, segundo essa teoria simplificada elétrons de valência movem-se livremente por entre a rede de íons metálicos positivos, não estando localizados em nenhum átomo em particular:

Fonte: http://profs.ccems.pt/PauloPortugal/CFQ/Investigando_a_Estrutura_das_Molculas/Estrutura_das_Molculas.html


Ligações MetálicasOutras teorias são possíveis:

•Em um metal os átomos se encontram muito próximos uns dos outros: os níveis energéticos de cada átomo são afetados pelos dos átomos vizinhos: formação de muitos orbitais ligantes (BANDA DE VALÊNCIA) e antiligantes (BANDA DE CONDUÇÃO):

Fonte: personales.upv.es/.../semi/ayuda/hlpbandas.htm


Ligações Metálicas

A teoria das bandas explica não só a condutividade dos metais (condutores de eletricidade), mas também as propriedades dos semicondutores e dos isolantes.

Fonte: personales.upv.es/.../semi/ayuda/hlpbandas.htm


Grafite x Diamante: explicando as diferenças de condutividade

A teoria das bandas explica não só a condutividade dos metais (condutores de eletricidade), mas também as propriedades dos semicondutores e dos isolantes.

Fonte: quimicaucg.com/sitebuilder/carbono.html

Diamante Grafite


Recordando as energias de ligação...

FONTE: www.unia.br/professores/eliane/down/eng_02.ppt


Vamos aos exercícios...

1. Explique por que é possível separar água e óleo por processos físicos, como a decantação?

2. Com o auxílio da teoria da hibridização explique a existência de uma núvem de elétrons ¶ deslocalizados na molécula de benzeno.

3. Represente a reação entre a amônia e o trifluoreto de boro.

4. Explique, com o auxílio da teoria da hibridização a reação entre cloreto de alumínio e água.

5. Indique a geometria molecular e a polaridade dos reagentes do item 3.



6. Determine o tipo de ligação em cada um dos materiais abaixo:

a) Latão (Zn + Cu);

b) Grafite;

c) Gás metano;

d) Cloreto de potássio (KCl);

e) Arseneto de gálio (GaAs).

7. A camada mais externa de um elemento X possui 3 elétrons, enquanto a camada mais externa de outro elemento Y tem 7 elétrons. Determine a fórmula provável de um composto formado por esses elementos



8. O átomo neutro de um certo elemento X tem três elétrons de valência. Considerando-se o óxido, o hidreto e o cloreto desse elemento, o composto que está com a fórmula correta é:

a) XO3.

b) X3Cl.

c) X2O3.

d) X3Cl3.

e) X3H.

9. Por que o diamante tem alto ponto de fusão enquanto o ponto de fusão do polietileno é muito baixo? (os dois materiais apresentam ligações covalentes fortes).

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