Ligação iônica. Prof. Leandro Zatta

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1 Ligação iônica Prof. Leandro Zatta

2 A molecule is an aggregate of two or more atoms in a definite arrangement held together by chemical forces. H 2 H 2 O NH 3 CH 4 A diatomic molecule contains only two atoms: H 2, N 2, O 2, Br 2, HCl, CO A polyatomic molecule contains more than two atoms: O 3, H 2 O, NH 3, CH 4 diatomic elements 2

3 An ion is an atom, or group of atoms, that has a net positive or negative charge. cation ion with a positive charge If a neutral atom loses one or more electrons it becomes a cation. Na 11 protons 11 electrons Na + 11 protons 10 electrons anion ion with a negative charge If a neutral atom gains one or more electrons it becomes an anion. Cl 17 protons 17 electrons Cl - 17 protons 18 electrons 3

4 A monatomic ion contains only one atom: Na +, Cl -, Ca 2+, O 2-, Al 3+, N 3- A polyatomic ion contains more than one atom: OH -, CN -, NH 4+, NO 3-4

5 Formulas and Models 5

6 Ionic compounds consist of a combination of cations and anions. The formula is usually the same as the empirical formula. The sum of the charges on the cation(s) and anion(s) in each formula unit must equal zero. The ionic compound NaCl 6

7 The most reactive metals (green) and the most reactive nonmetals (blue) combine to form ionic compounds. 7

8 Ligação química Conceitos básicos

9 Definições Prof. Leandro Zatta 9 Valendo R$ 1 milhão! Defina os conceitos: Camada de valência Elétron de valência

10 Ligações químicas, símbolos de Lewis e a regra do octeto Ligação química: é a força atrativa que mantém dois ou mais átomos unidos. Ligação covalente: resulta do compartilhamento de elétrons entre dois átomos. Normalmente encontrada entre elementos não-metálicos. Ligação iônica: resulta da transferência de elétrons de um metal para um não-metal. Ligação metálica: é a força atrativa que mantém metais puros unidos.

11 Ligações químicas, símbolos de Lewis e a regra do octeto Símbolos de Lewis Para um entendimento através de figuras sobre a localização dos elétrons em um átomo, representamos os elétrons como pontos ao redor do símbolo do elemento. O número de elétrons disponíveis para a ligação é indicado por pontos desemparelhados. Esses símbolos são chamados símbolos de Lewis. Geralmente colocamos os elétrons nos quatro lados de um quadrado ao redor do símbolo do elemento. S

12 Lewis Dot Symbols for the Representative Elements & Noble Gases 12

13 Regra do octeto Modelo proposto por Lewis em Observações: Gases nobres A resposta é: ESTABILIDADE!!! Em química a estabilidade está associada com a energia Elétrons distribuídos em níveis de energia Nos gases nobres a camada de valência apresenta 8e - (exceto Hélio = 2e - ) Prof. Leandro Zatta 13

14 Ligações químicas, símbolos de Lewis e a regra do octeto A regra do octeto Todos os gases nobres, com exceção do He, têm uma configuração s 2 p 6. A regra do octeto: os átomos tendem a ganhar, perder ou compartilhar elétrons até que eles estejam rodeados por 8 elétrons de valência (4 pares de elétrons). Cuidado: existem várias exceções à regra do octeto.

15 Ligação iônica Configurações eletrônicas de íons dos elementos representativos Esses são derivados da configuração eletrônica dos elementos com o número necessário de elétrons adicionados ou removidos do orbital mais acessível. As configurações eletrônicas podem prever a formação de íon estável: Mg: [Ne]3s 2 Mg + : [Ne]3s 1 não estável Mg 2+ : [Ne] estável Cl: [Ne]3s 2 3p 5 Cl - : [Ne]3s 2 3p 6 = [Ar] estável

16 Valence electrons are the outer shell electrons of an atom. The valence electrons are the electrons that participate in chemical bonding. Group e - configuration # of valence e - 1A ns 1 1 2A ns 2 2 3A ns 2 np 1 3 4A ns 2 np 2 4 5A ns 2 np 3 5 6A ns 2 np 4 6 7A ns 2 np

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18 Ligação iônica Considere a reação entre o sódio e o cloro: Na(s) + ½Cl 2 (g) NaCl(s) DHº f = -410,9 kj

19 Ligação iônica A reação é violentamente exotérmica. Inferimos que o NaCl é mais estável do que os elementos que o constituem. Por quê? O Na perdeu um elétron para se transformar em Na + e o cloro ganhou o elétron para se transformar em Cl -. Observe: Na + tem a configuração eletrônica do Ne e o Cl - tem a configuração do Ar. Isto é, tanto o Na + como o Cl - têm um octeto de elétrons circundando o íon central.

20 Ligação iônica Prof. Leandro Zatta 20 Qual átomo é mais eletronegativo? Qual átomo tem maior potencial de ionização? Ligação iônica: Formada pela transferência de um ou mais elétrons de valência de um átomo de menor eletronegatividade para a camada de valência de outro de maior eletronegatividade.

21 Ligação iônica Prof. Leandro Zatta 21

22 The Ionic Bond Ionic bond: the electrostatic force that holds ions together in an ionic compound. Li + F Li + F - 1s 2 2s 1 1s 2 2s 2 2p 5 1s 2 1s 2 2s 2 2p 6 [He] [Ne] LiF Li Li + + e - e - + F F - Li + + F - Li + F - 22

23 Ligação iônica Prof. Leandro Zatta 23 Distribuição eletrônica Estrutura de Lewis

24 Exercícios Prof. Leandro Zatta 24 Usando símbolos de Lewis, faça um diagrama da reação entre os átomos de magnésio (Z=12) e oxigênio (Z=8) para formar a substância iônica MgO. Use os conceitos de distribuição eletrônica e símbolo de Lewis e explica a ocorrência da ligação iônica entre os átomos de Ca (Z=20) e O (Z=8).

25 Previsão de fórmulas de compostos iônicos Fórmula de composto iônico fórmula unitária Íons são partículas carregadas Matéria que vemos ao nosso redor é eletricamente neutra Estratégia - A fórmula de um composto iônico mostra a proporção mais simples de número inteiro entre cátions e ânions; - O número de cargas positivas deve ser igual ao número total de cargas negativas; - Para prever a fórmula é preciso conhecer as cargas dos íons envolvidos; Prof. Leandro Zatta 25

26 Formulas of Ionic Compounds 2 x +3 = +6 3 x -2 = -6 Al 2 O 3 Al 3+ O 2-1 x +2 = +2 2 x -1 = -2 CaBr 2 Ca 2+ Br - 2 x +1 = +2 1 x -2 = -2 Na 2 CO 3 Na + CO

27 Prof. Leandro Zatta 27 Como? Previsão de fórmulas de compostos iônicos Ferramentas: Decorar X Entender

28 Previsão de fórmulas de compostos iônicos Prof. Leandro Zatta 28

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30 Ligação iônica Escreva a estrutura de Lewis, mecanismo de formação da ligação, e a fórmula dos compostos formados em cada par de elementos: a) Sódio e bromo; b) Alumínio e cloro; c) Sódio e oxigênio d) Bário e cloro e) Magnésio e oxigênio Prof. Leandro Zatta 30

31 Ligação iônica Desenhe as estruturas de Lewis para os compostos iônicos: BaO, Na 2 O, KF e MgBr 2. Dê a configuração eletrônica de cada um dos seguintes íons: Ba 2+, Se 2-, Al 3+, Fe 2+, Cu +. Dê o número de elétrons de valência de cada átomo seguinte: N, B, Na, Mg, F, S. O íon fosfato é PO Empregando a tabela periódica, faça a previsão das fórmulas empíricas dos seguintes fosfatos iônicos: de potássio, de alumínio, de césio, de magnésio e de rádio. Escreva as fórmulas para os compostos formados pelos seguintes pares de íons. De o nome dos compostos formados. a) Na + CO 3 2- d)cr 3+ Cl - b)ca 2+ ClO 3 - e)ti 4+ ClO 4 - c) Sr 2+ S 2- Explique porque sódio ocorre como Na + e não como Na 2+ num composto iônico. Prof. Leandro Zatta 31

32 Exercícios Um átomo tem a configuração eletrônica 1s 2 2s 2 2p 6 3p 2. Quantos elétrons de valência tem o átomo? Se um átomo tem a configuração eletrônica 1s 2 2s 2 2p 3, quantos elétrons ele deve ganhar para completar o octeto? Faça a configuração eletrônica para o fósforo (Z=15). Identifique um elétron de valência nessa configuração eletrônica e um elétron que não seja de valência. Do ponto de vista de reatividade química, qual é a importante diferença entre eles? Escreva os símbolos de Lewis para as espécies? Ca (Z=20), B (Z=5), Mg 2+ (Z=12), Se 2- (Z=34) Prof. Leandro Zatta 32

33 Tipos de ligação Prof. Leandro Zatta 33 Os átomos se ligam de tal modo que cada um adquire uma configuração eletrônica na camada de valência igual à do gás nobre mais próximo em número atômico.

34 Tipos de ligação Prof. Leandro Zatta 34 Mas existem duas maneiras possíveis para isso!!!

35 Prof. Leandro Zatta 35 Possibilidade 1 Possibilidade 2 Um átomo pode perder ou ganhar elétrons em quantidade suficiente para adquirir uma camada de valência preenchida com 8 elétrons, tornando-se um íon. Após perda e ganho de elétrons ocorre atração eletrostática entre o cátion e o ânion. Quando esses fenômenos ocorrem temos a ligação iônica. Tipos de ligação Um átomo pode compartilhar elétrons com um ou mais átomos para adquirir uma camada de valência preenchida com 8 elétrons. A ligação covalente resulta da força de atração entre dois átomos que compartilham um ou mais pares de elétrons.

36 Tipos de ligação Prof. Leandro Zatta 36 Hummmmmmmmm Mas e como determinar qual tipo de ligação está presente em um composto?

37 Tipos de ligação Pela posição dos átomos na T.P. Prof. Leandro Zatta 37

38 Tipos de ligação Prof. Leandro Zatta 38 Eu tenho outra ideia!

39 Eletronegatividade e Energia de ionização Prof. Leandro Zatta 39 Potencial de ionização Eletronegatividade Se a diferença de eletronegatividade entre dois átomos for: >1,9 <1,9 transferência de elétrons compartilhamento de elétrons

40 Exercício: Eletronegatividade - Usando a tabela periódica, classifique cada uma das ligações como sendo predominantemente iônica ou covalente: O S; Ca O; Si C; H I; Cl O ; Ga F; Rb Br; H Li; Cs N Prof. Leandro Zatta 40

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