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1 Universidade Federal do Tocantins Ligações Químicas Blog: profedenilsonniculau.wordpress.com Prof. Dr. Edenilson dos Santos Niculau

2 Sumário 2 Conceitos iniciais sobre ligações químicas Símbolos de Lewis e a regra do octeto Ligação iônica Formação do NaCl Energias envolvidas na formação da ligação iônica Configurações eletrônicas de íons dos elementos representativos Íons de metais de transição Ligações covalentes Natureza da ligação covalente Estrutura de Lewis Carga formal Verficando a estrutura mais estável por meio da carga formal Estruturas de ressonância Exceções à regra do octeto Radical e birradial Deficiência em elétrons Expansão do octeto

3 3 Ligação iônica Energias envolvidas na formação da ligação iônica Energia de rede: é a energia necessária para separar completamente um mol de um composto sólido iônico em íons gasosos. A energia de rede depende das cargas nos íons e dos tamanhos dos íons: Q Q 1 d E l 2 k é uma constante (8,99 x 1 9 J m/c 2 ), Q 1 e Q 2 são as cargas nas partículas e d é a distância entre seus centros.

4 Ligação iônica Ciclo de Born-Haber para formação do NaCl ( Cálculo da energia de rede) 4 A lei de Hess também pode ser aplicada para encontrar a Energia de rede

5 Ligação iônica Ciclo de Born Haber para formação do NaCl (Cálculo da energia de rede) 5

6 Ligação covalente Natureza da ligação covalente e estrutura de Lewis Quando dois átomos similares se ligam, nenhum deles quer perder ou ganhar um elétron para formar um octeto (ou dubleto para H e He). Ligação colvalente Elétrons são compartilhados entre dois átomos. Isto envolve uma sobreposição dos orbitais atômicos.

7 Ligação covalente Natureza da ligação covalente e estrutura de Lewis Quando dois átomos similares se ligam, nenhum deles quer perder ou ganhar um elétron para formar um octeto (ou dubleto para H e He). Ligação colvalente Elétrons são compartilhados entre dois átomos. Isto envolve uma sobreposição dos orbitais atômicos. H 2 dois átomos de hidrogênio compartilham elétrons. H + H H H Frequentemente representado como: Linha sólida representa ligação covalente H H 7

8 8 Estrutura de Lewis Ligação covalente F 2 F F F Somente um par de elétron desemparelhado está envolvido na ligação + F F F

9 Ligação covalente 9 Estrutura de Lewis Ligações múltiplas É possível que mais de um par de elétrons seja compartilhado entre dois átomos (ligações múltiplas): Um par de elétrons compartilhado = ligação simples (H 2 ); Dois pares de elétrons compartilhados = ligação dupla (O 2 ); Três pares de elétrons compartilhados = ligação tripla (N 2 ). H H O O N N Em geral, a distância entre os átomos ligados diminui à medida que o número de pares de elétrons compartilhados aumenta.

10 Ligação covalente 1 Eletronegatividade Eletronegatividade: é a habilidade de um átomo de atrair elétrons para si em certa molécula. Pauling estabeleceu as eletronegatividades em uma escala de,7 (Cs) a 4, (F). A eletronegatividade aumenta: ao longo de um período e ao subirmos em um grupo.

11 Ligação covalente 11 Eletronegatividade

12 Ligação covalente 12 Eletronegatividade e polaridade de ligação Não há distinção acentuada entre os tipos de ligação. A extremidade positiva (ou polo) em uma ligação polar é representada por + e o polo negativo por -.

13 Ligação covalente 13 Eletronegatividade e polaridade de ligação Momentos de dipolo O momento de dipolo, m, é a ordem de grandeza do dipolo: m Qr onde Q é a grandeza das cargas. r é distância entre as cargas Os momentos de dipolo são medidos em debyes (D).

14 14 Ligação covalente Estrutura de Lewis de espécies poliatômicas CH 4 início Fim C H H H H

15 15 Desenhando estruturas de Lewis Ligação covalente 1. Some os elétrons de valência de todos os átomos. 2. Escreva os símbolos para os átomos a fim de mostrar quais átomos estão ligados entre si e una-os com uma ligação simples. 3. Complete o octeto dos átomos ligados ao átomo central. 4. Se necessário, coloque os elétrons que sobrarem no átomo central. 5. Se não existem elétrons suficientes para dar ao átomo central um octeto, tente ligações múltiplas. Passo 1 Passo 2 Passo 3

16 Desenhando estruturas de Lewis C 4 x 1 = 4 H 1 x 2 = 2 O 6 x 1 = 6 12 Passo 1 Ligação covalente Formaldehyde CH 2 O Faça o esqueleto Una os átomos com ligações simples Preencha o octeto nos átomos terminais Faça ligações múltiplas Passo = falta Todos octetos preenchidos? Passo 3 Todos octetos preenchidos? Passo 5 16

17 17 Desenhando estruturas de Lewis Ligação covalente Cl 1 x 7 = 7 O 2 x 6 = 12 do ânion = 1 2

18 18 Carga formal Ligação covalente A carga formal é a carga que um átomo teria em uma molécula se todos os outros átomos tivessem a mesma eletronegatividade. É possível desenhar mais de uma estrutura de Lewis obedecendo-se a regra do octeto para todos os átomos. Para determinar qual estrutura é mais razoável, usamos a carga formal.

19 Ligação covalente Ordem de ligação número de ligações que se ligam a um nº específico de pares de átomos OL = ½ x (nº de elétrons compartilhados) 1 ligação simples 2 ligação dupla 3 ligação tripla

20 Ligação covalente C 4 x 1 = 4 H 1 x 2 = 2 O 6 x 3 = Ácido carbônico H 2 CO 3 Ácido H está ligado ao oxigênio Faça o esqueleto Una os átomos com ligações simples Preencha o octeto nos átomos terminais Preencha o octeto nos átomos centrais = 8 faltam Todos octetos preenchidos? = left 2

21 Ligação covalente Ácido carbônico H 2 CO 3 Faça uma ligação dupla = left Todos octetos preenchidos? 21

22 Ligação covalente Determinaremos qual estrutura é mais estável analisando a carga formal em cada átomo Carga formal (CF)= V (L + ½ S) nº e s de valência no átomo livre nº e s livres nº e s compartilhados ½ S = OL (ordem de ligação total) +1 H C O -1 V -1 L ½ S FC +1 22

23 Ligação covalente Determinaremos qual estrutura é mais estável analisando a carga formal em cada átomo Carga formal (CF)= V (L + ½ S) nº e s de valência no átomo livre nº e s livres nº e s compartilhados +1 O 1 O 2 O 3 V -1-1 L ½ S FC +1 23

24 Ligação covalente Ácido carbônico H 2 CO 3 Estrutura mais estável tem carga minimizada A carga global na molécula é a soma de todas as cargas formais

25 Ligação covalente Determinaremos qual estrutura é mais estável analisando a carga formal em cada átomo Estrutura mais estável tem carga minimizada 25

26 Ligação covalente Verficando a estrutura mais estável por meio da carga formal Conte os elétrons de valência e ajuste a carga do íon Carga: 1 Carga: 1 Carga: 1 Total: 16 e - Total: 16 e - Total: 16 e - Desenhe a estrutura de Lewis Encontre a carga formal Carga formal (CF)= V (L + ½ S) nº e s de valência no átomo livre nº e s livres nº e s compartilhados 26

27 27 Estruturas de ressonância Ligação covalente O O O Estruturas de ressonância

28 Estruturas de ressonância Ligação covalente Íon carbonato CO 3 2- Podemos concluir que a carga 2- é COMPARTILHADA entre os oxigênios 28

29 Exceções à regra do octeto Desenhar a estrutura de Lewis do NF3 29 Desenhar a estrutura de Lewis do ácido nítrico, HNO3

30 Algumas referências 3 1. ATKINS, P.; JONES, J. Princípios de Química. Tradução de Ricardo Bicca de Alencastro. 3. ed. Porto Alegre: BOOKMAN, p. 2. BROWN, T. L.; LeMAY, H. E.; BURSTEN, B. E.; BURDGE, J. R. Química : A ciência central. Tradução de Robson Mendes Matos. 9. ed. São Paulo : Person Prentice Hall, RUSSEL, J.B. Química Geral, MacGrall-Hill Ltda. São Paulo. 4. BRADY, J & HUMISTON, G.E. Química Geral. Ed. Livros Técnicos Científicos, Rio de Janeiro, 1981.

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