LIGAÇÕES QUÍMICAS Parte 2

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1 Disciplina: Química Prof.: Guilherme Turma: IU 08/06/2017 Tema da aula: Ligação covalente Relembrando a ligação iônica LIGAÇÕES QUÍMICAS Parte 2 - A ligação iônica ocorre entre íons positivos (os cátions) e negativos (os ânions), e é caracterizada pela existência de forças de atração eletrostática entre os íons. - A ligação iônica ocorre, então, entre elementos que possuem tendências opostas, ou seja, é necessário que um dos átomos participantes da ligação possua tendência de perder elétrons (possua baixa eletronegatividade, como os metais) enquanto o outro, a de receber elétrons (alta eletronegatividade, como os não-metais). - Átomos com baixa eletronegatividade tem tendência de perder um ou mais elétrons de modo que o cátion formado tenha oito elétrons na camada de valência (Teoria do Octeto). Da mesma maneira, átomos com alta eletronegatividade vão formar ânions que também possuam oito elétrons na camada de valência. - Na formação de um composto ou substância iônica, ambos os íons de carga oposta, que se atraem eletrostaticamente, ficam com oito elétrons na camada de valência. - Um exemplo clássico de composto formado através de ligação iônica é o cloreto de sódio, NaCl: - Os compostos iônicos são eletricamente neutros, possuem altos pontos de fusão e ebulição, são duros, quebradiços e conduzem eletricidade quando dissolvidos em água ou quando fundidos. A ligação covalente - A ligação covalente envolve, geralmente, átomos de elementos químicos classificados como não-metais, que têm tendência de receber elétrons, ou seja, que possuem alta eletronegatividade. - Na ligação covalente, os átomos envolvidos compartilham seus elétrons, formando pares eletrônicos. Assim como na ligação iônica, nesse tipo de ligação, os átomos compartilham seus elétrons para obedecer à Regra do Octeto. - Cada par de elétrons é constituído por um elétron de cada átomo e pertence simultaneamente aos dois átomos. - Como não ocorre ganho nem perde de elétrons por nenhum dos átomos envolvidos na ligação covalente, formam-se estruturas eletricamente neutras, denominadas de moléculas. Vejamos alguns exemplos:

2 + A molécula de cloro (Cl 2 ) - Para entender o tipo de ligação que um átomo faz, primeiro, fazemos a distribuição eletrônica para o átomo neutro: 17Cl 1s 2 ) 2s 2 2p 6 ) 3s 2 3p 5 - Com auxílio de uma tabela periódica e com base nas propriedades periódicas, vemos que o cloro é um nãometal com alta eletronegatividade. - Cada átomo de cloro possui 7 elétrons na camada de valência. Logo, para se estabilizar, ele precisa de mais 1 elétron. Ao compartilhar um elétron com um átomo de cloro vizinho, ambos os átomos de cloro ficam estáveis (com 8 elétrons na camada de valência), formando a molécula Cl 2. - Nesse esquema, os sete pontos ao redor de cada átomo de cloro representam os 7 elétrons de valência e o balão vermelho representa o par de elétrons compartilhado. Essa representação é conhecida como fórmula eletrônica ou fórmula de Lewis. - Na fórmula estrutural, também conhecida como plana, cada par de elétrons compartilhados entre dois átomos é representado por um traço. Assim, na molécula de Cl 2, a fórmula estrutural é: Cl Cl - Como um par de elétrons foi compartilhado para se formar a molécula de Cl 2, diz-se então que ligação covalente formada é uma ligação simples. + A molécula de oxigênio (O 2 ) 8O 1s 2 ) 2s 2 2p 4 - Cada átomo de oxigênio possui 6 elétrons na camada de valência. Logo, para se estabilizar, são necessários mais dois elétrons. - Seguindo a mesma analogia do exemplo anterior, se um par de elétrons for compartilhado entre dois átomos de oxigênio, cada átomo ainda não obedecerá a Teoria do Octeto. Assim, para formar a molécula de oxigênio, dois átomos de oxigênio compartilham dois pares de elétrons. - A fórmula estrutural para a molécula de oxigênio, então, será:

3 - Como dois pares de elétrons foram compartilhados para se formar a molécula O 2, diz-se então que ocorreu a formação de uma ligação dupla. + A molécula de nitrogênio (N 2 ) 7N 1s 2 ) 2s 2 2p 3 - Cada átomo de nitrogênio possui 5 elétrons na camada de valência. Para que obedeçam a Regra do Octeto, cada átomo de nitrogênio precisa de mais 3 elétrons. - Assim, na formação da molécula de N 2, três pares de elétrons são compartilhados entre cada um dos dois átomos de nitrogênio, dando origem a uma ligação tripla. + A molécula de ácido clorídrico (HCl) 1H 1s 1 17Cl 1s 2 ) 2s 2 2p 6 ) 3s 2 3p 5 Nesse caso, uma observação deve ser feita. O hidrogênio (H) foge à Regra do Octeto. Ele se estabiliza com dois elétrons na camada de valência. O hidrogênio (H) se estabiliza com dois elétrons na camada de valência. - Assim, na formação da molécula de HCl, os átomos de hidrogênio e cloro compartilham um par de elétrons, de modo a ambos ficarem com 8 elétrons na camada de valência. + A molécula de água (H 2 O) 1H 1s 1 8O 1s 2 ) 2s 2 2p 4 - Nesse caso, como cada átomo de hidrogênio se estabiliza com dois elétrons na camada de valência e o átomo de oxigênio necessita de 2 elétrons para atingir o octeto, tem-se que a molécula será formada por dois átomos de hidrogênio ligados covalentemente a um átomo de oxigênio.

4 + A molécula de dióxido de carbono (CO 2 ) 6C 1s 2 ) 2s 2 2p 2 8O 1s 2 ) 2s 2 2p 4 - Essa molécula será formada por dois átomos de oxigênio ligados covalentemente a um átomo de carbono. Para que todos os átomos envolvidos respeitem o octeto, cada átomo de oxigênio compartilha dois pares de elétrons com o átomo de carbono. Assim, haverá duas ligações duplas formadas, como representado abaixo: Ligação coordenada covalente - Essa ligação é semelhante à covalente comum, e ocorre entre um átomo que já atingiu a estabilidade eletrônica e outro ou outros que necessitem de dois elétrons para completar sua camada de valência. - A ligação dativa pode ser indicada por uma seta (A B) ou por um traço (A B). - O exemplo clássico dessa ligação é o dióxido de enxofre (SO 2 ). Nesse caso, o enxofre estabelece uma dupla ligação com um dos oxigênios, atingindo a estabilidade eletrônica (oito elétrons na camada de valência). A seguir, o enxofre compartilha um par de seus elétrons com o outro oxigênio, através de uma ligação covalente dativa ou coordenada. Propriedades gerais dos compostos moleculares (moléculas) + Não possuem estado físico específico nas condições normais de temperatura e pressão. Podem ser sólidas, líquidas ou gasosas, dependendo das interações intermoleculares. Seus pontos de fusão e ebulição também variam, dependendo dessas interações. + Como não há transferência, mas sim compartilhamento de elétrons na formação das moléculas, elas são eletricamente neutras. + São maus condutores de eletricidade, seja na forma sólida, seja na forma líquida.

5 Disciplina: Química Prof.: Guilherme Turma: IU 08/ 06/2017 Tema da lista de exercícios: Ligação Covalente 1) Os elementos A e B apresentam as seguintes configurações eletrônicas: A: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 e B: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 Qual é a fórmula esperada para o composto formado entre esses dois elementos e qual seria a ligação envolvida? 2) (FEI-SP) A fórmula N N indica que os átomos de nitrogênio estão compartilhando três: a) prótons. b) elétrons. c) pares de prótons. d) pares de nêutrons. e) pares de elétrons. 3) À molécula de água, H 2 O, pode-se adicionar o próton H +, produzindo o íon hidrônio H 3 O + No íon hidrônio, quantos pares de elétrons pertencem, no total, tanto ao hidrogênio quanto ao oxigênio? a)1 b) 4 c) 2 d) 6 e) 3 4) Represente as estruturas de Lewis e as fórmulas estruturais das seguintes moléculas, indicando o número de ligações simples, duplas e triplas: a) NH 3 b) CH 4 c) HBr d) CO 5) (Fuvest) A molécula que apresenta somente uma ligação covalente simples é: (Dados: O=8; C= 6; F=9; H=1) a) N 2. c) CO. e) H 2 O. b) O 2. d) HI. 6) (UFRJ) Observe a estrutura genérica representada abaixo: Para que o composto esteja corretamente representado, de acordo com as ligações químicas indicadas na estrutura, X deverá ser substituído pelo seguinte elemento: Dados: P (Z = 15), S (Z = 16), C (Z = 6), N (Z = 7) e H (Z = 1). a) Fósforo. b) Enxofre. c) Carbono. d) Nitrogênio. e) Hidrogênio. 7) Um determinado elemento A apresenta a seguinte distribuição eletrônica: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1. Pergunta-se: Que tipo de ligação química o elemento A faz com outro elemento B que possui número atômico igual a 35? Justifique sua resposta. 8) (UNICAMP) A ureia (CH 4 N 2 O) é o produto mais importante de excreção do nitrogênio pelo organismo humano. Na molécula da ureia, formada por oito átomos, o carbono apresenta duas ligações simples e uma dupla, o oxigênio uma ligação dupla, cada átomo de nitrogênio três ligações simples e cada átomo de hidrogênio uma ligação simples. Átomos iguais não se ligam entre si. Baseando-se nestas informações, escreva a fórmula estrutural da ureia, representando ligações simples por um traço ( ) e ligações duplas por dois traços (=). 9) (FUVEST) Considere o elemento cloro formando compostos com, respectivamente, hidrogênio, carbono, sódio e cálcio. a) Com quais desses elementos o cloro forma compostos covalentes? b) Qual a fórmula eletrônica de um dos compostos covalentes formados? 10) (MACKENZIE-SP) Considere uma molécula de gás carbônico (CO 2 ), que é o principal gás responsável pelo efeito estufa. Numa molécula desse gás, o número de elétrons compartilhados é igual a: a) 2 b) 4 c) 6 d) 8 e) 10 11) O iodo (I) combina-se com o hidrogênio (H), formando o ácido iodídrico. Sabendo-se que o número atômico do iodo (Z) é igual a 53 e o do hidrogênio é igual a 1, qual a fórmula molecular do ácido iodídrico? 12) ) (UNICAMP) A fórmula estrutural da água oxigenada, H O O H, fornece as seguintes informações: a molécula possui dois átomos de oxigênio ligados entre si e cada um deles está ligado a um átomo de hidrogênio; há dois pares de elétrons isolados em cada átomo de oxigênio. Com as informações dadas a seguir, escreva a fórmula estrutural de uma molécula com as seguintes características: possui dois átomos de nitrogênio ligados entre si e cada um deles está ligado

6 a dois átomos de hidrogênio; há um par de elétrons isolado em cada átomo de nitrogênio 13) (VUNESP) Considere as espécies químicas Br 2 e KBr. Dados os números de elétrons na camada de valência, K = 1e Br = 7, explique, justificando, o tipo de ligação que ocorre entre os átomos de: a) bromo, no Br 2 ; b) potássio e bromo, no KBr. 14) (MACKENZIE) Para que átomos de enxofre e potássio adquiram configuração eletrônica igual à de um gás nobre, é necessário que: dados: S (Z = 16); K (Z = 19). a) o enxofre receba 2 elétrons e que o potássio receba 7 elétrons. b) o enxofre ceda 6 elétrons e que o potássio receba 7 elétrons. c) o enxofre ceda 2 elétrons e que o potássio ceda 1 elétron. d) o enxofre receba 6 elétrons e que o potássio ceda 1 elétron. e) o enxofre receba 2 elétrons e que o potássio ceda 1 elétron. 15) Dois átomos P e Q, de configurações eletrônicas do último nível igual a 2p 5 e 2p 4, respectivamente, formam ligações do tipo e a fórmula do composto formado é. a) iônica; PQ. b) covalente; PQ. c) iônica; P 2 Q. d) covalente; P 2 Q. e) covalente; P 5 Q 4. c) Com base nas propriedades periódicas estudadas, indique que tipo de íon (cátion ou ânion) os átomos desses dois elementos tem tendência de formar. d) Com base nas informações do texto, esboce a estrutura de Lewis para a molécula de SF 6, indicando o tipo (simples, dupla, tripla) e número de ligações covalentes existentes. Gabarito 1) Ligação iônica, fórmula: AB 2. 2) c. 3) e. 5) d. 6) c. 7) A distribuição eletrônica para os átomos A e B mostra que A é um metal e B, um não-metal. Logo, a ligação é iônica e fórmula do composto é AB. 9) a. com outros elementos que são não-metais: o hidrogênio e o cloro. b. Tomando o hidrogênio como exemplo: H Cl. 10) d. 11) HI. 13) a. covalente, pois envolve átomos de não-metais, ou seja, que possuem alta eletronegatividade. b. Com auxílio da tabela periódica ou fazendo a distribuição eletrônica, vê-se que o potássio é um metal, possui baixa eletronegatividade e tendência de formar cátion, enquanto o bromo é um não-metal com tendência a formação de ânion. Logo, a ligação é iônica. 14) e. 15) d. Avaliação Diagnóstica Leia o texto a seguir e responda as questões abaixo: A Teoria do Octeto nos ajuda a entender a formação de uma série de substâncias simples e compostas encontradas na natureza. Contudo, essa teoria possui algumas exceções.um exemplo são os compostos de enxofre (S), no qual o átomo se estabiliza com 12 elétrons na camada de valência, como no caso da molécula de SF 6 (hexafluoreto de enxofre). Cada molécula de SF 6 é formada por um átomo de enxofre rodeado por 6 átomos de flúor (F). O SF 6 é um gás terapêutico utilizado especialmente na área da oftalmologia, para cirurgias de correção do descolamento de retina. Considerando que os números atômicos do S = 16 e do F = 9, responda: a) Dê a distribuição eletrônica para os átomos de S e F. b) Identifique a que família/grupo e período da tabela periódica pertencem esses dois elementos químicos.

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