Aula 3. Compostos Iônicos

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Vinícius Beppler
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1 ACH Química Geral Aula 3. Compostos Iônicos Profa Káthia M. Honório ([email protected])

2 Adivinhação!!! XXX XXX

3 Compare!!!

4 Compostos Iônicos

5 Ligação Química Ligação química: união de 2 átomos em um arranjo estável. Gases nobres: não reagem prontamente formando ligações. Em uma ligação: elementos ganham, perdem ou compartilham elétrons para atingir a configuração eletrônica de gás nobre mais próxima a eles na tabela periódica. Ligação: envolve somente elétrons de valência de um átomo. Ligação iônica: transferência de elétrons de um elemento para outro. Ligação covalente: compartilhamento de elétrons entre 2 átomos.

6 Interações Atômicas

7 Elétrons de Valência Elétrons: camadas internas e elétrons de valência. B (Z=5): 1s 2 2s 2 2p 1 Camadas internas = [He], valência = 2s 2 2p 1 Br (Z=35): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5 Camadas internas = [Ar] 3d 10, valência = 4s 2 4p 5

8 Modelo de Camadas do Átomo G. N. Lewis Químico Americano Símbolo (estrutura) de Lewis Elétrons da camada de valência Exemplo: G. N. Lewis B: [He] 2s 2 2p 1 Br: [Ar] 3d 10 4s 2 4p 5

9 Pares Ligados e Isolados Elétrons de valência: distribuídos como PARES LIGADOS ou PARES ISOLADOS. H Cl compartilhado ou Par Ligado Par Isolado Estrutura de LEWIS

10 Regras Gases nobres: pouco reativos ALTA ESTABILIDADE ENERGÉTICA. Camada de valência estável (ns 2 np 6 ). Regra do octeto: In forming compounds, atoms of elements lose, gain, or share electrons in such a way as to produce a noble-gas electron configuration for each of the atoms involved.

11 Violações da Regra do Octeto Violações: geralmente ocorrem com B e elementos em períodos superiores. SF 4 BF 3

12 Tipos de Ligações Químicas 3 formas principais de ligar átomos: Iônica: transferência completa de 1 ou mais elétrons de um átomo para outro. Covalente: elétrons de valência são compartilhados entre os átomos. Metálica: elétrons relativamente livres para mover-se pela estrutura tridimensional do metal. A maior parte das ligações possui características intermediárias!!!

13 Ligação Iônica Transferência completa de elétrons de um elemento com baixa EI (metal) para um elemento com alta AE (não-metal).

14 Ligação Iônica

15 Ligação Iônica

16 Ligação Iônica

17 Compostos Iônicos Compostos iônicos: íons de cargas opostas que possuem forte atração eletrostática entre si. 2 tipos de íons: Cátions: íons carregados positivamente. Um cátion possui menos elétrons do que prótons. Ânions: íons carregados negativamente. Um ânion tem mais elétrons do que prótons. 17

18 Compostos Iônicos - Cátions

19 Compostos Iônicos - Cátions

20 Compostos Iônicos - Ânions

22 Compostos Iônicos Elementos com configuração eletrônica similar: agrupado juntos na tabela periódica. Elementos no mesmo grupo: formam íons de carga similar. Número do grupo de um elemento do grupo principal: usado para determinar a carga em íon derivado desse elemento.

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24 Compostos Iônicos

25 Compostos Iônicos Energia de interação entre um par de íons: lei de Coulomb E (joules); r = distância entre o centro dos íons (nanômetros); Q 1 e Q 2 = cargas dos íons. Exemplo: no cloreto de sódio sólido, distância entre os centros dos íons Na + e Cl - é 2,76 Å (0,276 nm). A energia iônica por par de íons será: *sinal negativo = força atrativa, i.e. par iônico tem menor energia que íons separados.

26 Compostos Iônicos Força de interação: proporcional à magnitude das cargas e diminui a medida que a distância entre as partículas aumenta.

27 Compostos Iônicos

28 Compostos Iônicos

Compostos Iônicos fórmula unitária: menor índice de repetição total de íons presentes em um composto iônico que resulta em neutralidade de carga.

29 Compostos Iônicos fórmula unitária: menor índice de repetição total de íons presentes em um composto iônico que resulta em neutralidade de carga. fórmula unitária: "hipotética" porque não existe como uma entidade separada; é apenas "uma parte" da matriz ampliada de íons que constituem um sólido iônico.

Compostos Iônicos Íons presentes em um sólido iônico: adotam um arranjo que maximiza atrações entre íons de carga oposta e minimiza as repulsões entre íons de carga similar.

30 Compostos Iônicos Íons presentes em um sólido iônico: adotam um arranjo que maximiza atrações entre íons de carga oposta e minimiza as repulsões entre íons de carga similar. Arranjo específico: depende dos tamanhos de íons e da relação entre íons positivos e negativos. Arranjos são geralmente muito simétricos e resultam em sólidos cristalinos, isto é, sólidos com formas altamente regulares. sólidos cristalinos: geralmente têm superfícies planas ou faces que fazem ângulos definidos uns com os outros.

31 Compostos Iônicos

Efeitos Energéticos Sólidos Iônicos Binários Variações de energia envolvidas na formação de um sólido iônico considerando a formação de fluoreto de lítio sólido a partir de seus elementos: 1.

32 Efeitos Energéticos Sólidos Iônicos Binários Variações de energia envolvidas na formação de um sólido iônico considerando a formação de fluoreto de lítio sólido a partir de seus elementos: 1. Sublimação do lítio sólido. 2. Ionização de átomos de lítio para formar íons Li + na fase gasosa (1ª energia de ionização). 3. Dissociação de moléculas flúor. 4. Formação de íons F - a partir de átomos de flúor na fase gasosa. 5. Formação de fluoreto de lítio sólido a partir de íons Li + e F - em fase gasosa.

33 Ciclo Born-Haber Não é possível medir energias de rede diretamente. Energia da rede: pode ser calculada usando um ciclo termoquímico. Ciclo de Born-Haber: aplicação da lei de Hess que divide a formação de um sólido iônico em uma série de etapas individuais: ΔH f = entalpia padrão de formação do composto. IE: energia de ionização do metal. EA: afinidade eletrônica do não-metal. ΔH s = entalpia de sublimação do metal D = energia de dissociação de nãometal. Δh lattice = energia de rede do composto.

34 Íons Comuns no Corpo Humano

36 Compostos Iônicos Quando um metal no lado esquerdo da tabela periódica transfere um ou mais elétrons para um não-metal no lado direito: ligações iônicas são formadas. Compostos iônicos: formados por cátions e ânions. Íons em um composto iônico: organizados para maximizar a força atrativa entre as espécies com cargas opostas. Exemplo: cloreto de sódio (NaCl) é formado por cátions sódio (Na+) e ânions cloreto (Cl ), empacotados juntos em um arranjo regular em uma rede cristalina. Soma das cargas em um composto iônico: deve ser sempre zero em geral.

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Compostos Iônicos - Saúde Iodeto de potássio (KI): nutriente essencial adicionado ao sal da mesa.

Na tentativa de compensar, a glândula tireoideana pode tornar-se ampliada, produzindo uma tiróide inchada referida como um bócio.

Cloreto de potássio (KCl): composto iônico usado para pacientes cujos níveis de potássio estão baixos.

38 Compostos Iônicos - Saúde Iodeto de potássio (KI): nutriente essencial adicionado ao sal da mesa. Iodo: necessário para sintetizar hormônios tireoidianos. Deficiência de iodo na dieta pode levar à produção insuficiente de hormônio da tireóide. Na tentativa de compensar, a glândula tireoideana pode tornar-se ampliada, produzindo uma tiróide inchada referida como um bócio. Fluoreto de sódio (NaF): adicionado à pasta de dentes para fortalecer o esmalte dos dentes e ajudar a prevenção da cárie dentária. Cloreto de potássio (KCl): composto iônico usado para pacientes cujos níveis de potássio estão baixos. Embora o potássio seja prontamente obtido a partir de muitas fontes de alimentos diferentes (por exemplo, batatas, feijões, melão, bananas e espinafre), os níveis podem ficar baixos quando o excesso de potássio é perdido no suor e na urina ou pelo uso de certos medicamentos.

Compostos Iônicos Propriedades Físicas Composto iônico: interações eletrostáticas fortes. muita energia para separar os íons uns dos outros. Altos pontos de fusão ponto de fusão do NaCl = 801 C.

39 Compostos Iônicos Propriedades Físicas Composto iônico: interações eletrostáticas fortes. muita energia para separar os íons uns dos outros. Altos pontos de fusão ponto de fusão do NaCl = 801 C. Grande quantidade de energia necessária para superar forças atrativas presentes na fase líquida e, também, formar íons distantes e muito desordenados na fase gasosa. pontos de ebulição extremamente altos. ponto de ebulição NaCl líquido = 1413 C. Solúveis em água: quando composto iônico se dissolve na água, íons são separados; cada ânion e cátion cercados por água.

40 Compostos Iônicos Propriedades Físicas Quando um composto iônico se dissolve em água: solução aquosa resultante conduz corrente elétrica.

41 Ânions Poliatômicos

42 Íons Poliatômicos

43 Íons Poliatômicos

Carbonato de cálcio (CaCO 3 ): antiácidos; hidróxido de magnésio

44 Compostos Iônicos - Saúde Compostos iônicos: ingredientes ativos em vários medicamentos de venda livre. Carbonato de cálcio (CaCO 3 ): antiácidos; hidróxido de magnésio [Mg(OH) 2 ]: leite de magnésia; sulfato de ferro (II) (FeSO 4 ): suplemento usado para tratar anemia.

Compostos Iônicos - Saúde Alguns compostos iônicos: administrados como drogas intravenosas. Bicarbonato (HCO 3 -): importante ânion poliatômico que controla o equilíbrio ácido-base no sangue.

45 Compostos Iônicos - Saúde Alguns compostos iônicos: administrados como drogas intravenosas. Bicarbonato (HCO 3 -): importante ânion poliatômico que controla o equilíbrio ácido-base no sangue. Quando o sangue se torna muito ácido, o bicarbonato de sódio (NaHCO 3 ) é administrado por via intravenosa para diminuir a acidez. Sulfato de magnésio (MgSO 4 ): laxante de balcão, também é administrado por via intravenosa para prevenir convulsões causadas por pressão arterial extremamente alta associada à gravidez. Grande parte do corpo é composta de compostos mantidos em conjunto por ligações covalentes, MAS cerca de 70% do osso é composto em grande parte de um sólido iônico complexo com a fórmula Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 - hidroxiapatita. Hidroxiapatita: constantemente destruída e reconstruída. Em mulheres pós-menopausa, no entanto, a taxa de perda óssea geralmente se torna maior que a síntese óssea, e os ossos são facilmente quebrados - osteoporose. Medicamentos eficazes no combate à osteoporose: alendronato de sódio (Fosamax), aumenta a densidade óssea, diminuindo a taxa de perda óssea. Fosamax: composto iônico com a fórmula Na(C 4 H 12 NO 7 P 2 ) cátion Na+ e ânion poliatômico (C 4 H 12 NO 7 P 2 ) -.

46 O que aprendemos nessa aula? Ligação Química Compostos Iônicos Aplicações

47 Próximas Atividades Exercícios Compostos Covalentes

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