Ligação iônica e suas propriedades Química Geral Prof. Edson Nossol Uberlândia, 17/03/2016
Ligação química: é a força atrativa que mantém dois ou mais átomos unidos. c Cl = 3,0 c Br = 2,8 Ligação covalente: resulta do compartilhamento de elétrons entre dois átomos não metal + não metal: c entre 0,3 e 1,6
Ligação química: é a força atrativa que mantém dois ou mais átomos unidos. c Na = 0,9 Ligação metálica: é a força atrativa que mantém metais puros unidos. metal + metal
Ligação química: é a força atrativa que mantém dois ou mais átomos unidos. c Na = 0,9 c Cl = 3,0 Ligação iônica: resulta da transferência de elétrons de um metal para um não-metal. metal + não metal: c 2
Ligação iônica NiCl 2.6H 2 O K 2 Cr 2 O 4 CoCl 2.6H 2 O transferência eletrônica CuSO 4.5H 2 O NaCl
Eletronegatividade (c) Capacidade de um átomo tem de atrair densidade elétrônica de outro átomo c 1/2 (Ea + EI) Eletronegatividade de Mulliken
Regra do octeto Todos os gases nobres, com exceção do He, têm uma configuração s 2 p 6 (não lábeis). 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.
Símbolos de Lewis 1 2 13 14 15 16 17 18 Na Z= 11 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Cl Z= 17 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 elétrons que participam da ligação
Símbolos de Lewis 1 2 13 14 15 16 17 18 Na Z= 11 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Cl Z= 17 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 Metal: número total de pontos é o máximo de e - que ele pode perder Não -metal: número e - desemparelhados é igual n o elétrons ele ganha
Ligação iônica Fórmula: LiF O número total de elétrons perdidos pelo metal deve ser o mesmo do número total de elétrons ganhos pelo não metal Exercício: Use os diagramas dos orbitais e símbolos de Lewis para representar a formação da ligação entre os íons Na e O partindo de seus respectivos átomos, e determine a fórmula do composto.
Ligação iônica Fórmula: LiF O número total de elétrons perdidos pelo metal deve ser o mesmo do número total de elétrons ganhos pelo não metal Exercício: Use os diagramas dos orbitais e símbolos de Lewis para representar a formação da ligação entre os íons Mg e Cl partindo de seus respectivos átomos, e determine a fórmula do composto.
Ligação iônica As configurações eletrônicas podem prever a formação de íon estável: Mg: [Ne]3s 2 Mg + : [Ne]3s 1 Mg 2+ : [Ne] não estável estável Cl: [Ne]3s 2 3p 5 Cl - : [Ne]3s 2 3p 6 = [Ar] estável
Ligação iônica NaCl 147 kj mol -1-592
Constante de Madelung Sólido Número de coordenação (cátion:ânion) Constante de Madelung (A) ZnS 4:4 1,638 NaCl 6:6 1,748 CsCl 8:8 1,763
Expoente de Born Configuração do íon Expoente de Born (a) [He] 1s 2 5 [Ne] ou 2s 2 2p 6 7 [Ar] ou 3s 2 3p 6 9 [Kr] ou 4s 2 4p 6 10 [Xe] ou 5s 2 5p 6 12
Expoente de Born U = E + Er = ANq+ q e 2 4πεr + NB r n U = energia liberada quando um mol de pares de íons, no estado gasoso, se aproximam De uma distância infinita até uma distância de equilíbrio para formar um sólido iônico Máxima atração Mínima repulsão
Expoente de Born U = E + Er = ANq+ q e 2 4πεr + NB r n U = energia liberada quando um mol de pares de íons, no estado gasoso, se aproximam De uma distância infinita até uma distância de equilíbrio para formar um sólido iônico U 0 = ANq+ q e 2 4πεr + ( 1-1 n )
Propriedades sólidos iônicos Sólido iônico Retículo de Bravais Ponto de fusão ( C) NaCl KCl MgO cúbico face centrada cúbico face centrada cúbico face centrada Solubilidade em água (mg ml -1 ) 801 0,36 770 0,34 2852 0,0000062 U 0 = ANq+ q e 2 4πεr + ( 1-1 n )
Propriedades sólidos iônicos Valores altos de ponto de fusão e ebulição
Propriedades sólidos iônicos Dureza força externa Cargas iguais se repelem Cristal quebra
Propriedades sólidos iônicos Condutividade sólido sólido fundido solução
Formação de um cristal iônico através dos elementos no seus estados naturais Ciclo de Born-Haber Leis de Kirchhoff Princípio de Conservação da Carga Elétrica e no fato de que o potencial elétrico tem o valor original após qualquer percurso em uma trajetória fechada (sistema não-dissipativo)
Formação de um cristal iônico através dos elementos no seus estados naturais Ciclo de Born-Haber Leis de Kirchhoff A variação de energia em uma reação química independe do caminho adotado
Ciclo de Born-Haber Na (s) + 1/2 Cl 2(g) H sublimação Cl (g) + e - Ea afinidade eletrônica 1 dissociação 2 4 EI energia ionização Na (g) e- + 3 NaCl (s) Cl - (g) + Na + (g) 5 H cristalização
Ciclo de Born-Haber NaCl Reação global E retículo
E retículo = Energia de formação de um mol de um composto cristalino sólido quando íons na fase gasosa se combinam Energias de retículo kj/mol Resistência a ablação térmica!
Produção de alumínio 300-400000 A 3O 2- + 3/2C => 3/2CO 2 + 6e - 2Al 3+ 6e - => 2Al Alumínio 0,45 kg C / kg Al Coletor
Produção de alumínio Alumínio produzido por redução eletrolítica de Al 2 O 3 40 milhões de toneladas/ano Al 2 O 3 dissolvido em Na 3 AlF 6 (T=960 C)