carga formal principios.pdf
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11
�� POR QUE AS PROPRIEDADES DAS POR QUE AS PROPRIEDADES DAS �� SUBSTSUBSTÂÂNCIAS SNCIAS SÃÃO TO TÃÃO DIFERENTESO DIFERENTES ??
�� NaCl NaCl AAÇÚÇÚCARCAR�� PONTO DE FUSPONTO DE FUSÃÃOO PONTO DE FUSPONTO DE FUSÃÃOO�� MUITO SOLMUITO SOLÚÚVEL MUITO SOLVEL MUITO SOLÚÚVELVEL�� CONDUTIVIDADE CONDUTIVIDADE NNÃÃO CONDUZO CONDUZ
LIGALIGAÇÕÇÕES QUES QUÍÍMICASMICAS
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22
1º - COMPOSIÇÃO QUÍMICA
NaCl : Metal e não metal, Na e ClAçúcar: Não metais, C, H e O
2º TIPO DE LIGAÇÃO QUÍMICA
Modelos : IônicaCovalente polar e apolarMetálica
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33
GRUPO
PERDA DE ELÉTRONS
PERÍODO
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44
GRUPO
GANHO DE ELÉTRONS
PERÍODO
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55
ESTRUTURAS DE LEWIS ESTRUTURAS DE LEWIS
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66
SSÍÍMBOLOS DE LEWISMBOLOS DE LEWIS
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77
A REGRA DO OCTETOA REGRA DO OCTETO
�� OS ATOMOS TENDEM A OS ATOMOS TENDEM A GANHARGANHAR, , PERDERPERDEROU OU COMPARTILHARCOMPARTILHAR ELELÉÉTRONS ATTRONS ATÉÉ QUE QUE ESTEJAM RODEADOS POR 8 eESTEJAM RODEADOS POR 8 e-- DE DE VALVALÊÊNCIANCIA
�� CUIDADO !CUIDADO ! EXISTEM VEXISTEM VÁÁRIAS EXCERIAS EXCEÇÕÇÕES ES ÀÀREGRA DO OCTETO.REGRA DO OCTETO.
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88
A LIGAA LIGAÇÃÇÃO IO IÔÔNICANICA
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99
REPRESENTAREPRESENTAÇÃÇÃO DE UM O DE UM SSÓÓLIDO ILIDO IÔÔNICO: NICO: NaClNaCl
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1010
CICLO DE BORNCICLO DE BORN--HABER: para HABER: para determinar a energia de rededeterminar a energia de rede
-437 kJ/mol
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1111
∆H f= ∆H sub + ½ ∆H E diss + ∆HEI + (-∆H AE) +(- ∆HER )
Energia de formação da rede cristalina
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1212
ENERGIA DE REDE ENERGIA DE REDE –– energiaenergianecessnecessáária para separar ria para separar completamente um mol de um completamente um mol de um ssóólido ilido iôônico em seus nico em seus ííons gasososons gasosos
�� E E αα QQ-- QQ+ + / d/ d
�� QQ++:: carga do cationcarga do cation�� QQ-- : carga do anion: carga do anion
�� d : distd : distâância entre os centros de cargancia entre os centros de carga
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1313
ENERGIA DE REDE AUMENTA ENERGIA DE REDE AUMENTA QUANDO: QUANDO:
Q e ou r Q e ou r
�� CompostoComposto Energia de Rede (KJ/mol)Energia de Rede (KJ/mol)�� MgFMgF22 2957 Q = +2, 2957 Q = +2, --11�� MgOMgO 39383938 Q = +2, Q = +2, --22�� LiFLiF 10361036�� LiClLiCl 853 853 r Fr F < r Cl< r Cl
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1414
RETRETÍÍCULO ESPACIAL de NaClCULO ESPACIAL de NaCl
No retículo cristalino os íons estão presos, não conduzem corrente elétrica.
Quando fundidos ou em solução aquosa conduzem.
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1515
POR QUE OS SPOR QUE OS SÓÓLIDOS LIDOS IIÔÔNICOS SNICOS SÃÃO QUEBRADIO QUEBRADIÇÇOS ?OS ?
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1616
SAL EM ÁGUA
H2O Cl-
Na+
NaCl Na+ (aq) + Cl- (aq)
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1717
LIGALIGAÇÃÇÃO COVALENTE O COVALENTE --COMPARTILHAMENTO DE COMPARTILHAMENTO DE ELELÉÉTRONSTRONS
�� Por que dois Por que dois áátomos compartilham etomos compartilham e-- ??
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1818
FORÇAS ATRATIVASNUVEM ELETRÔNICA
FORÇAS REPULSIVAS
NÚCLEO
LIGAÇÃO COVALENTE: RESULTADO DE FORÇAS ATRATIVAS E REPULSIVAS
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1919DISTÂNCIA INTERNUCLEARCOMPRIMENTO DA LIGAÇÃO
ENERGIA
DISTÂNCIA INTERNUCLEAR x ENERGIA
-458 kJ/mol
0,074 nm
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2020
COMPRIMENTO DE LIGACOMPRIMENTO DE LIGAÇÃÇÃOO -- ÉÉ a a distdistâância entre os centros de dois ncia entre os centros de dois áátomos unidos por uma lig.qutomos unidos por uma lig.quíímica mica
�� FF--F = 0,064 nm + 0,064 nm = 0,128 nmF = 0,064 nm + 0,064 nm = 0,128 nmraio do Fraio do F
�� HH--H = 0,037 nm + 0,037 nm = 0,074nmH = 0,037 nm + 0,037 nm = 0,074nmraio do Hraio do H
HH--F = 0,037 nm + 0,064 nm = 0,101 nmF = 0,037 nm + 0,064 nm = 0,101 nm�� DistDistâância observada = 0,092 nmncia observada = 0,092 nm
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2121
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2222
ENERGIA DE LIGAENERGIA DE LIGAÇÃÇÃO O -- ÉÉ a a energia absorvida na quebra de um energia absorvida na quebra de um mol de ligamol de ligaçãção.o.
�� Entalpias mEntalpias méédias de ligadias de ligaçãção kJ/molo kJ/mol�� CC--H 413H 413 NN--H 391H 391�� CC--CC 348348 NN--NN 163163�� CC--NN 293293 NN--OO 201201�� CC--OO 358358 NN--FF 272272�� CC--FF 485485 NN--ClCl 200200�� CC--ClCl 328328
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2323
LIG.TRIPLA < LIG.DUPLA < LIG.SIMPLESLIG.TRIPLA < LIG.DUPLA < LIG.SIMPLES
TIPO DE LIGATIPO DE LIGAÇÃÇÃOO nmnm
�� CC--CC 0,154 nm (154 pm)0,154 nm (154 pm)�� C=CC=C 0,133 nm0,133 nm�� C=C= CC 0,120 nm0,120 nm�� CC--NN 0,143 nm0,143 nm�� C=NC=N 0,138 nm0,138 nm�� C=C (benzeno) 0,139 nmC=C (benzeno) 0,139 nm
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2424
��Estrutura de Lewis F2Estrutura de Lewis F2
Compartilhamento de elétrons
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2525
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2626
ESTRUTURAS DE LEWIS
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2727
DOIS DOIS ÁÁTOMOS COMPARTILHAM TOMOS COMPARTILHAM DOIS PARES DE ELDOIS PARES DE ELÉÉTRONSTRONS
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2828
DOIS ÁTOMOS COMPARTILHANDO TRÊS PARES DE ELÉTRONS
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2929
LigaLigaçãção covalente apolaro covalente apolar
Ex: F2,Ex: F2,Eletronegatividade: 4,0 Eletronegatividade: 4,0 –– 4,0 = 04,0 = 0
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3030
POLARIDADE DA LIGAPOLARIDADE DA LIGAÇÃÇÃO E O E ELETRONEGATIVIDADEELETRONEGATIVIDADE
FORÇA RELATIVA DE CADA ÁTOMO
ÁTOMO B, MAIOR PARCELA
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3131
Eletronegatividade e Eletronegatividade e polaridade de ligapolaridade de ligaçãçãoo
Ligação iônica, Ex.: LiFEletronegatividade: 4,0 – 1,0 = 3,0
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3232
ELETRONEGATIVIDADE
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3333
MOMENTOS DE DIPOLO
F Hδ+δ-
SI - 1 Debye (1C . m)
µµµµ
µµµµ = e . d
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3434
LigaLigaçãção covalente polaro covalente polar
Ex.: HFEx.: HFEletronegatividade: 4,0 Eletronegatividade: 4,0 –– 2,1=1,92,1=1,9
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3535
µ = e x d
2 cargas iguais e opostas de grandeza e,separadas pela distância d, constituem um dipolo e produzem um momento dipolar µ
e = 4,8 X 10-10 ues separadas por 1 A°= 1 X 10-8 cm
µ = 4,8 X 10-10 . 10-8 = 4,8 X 10-18 ues.cm
1 Debye
1 D
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3636
HF 1,9 1,82
HCl 0,9 1,08
HBr 0,7 0,82
HI 0,4 0,44
Substância ∆χ∆χ∆χ∆χ µµµµ
DIFERENÇA DE ELETRONEGATIVIDADE χ e
MOMENTO DE DIPOLO µ
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3737
Substância F2 HF LiF
∆χ∆χ∆χ∆χ 0 1,9 3,0
Tipo de lig. cov. apolar Cov.pol Iônica
DIFERENÇA DE ELETRONEGATIVIDADE ∆χ∆χ∆χ∆χ e POLARIDADE DAS LIGAÇÕES
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3838
HF 1,98 POLAR H2O 1,86 POLARNH3 1,47 POLARH2S 0,97 POLAR O3 0,52 POLARCO2 0,00 APOLARBF3 0,00 APOLARCl2 0,00 APOLAR
MOMENTOS DIPOLARES em Debyes
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3939
LIGAÇÃO IÔNICA x COVALENTE
MODELOIÔNICO
MODELO COVALENTE
DIFERENÇA DE ELETRONEGATIVIDADE
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4040
CATION POLARIZANTE
ANION POLARIZÁVEL
DISTORÇÃO DA NUVEM e-
POLARIZABILIDADE
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4141
Cátion pequeno Ânion grandecarga grande polarizável(Al +3) (Ag+) (I ->Br ->Cl ->F -)
ligação com significativo
caráter covalente
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4242
AgCl AgBr AgI
EFEITO DO ANION SOBRE A SOLUBILIDADE DE HALETOS
Polarizabilidade aumenta
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4343
A ESTRUTURA DE ESPÉCIES POLIATÔMICAS
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4444
ESTRUTURAS DE RESSONESTRUTURAS DE RESSONÂÂNCIA NCIA NONO--
33
- - -
N=O (120 pm) N-O N-O (140 pm)
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4545
CARGA FORMAL
C.F = V – [ L + ½ S ]
V = nº de e- valência no átomo livre
L = nº de e- solitários (não ligados)
S = nº de e- compartilhados (ligados)
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4646
0 0 0 +20 -2
CARGA FORMAL CO2
ESTRUTURA MAIS PROVÁVEL
CARGA FORMAL MENOR ENERGIA
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4747
CALCULANDO A CARGA FORMAL CALCULANDO A CARGA FORMAL (CNO)(CNO)--11
0 0
0 0
0
A
B
C
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4848
-1
-1
-1
-1
+2
-1
-1
0
-1
+1
-1
-1
0 00
A B C
CALCULANDO A CARGA FORMAL (SO4)-2
ESTRUTURA MAIS PLAUSÍVEL
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4949
mais plausível , menores cargas formais nos átomos
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5050
ESTRUTURAS do SO2
ESTRUTURA MAIS PLAUSÍVEL SEGUNDO A CARGA FORMAL
0 0 0
0
0
+1
+1-1
-1
HÍBRIDO DE RESSONÂNCIA
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5151
EXCEEXCEÇÕÇÕES A REGRA DO OCTETOES A REGRA DO OCTETO
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5252
Tetrafluoreto de boro
Octeto não completo
BF3 + F- BF-4
octeto completo
TRIFLUORETO DE BORO
Ácido Lewis
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5353
HIBRIDIZAÇÃO: PCl5
P 3s 3p 3s 3p 3d
Cl. Cl. Cl. Cl. Cl.
EXPANSÃO DO OCTETO
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5454
SF4
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5555
SF4
S 3s 3p 3d 3s 3p 3d
F. F. F. F.
s p3d
Bipirâmide trigonal
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5656
GEOMETRIA GEOMETRIA MOLECULARMOLECULAR
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5757
PREVISÃO DA GEOMETRIA MOLECULAR
REPULSÃO POR PARES de e- de VALÊNCIA
(RPEV)
2 LINEAR 2 a 180º
3 TRIG.PLANO 3 a 120º
4 TETRAÉDRICO 4 a 109,5º
5 BIPIRÂMIDE TRIG. 2 axiais a 180º
3 equat. a 120º
6 OCTAÉDRICO 6 a 90º
PV GEOMETRIA PAR ELETRÔNICO
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5858
LINEAR TRIGONAL PLANO TETRAÉDRICO
BIPIRÂMIDE TRIGONAL
OCTAÉDRICO
MOLÉCULAS S/PARES LIVRES NO ÁTOMO CENTRAL
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5959
OCTETOS EXPANDIDOS: TEORIA -RPEV
PF5 PV = 5 PL = 5
SF6 PV = 6 PL = 6
SF4 PV = 5 PL = 4 PNL = 1 XeF4 PV = 6 PL = 4 PNL = 2
PAR DE VALÊNCIA = par ligante + par não ligante
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6060
Tetraédrica
Pirâmide trigonal
angular
PCl Cl
Cl
..
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6161
ESTRUTURA DO PCl5
Bipirâmide trigonal
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6262
ESTRUTURA DO ClF3
Bipirâmide trigonal (forma de T)
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6363
ESTRUTURA DO SF4
Bipirâmide trigonal (forma de gangorra)
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6464
ESTRUTURA DO SF6
octaedro
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6565
ESTRUTURA DO XeF4
Octaedro (quadrado planar)
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6666
A ligaA ligaçãção meto metáálica ocorre lica ocorre entre entre áátomos de um mesmo tomos de um mesmo metal ou entre metal ou entre áátomos de tomos de metais diferentes (ligasmetais diferentes (ligas).).
LIGAÇÃO METÁLICA
MODELO:
Íons positivos num mar de elétrons móveis
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6767
Núcleo e camada eletrônica interna
Elétrons externos “móveis”
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6868
SÓLIDOS METÁLICOS
MAR DE ELÉTRONS MÓVEIS
CÁTIONS
Pb
PbO
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6969
Energia de ligação de átomos metálicos é baixa:
(kcal/mol)
Li2 25 Zn2 5,7Na2 17 Cd2 2,0
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7070
ESTABILIDADE MAIOR
ELÉTRONS DE VALÊNCIA DE UM ÁTOMO SE MOVIMENTAM SOB A
INFLUÊNCIA DE OUTROS NÚCLEOS
LIGAÇÕES MULTICÊNTRICAS
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7171
Bandas de valência e Bandas de condução
Não conduz Conduz a T amb. Conduz a alta T
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7272
FORÇAS INTERMOLECULARES
LONDON
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7373
Interação dipolo-dipolo
δ+ δ- δ+ δ-H Cl ----- H Cl
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7474
Ligações de HLigações de H
Este tipo de ligação é um caso especial de ligação dipolo-dipolo, só ocorrendo entre moléculas polares.
H2O HF NH3
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7575
Glicose em água
água Ligação de H
glicose
hidroxila