Principais Tipos de Ligações Químicas
Ligação iônica
Ligação covalente
Ligação metálica
Iônicas Covalentes Metálicas
Ligações químicas
A maioria dos compostos
situa-se dentro do triângulo
Representações de Lewis
Numa ligação química só intervêm os elétrons de valência,
ou seja, os elétrons da camada mais externa do átomo. Para
os representar utilizamos as representações de Lewis ou notação
de Lewis.
Consistem no símbolo do elemento (que representa o núcleo
mais as camadas internas, ou cerne do átomo) e um ponto (dot)
por cada elétron de valência.
Exemplos:
metais alcalinos: Li ; Na oxigênio: O
carbono: C halogêneos: F
Formação do LiF
1ª E. I. do Li: + 513 kJ/mol
1ª A. E. do F: - 328 kJ/mol
O resultado líquido é positivo (processo
não espontâneo)
O LiF não se formaria!!
Ligações Iônicas
Estruturas de Lewis de compostos iônicos
Mostram apenas a relação estequiométrica entre os íons constituintes do
composto iônico.
Ligações Iônicas
Interações eletrostáticas
DEFINIÇÕES
Retículo Cristalino: conjunto de íons
positivos e negativos, extremamente
organizado, que apresenta um arranjo
definido ao redor de cada íon, bem
como uma distância constante que
separa quaisquer íons vizinhos.
Cela Unitária: conjunto mínimo de íons quedeve corresponder à menor subdivisãopossível do cristal, que ainda mantém ascaracterísticas tais como número devizinhos e distância entre os mesmos.
DEFINIÇÕES
De modo geral, quanto maiores forem as cargas dos íons maiores serão
suas energias reticulares e suas estabilidades.
Exemplos de células unitárias
Equação de Born-Landé:
U = ANZ+Z-e2 (1 - 1)
r n
onde:
A é a constante de Madelung ( somatório de todas as interações geométricas presentes no retículo),
N é o número de Avogadro de pares de íons por mol de retículo cristalino,
Z+ é a carga do íon positivo,
Z- é a carga do íon negativo,
e é a carga do elétron,
r é a soma dos raios de cada um dos íons envolvidos no retículo
n é uma variável conhecida como expoente de Born (representa a resistência que os íons oferecem quando são forçados a se aproximar mais intimamente uns dos outros e, desta forma, devem ser obtidos a partir de dados de compressibilidade)
Ciclo de Born-Haber
Os ciclos de Born-Haber são usados para determinarvalores das energias associadas às formações doscompostos iônicos.
Ciclos de Born-Haber e aplicação da Lei de Hess
HatmNa + HatmCl + H1a IE + H1a EA + Hrede = Hformação
Rearranjando-se para encontrarmos a energia de rede:
Hrede = Hformação - ( HatmNa + HatmCl + H1a IE + H1a EA)
enthalpy H
NaCl (s)
Na+ (g) + Cl- (g)
H lattice
associationNa (s) + ½ Cl2 (g)
H formation
H atomisation
Na (g) + ½ Cl2 (g)
H atomisation
Na (g) + Cl (g)
Na+ (g) + e- + Cl (g)
H first ionisation energy H first electron affinity
HatmNa + HatmCl + H1st IE + H1st EA + Hlattice = Hformation
Apply Hess’s Law:
Ciclos de Born-Haber e aplicação da Lei de Hess
Born-Haber Cycles
There are two routes from
enthalpy H
NaCl (s)
Na+ (g) + Cl- (g)
H lattice
associationNa (s) + ½ Cl2 (g)
H formation
H atomisation
Na (g) + ½ Cl2 (g)
H atomisation
Na (g) + Cl (g)
Na+ (g) + e- + Cl (g)
H first ionisation energy H first electron affinity
elements to ionic compound
HatmNa + HatmCl + H1st IE + H1st EA + Hlattice = Hformation
Apply Hess’s Law:
: applying Hess’s Law
Urede/kJ.mol-1 Tfusão/°C
__________________________
LiCl 853 801
LiF 1036 845
MgO 3791 2800
___________________________
Previsão de formação de compostos iônicos pelo ciclo de Born-Haber
Previsão de formação de compostos iônicos pelo ciclo de Born-Haber
Previsão de formação de compostos iônicos pelo ciclo de Born-Haber
Urede/kJ.mol-1 Tfusão/°C
__________________________
LiCl 853 801
LiF 1036 845
MgO 3791 2800
___________________________
Propriedades dos Compostos tipicamente Iônicos
1) Os compostos iônicos são muito duros devido à resistência que os
íons oferecem ao se tentar movê-los de sua posição de equilíbrio.
Porém, eles são quebradiços, pois quando se desloca uma camada
em relação à adjacente, os íons de mesma carga repelem-se
fortemente, rompendo o cristal.
Propriedades dos Compostos tipicamente Iônicos
1) Os compostos iônicos são muito duros devido à resistência que os
íons oferecem ao se tentar movê-los de sua posição de equilíbrio.
Porém, eles são quebradiços, pois quando se desloca uma camada
em relação à adjacente, os íons de mesma carga repelem-se
fortemente, rompendo o cristal.
2) Os compostos iônicos são, em geral, mauscondutores de eletricidade no estado sólido, poisos íons estão restritos às suas posições deequilíbrio na rede cristalina e não podem deslocar-se. Por outro lado, os compostos iônicos fundidosou em solução podem conduzir eletricidade.
3) As fortes interações multidirecionais, aliadas àestrutura rígida do retículo cristalino, fazem comque os compostos iônicos necessitem de umagrande quantidade de calor para desorganizartodo este arranjo. Assim sendo, os pontos defusão e ebulição dos compostos iônicos sãoelevados.
Propriedades dos Compostos tipicamente Iônicos
4) Os compostos iônicos são solúveis em solventespolares que apresentam alta permissividade ouconstante dielétrica.
No processo de dissolução de uma espécieem determinado solvente, estamos separando osíons uns dos outros e assim temos queinterpretar este fenômeno a partir da energia deatração entre estas espécies:
εo é a resistência que o meio oferece à união dos dois íons.Assim, quanto maior for a constante dielétrica do meiomais dificilmente os íons tenderão a ficar unidos, menorserá a atração entre os mesmos e maior será a interaçãocom o solvente.
r
eZZE
o4
2
Propriedades dos Compostos tipicamente Iônicos
DEFEITOS EM SÓLIDOS IÔNICOS
•Ao estudar os materiais cristalinos, tem-se admitido que existe uma
perfeita ordem em escala atômica
•Contudo esse tipo de sólido idealizado não existe, todos os materiais
contém grandes números de uma variedade de defeitos e imperfeições
•As propriedades de alguns materiais são profundamente influenciadas
pela presença de imperfeição no sólido cristalino
•Por “defeito cristalino” é designada uma irregularidade na rede
cristalina
•O tipo e o número de defeitos dependem do material, do meio
ambiente, e das circunstâncias sob as quais o cristal é processado
•Mesmo sendo poucos eles influenciam muito nas propriedades dos
materiais e nem sempre de forma negativa
Classificação dos defeitos
DEFEITOS PONTUAIS
• Lacunas ou vacâncias ou vazios
• Átomos Intersticiais
• Schottky
• Frenkel
• Impurezas
Ocorrem em sólidos iônicos,
ou seja materiais cerâmicos
FRENKEL
• Envolve um par composto por uma
lacuna de cátion e um cátion
intersticial
• Pode ser considerado como sendo
formado por um cátion que deixa sua
posição normal e se move para o
interior de um sítio intersticial
• Não existe alteração da carga, pois o
cátion mantem a mesma carga
positiva como um átomo intersticial
(Defeito estequiométrico).
DEFEITOS PONTUAIS
SCHOTTKY
• Consiste em um par que é composto por
uma lacuna de cátion e uma lacuna de
ânion
• Pode ser considerado como sendo
formado pela remoção de um cátion e
um ânion do interior do cristal, seguido
pela colocação de ambos os íons em
uma superfície externa
• Uma vez que tanto os cátions como os
ânions possuem a mesma carga, e que
para cada lacuna de ânion existe uma
lacuna de cátion, a neutralidade do
cristal é mantida (Defeito estequiométrico).
DEFEITOS PONTUAIS
VACÂNCIAS OU VAZIOS
• Envolve a falta de um
átomo
• São formados durante a
solidificação do cristal
ou como resultado das
vibrações atômicas (os
átomos deslocam-se de
suas posições normais).
• O número de vacâncias
aumenta com o aumento
da temperatura.
INTERSTICIAIS
Átomo intersticial pequenoÁtomo intersticial grande
Gera maior distorção na rede
Defeitos não-estequiométricos