Ligações químicas - 1° ano

Uma ligação iônica ocorre quando um ou mais elétrons são transferidos da camada de valência (A última camada que contém elétrons) de um átomo para a camada de valência de outro. Se um átomo perde elétrons torna-se um íon positivo (cátion), enquanto o átomo que ganha elétrons torna-se negativamente carregado (ânion). A ligação iônica resulta da atração entre os íons com cargas opostas.

Tomando-se como exemplo a formação de cloreto de sódio, têm-se as equações termoquímicas dos ionizações:

• Na (Sódio) possui 1 elétron na camada de valência (M).
• Cl (Cloro) possui 7 elétrons na camada de valência (M).
• Na doa seu elétrom (M=1) para Cl (M=7).
• Na passa a ter 8 elétrons na camada L, ficando assim estável.
• Cl passa a ter 8 elétrons na camada M, ficando também estável.
• Na agora fica positivo por 'PERDER' um elétron.
• Cl agora fica negativo por 'GANHAR' um elétron.

Observação

Ao contrário de que muitos pensam de, se está ganhando fica positivo, e se está perdendo negativo, está errado, no caso das Ligações Iônicas funciona como uma balança, quando ele perde algum peso (perder um elétrom) a balança levanta, ficando mais alta (ficando positivo), quando ele ganha um peso (ganhar um elétron) ele abaixa (ficando negativo).
Então, conclui-se que um gás de íons sódio e cloro totalmente separados tem energia mais alta que um gás de átomos de sódio e cloro, entretanto, devido à forte atração eletrostática, os íon se juntam para formar um sólido cristalino e sua atração mútua libera uma grande quantidade de energia: A ligação covalente é caracterizada pelo compartilhamento de um ou mais pares de elétrons entre átomos, causando uma atração mútua entre eles, que mantêm a molécula resultante unida. Átomos tendem a compartilhar elétrons de modo que suas camadas eletrônicas externas sejam preenchidas e eles adquiram uma distribuição eletrônica mais estável. A força dessas ligações é maior que a das interações intermoleculares e comparável à da ligação iônica.

Ligação Covalente

Ligações covalentes normalmente ocorrem entre átomos com eletronegatividades similares e altas (geralmente entre dois metais), dos quais remover completamente um elétron requer muita energia.
Esse tipo de ligação tende a ser mais forte que outros tipos de ligações, como a iônica. Ao contrário das ligações iônicas, nas quais os íons são mantidos unidos por atração coulômbica não direcional, ligações covalentes são altamente direcionais. Como resultado, Moléculas covalentemente ligadas tendem a formar-se em um número relativamente pequeno de formas características, exibindo ângulos de ligação específicos.
Ligações Iônicas são um tipo de ligação química baseada na atração eletrostática entre dois íons carregados com cargas opostas. Na formação da ligação iônica, um metal doa um elétron, devido a sua baixa eletronegatividade formando um íon positivo ou cátion. No sal de cozinha, as ligações entre os íons sódio e cloreto são iônicas. Geralmente ligações iônicas se formam entre um metal e um ametal. O átomo do ametal tem uma configuração eletrônica semelhante a de um gás nobre, quase totalmente preenchida de elétrons. Eles tem alta eletronegatividade, e facilmente ganham elétrons formando um íon negativo ou ânion. Os dois ou mais íons logo se atraem devido a forças eletrostáticas. Ligações desse tipo são mais fortes que ligações de hidrogênio, mas tem força similar às ligações covalentes.

A ligação iônica ocorre somente se a variação da energia total da reação é favorável -- quando os átomos ligados tem energia mais baixa que os átomos livres. Quanto maior a variação da energia total, mais forte se torna a ligação.
Estudos revelaram que não existe ligação iônica pura. Todas ligações iônicas tem um grau de ligação covalente ou ligação metálica. Quanto maior a diferença na eletronegatividade entre dois átomos mais iônica se torna a ligação. Compostos iônicos conduzem eletricidade quando fundidos ou em solução. Eles geralmente tem um alto ponto de fusão e tendem a ser solúveis em água.

Configuração Eletrônica de lítio e fluor. O Lítio tem um elétron
em sua camada de valência, mantido com dificuldade porque
sua energia de ionização é baixa.
O Fluor possui 7 elétrons em sua camada de valência.
Quando um elétron se move do lítio para o fluor, cada íon
adquire a configuração de gás nobre.
A energia de ligação proveniente da atração eletrostática
dos dois íons de cargas opostas tem valor negativo
suficiente para que a ligação se torne estável.

Efeitos da Polarização

Os íons em cristais de compostos puramente iônicos são esféricos, mas, se o íon positivo é pequeno e/ou altamente carregado, será distorcida a nuvem eletrônica do íon negativo.

Imagem de dois íons, por exemplo Na+ e Cl- formando uma ligação iônica.
Os orbitais eletrônicos geralmente não se sobrepõem
(i.e., orbitais moleculares não são formados), devido ao fato
de que cada íon chega ao estado energético mais baixo e a
ligação é baseada somente (teoricamente) em interações
eletrostáticas entre os íons positivo e negativo.

Essa polarização do íon negativo leva a criação de uma densidade de carga extra entre os dois núcleos atômicos, i.e., a covalência parcial. Íons negativos grandes são mais facilmente polarizados, mas normalmente o efeito só tem relevância quando íons positivos com cargas de 3+ (ex., Al3+) estão envolvidos (ex., AlCl3 puro é uma molécula covalente). No entanto, íons com carga 2+ (Be2+) ou até com carga 1+ (Li+) demonstram algum grau de polarização devido a seu pequeno raio atômico (ex., LiI é iônico mas tem algum caráter covalente).
O Grau de Polarização depende da relação de carga e do tamanho do íon, geralmente chamada de densidade de carga.

Estrutura Iônica

Compostos iônicos no estado sólido formam uma estrutura iônica contínua em um cristal iônico. A forma mais simples de cristal iônico é um cúbico simples. Nessa forma todos os átomos estão posicionados nas extremidades de um cubo. Essa célula unitária tem a massa que é a mesmo de 1 dos átomos envolvidos.
Quando todos os íons tem aproximadamente o mesmo tamanho, eles podem formar uma estrutura diferente chamada cúbica de face-centrada (onde a massa é 4 * massa atômica), mas, quando os íons tem tamanhos diferentes, a estrutura é geralmente cúbica de corpo-centrado (2 vezes a massa). Em retículos iônicos o número de coordenação se refere ao número de íons que cada retículo está ligado.

Ligações iônicas versus ligações covalentes

Em uma ligação iônica, os átomos estão ligados pela atração de íons com cargas opostas, enquanto que em uma ligação covalente, os átomos estão ligados por compartilhar elétrons. Na ligação covalente, a geometria molecular de cada átomo é determinada pelas regras da VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion Theory), enquanto que, em materiais iônicos, a geometria segue as regras do empacotamento máximo.
As ligações iônicas são ligações químicas entre átomos que possuem grande diferença de eletronegatividade.
O funcionamento desta ligação baseia-se na transferência de elétrons de um átomo para outro, sendo a causa desta transferência de elétrons a eletronegatividade, propriedade atômica de natureza eletrostática e que indica a força com a qual o núcleo atrai a eletrosfera e, assim, a força com a qual ele segura seus elétrons e tendência para adquirir outros.
Ela é formada a partir da doação de um ou mais elétrons do elemento menos eletronegativo para o mais eletronegativo, gerando assim cargas de sinais opostos em ambos os átomos, que se atraem fortemente e ficando tão próximos quanto a repulsão entre os núcleos e entre as eletrosferas permite. A força com que eles se atraem é tamanha que, para separá-los sem dissolvê-los em água (fusão), a energia necessária é suficiente para elevar a temperatura do composto para algo em torno de 700ºC ou mais. As substâncias ionicas geralmente possuem maior ponto de fusão.

Para reconhecer um composto iónico, devem-se analisar as seguintes características do mesmo:

Ponto de fusão elevado

• Conduz corrente elétrica no estado líquido ou quando dissolvido em agua
• Possui brilho
• Não conduz corrente elétrica no estado sólido
• É solúvel em água

Como exemplo de um composto iónico temos o cloreto de sódio (NaCl), vulgarmente conhecido como sal de cozinha.

Observação

Como este tipo de ligação ocorre entre elementos com grande diferença de eletronegatividade, um método prático, mas passível de exce(p)ções, é analisar se a estrutura tem um metal ligado a um ametal. Se for o caso, é grande a possibilidade desta ser uma ligação iónica. Mas o reconhecimento destas substâncias é feito em laboratório, analisando-se suas propriedades físico-químicas citadas.

Fonte: pt.wikipedia.org

LIGAÇÕES IÔNICAS

Ligação Iônica ou Eletrovalente

Ligação entre íons por fortes forças eletrostáticas em que um metal doa elétrons para um não-metal, formando cátion (íon positivo) e ânions (íon negativo), respectivamente. Os compostos iônicos (aqueles que apresentam ligação iônica) são eletricamente neutros.
Exemplo: ligaçãoentre alumínio e oxigênio

Note que o número de átomos do metal pode ser diferente do não-metal, pois o total das cargas dos cátions deve ser igual a dos ânions.
Fórmula de Lewis: representa os elementos pelos elétrons da última camada (elétrons de valência).

Características dos Compostos iônicos: em condições ambientes, são sólidos, cristalinos, duros, com elevados pontos de fusão e ebulição. No estado sólido, não conduzem eletricidade, mas quando fundidos ou em solução aquosa, são bons condutores, pois os íons ficam livres para se moverem.

Fonte: www.ficharionline.com

LIGAÇÕES IÔNICAS

Uma ligação iônica envolve forças eletrostáticas que atraem íons de cargas opostas. Esse tipo de ligação geralmente ocorre entre um átomo ou agrupamento de átomos que tem tendência a ceder elétrons e um átomo ou agrupamento de átomos que tem tendência a receber elétrons. Os compostos iônicos em geral apresentam altos pontos de fusão e ebulição, são sólidos duros e quebradiços e solubilizam-se facilmente em solventes polares.
Podemos exemplificar a ligação iônica com um caso típico entre dois átomos hipotéticos - um metal M e um ametal X: como M é um metal, sua energia de ionização é baixa, isto é, é necessário pouca energia para remover um elétron do átomo M. A perda de um elétron por um átomo leva à formação de um íon positivo (cátion). Por outro lado, como X é um ametal, sua afinidade eletrônica é negativa, isto é, possui uma grande tendência em ganhar elétrons e formar um íon negativo (ânion). Se estes processos são interligados, ou seja, se o elétron perdido por M é ganho por X, então todo o processo pode ser representado por:
M M+ + e-
Cl + e- Cl -
M + X M+ + Cl -

A formação de um composto iônico

A energia de ionização e a afinidade eletrônica são estabelecidas partindo de átomos isolados, no estado gasoso. No entanto, os processos que envolvem a formação de íons gasosos geralmente não são encontrados. Assim, vamos considerar a formação de cloreto de bário a partir dos estados físicos em que as substâncias bário e cloro são normalmente encontradas.

Os processos envolvidos podem ser sintetizados num esquema denominado ciclo de Born-Haber. Veja:

• DHs - Entalpia de sublimação
• DHd - Entalpia de dissociação
• DHei - Energia de ionização
• DHae - Afinidade eletrônica
• DHUo - Energia reticular

A etapa em que se cristaliza o cloreto de bário é altamente exotérmica, e a energia reticular liberada (DHUo) constitui a força motriz responsável pela formação de BaCl2 sólido a partir de seus elementos no estado natural.

Fonte: www.geocities.com

LIGAÇÕES IÔNICAS

Tipos de ligações

Os átomos podem adquirir uma configuração eletrônica estável de três maneiras: perdendo, recebendo ou compartilhando elétrons.

Os elementos formados por uma destas maneiras recebe uma classificação:

• elementos eletropositivos, cujos átomos perdem um ou mais elétrons com relativa facilidade
• elementos eletronegativos, que tendem a receber elétrons
• elementos com reduzida tendência em perder ou receber elétrons.

Dependendo do caráter eletropositivo ou eletronegativo dos átomos envolvidos, três tipos de ligações químicas podem ser formadas.

Ligação Iônica

Ligação iônica ou eletrovalente é a atração eletrostática entre íons de cargas opostas num retículo cristalino. Esses íons formam-se pela transferência de elétrons dos átomos de um elemento para os átomos de outro elemento.
Para se formar uma ligação iônica, é necessário que os átomos de um dos elementos tenham tendência a ceder elétrons e os átomos do outro elemento tenham tendência a receber elétrons.
Quando os átomos de dois elementos A e B têm ambos tendência a ceder ou a receber elétrons, não pode se formar uma ligação iônica entre eles.
Os átomos com tendência a ceder elétrons apresentam um, dois ou três elétrons na camada da valência; são todos átomos de metais, com exceção dos átomos de H e He. Os átomos com tendência a receber elétrons apresentam quatro, cinco, seis e sete elétrons na camada da valência; são os átomos dos não-metais e do H.
Uma ligação iônica forma-se entre um metal e um não-metal ou entre um metal e o H. Os elétrons são transferidos dos átomos dos metais para os dos não-metais ou do H.
Os átomos dos metais, cedendo elétrons, transformam-se em íons positivos ou cátions, e os átomos dos não-metais ou do H, recebendo elétrons, transformam-se em íons negativos ou ânions.
Todo ânion monoatômico tem configuração estável, semelhante à de um gás nobre, porque, na formação do ânion, o átomo recebe exatamente o número de elétrons que falta para ser atingida a configuração estável.
Nem todo cátion monoatômico tem configuração estável. O átomo, ao ceder os elétrons de sua camada da valência , nem sempre fica com configuração estável.
Os cátions dos metais alcalinos e alcalino-terrosos, bem como o cátion de alumínio, têm configurações estáveis. Os cátions dos metais de transição não têm, em sua maioria, configuração estável.
Valência é o poder de combinação dos elementos. O conceito de valência foi criado por Berzelius, em 1820.
Eletrovalência é a valência do elemento na forma iônica. É igual à carga do seu íon monoatômico.

Ligação Covalente

Ligação covalente é um par de elétrons compartilhado por dois átomos, sendo um elétron de cada átomo participante da ligação.

Ligação Dativa

Ligação dativa ou coordenada é um par de elétrons compartilhado por dois átomos, no qual os dois elétrons são fornecidos apenas por um dos átomos participantes da ligação. Forma-se quando um dos átomos já tem o seu octeto completo e o outro ainda não.

Ligação Metálica

Ligação metálica é constituída pelos elétrons livres que ficam entre os cátions dos metais (modelo do gás eletrônico ou do mar de elétrons). Os metais são constituídos por seus cátions mergulhados em um mar de elétrons.
A ligação metálica explica a condutividade elétrica, a maleabilidade, a ductilidade e outras propriedades dos metais.
Eletronegatividade de um elemento é uma medida da sua capacidade de atrair os elétrons das ligações covalentes das quais ele participa.
Quanto maior for a capacidade de um átomo de atrair os elétrons das ligações covalentes das quais ele participa, maior será a sua eletronegatividade.
Ligação covalente polar é aquela que constitui um dipolo elétrico. Forma-se quando as eletronegatividades dos elementos ligados são diferentes.
Ligação covalente apolar é aquela que não constitui dipolo elétrico. Neste caso, as eletronegatividades dos átomos ligados são iguais.
Poucas ligações são totalmente iônicas, covalentes ou metálicas, existindo na maioria das vezes uma ligação intermediária entre estes três tipos de ligações, onde haverá características de duas delas ou até mesmo das três.

Fonte: www.mundodoquimico.hpg.ig.com.br