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28/08/2012 1 Ligações covalentes Ligação covalente 2 � É a ligação química que se forma por compartilhamento de elétrons. � Os elétrons compartilhados estão preferencialmente localizados entre os núcleos. Configuração dos Átomos: Ligação covalente Atração Quântica: Ligação covalente Ligação covalente � Formação da molécula de hidrogênio: A ligação covalente na molécula de H2 (H-H) forma-se devido à sobreposição espacial (ou seja coalescência) de duas orbitais 1s dos átomos de H 5 � Fórmula Molecular � Fórmula Estrutural � Estrutura de Lewis ou eletrônica de um composto covalente ou de um íon poliatômico mostra como os elétrons estão distribuídos entre os átomos, de formas a mostrar a conectividade entre eles. Representação das ligações covalentes F = F F2 28/08/2012 2 Estrutura de Lewis nas Lig covalentes � Existem as ligações simples, dupla e tripla. Estrutura de Lewis para Lig covalentes � Procedimento: 1. Conte todos os elétrons de valência dos átomos; 2. Coloque um par de elétrons em cada ligação; 3. Complete os octetos dos átomos ligados ao átomo central; 4. Coloque todos os elétrons adicionais no átomo central; 5. Se o átomo central ainda tiver menos que um octeto, você deve formar ligações múltiplas para que cada átomo possua um octeto. � Realizar com CCl4; H2O e CH4 Estruturas de ressonância 9 � São estruturas que representam o mesma substância. Ex: O3. � Para encontrar a estrutura de Lewis segue os mesmos procedimentos, mas se a camada de valência do átomo central não estiver completa, use um par solitário de um dos átomos da periferia para formar uma dupla ligação daquele átomo com o átomo central. Continue o processo de fazer múltiplas ligações dos átomos periféricos com o átomo central, até que a camada de valência do átomo central esteja completa. Exercício: 1- Desenhe as estruturas de ressonância do íon CO32- 2- Qual a menor ligação C-O nas moléculas? O O O O OO Representação esquemática da ligação covalente em uma molécula de metano. � A ligação covalente é direcional, ou seja mantém um ângulo entre as ligações Ligações covalentes coordenada ou dativa � Neste tipo de ligação, um dos átomos que já estiver com última camada completa entra com os dois elétrons do par compartilhado. � Este par de elétrons apresenta as mesmas características da ligação covalente simples, a única diferença é a origem dos elétrons, que é somente um dos átomos participantes da ligação. Os elétrons do par passam a pertencer a ambos os átomos participantes. � Dadas as distribuições eletrônicas em camadas para os átomos de 16S e 8O. S 2 - 8 - 6 O 2 - 6 � Compartilhando dois elétrons através de ligações covalentes simples, ambos os átomos atingem os oito elétrons na última camada. Ligações covalentes coordenadas � No entanto, esta molécula ainda pode incorporar um ou dois átomos de oxigênio. � Tal fato só pode ser explicado se o enxofre utilizar um ou dois pares de elétrons não envolvidos em ligações para formar um ou dois pares dativos com o oxigênio. � A ligação dativa é indicada por uma seta que sai do átomo que cede os elétrons chegando no átomo que recebe estes elétrons, através do compartilhamento 28/08/2012 3 a) 3 A . b) 4 A . c) 5 A . d) 6 A . e) 7 A . Exercícios � Certo átomo pode formar três covalências normais e uma dativa. Qual a provável família desse elemento na classificação periódica? Exceções à regra do octeto 14 Berílio (Be) É capaz de formar compostos com duas ligações simples, sendo assim, estabiliza-se com apenas quatro elétrons na camada de valência. Alumínio (Al) e Boro (B) É uma exceção à Regra do Octeto porque atinge a estabilidade com seis elétrons na camada de valência. S SS S F FF F F FF F F FF F F FF F F FF F F FF F S SS S F FF F F FF F F FF F F FF F F FF F F FF F Exceções à regra do octeto � Existem átomos que ficam estáveis com mais de oito elétrons na camada de valência P PP P C CC Cl ll l C CC Cl ll l C CC Cl ll l C CC Cl ll l C CC Cl ll l Átomo que fica estável com número impar de elétrons na camada de valência O OO O N NN N O OO O O OO O N NN N O OO O O nitrogênio ficou estável com 7 elétrons na camada de valência. Exceções à regra do octeto F FF F Xe XeXe Xe F FF F Xe XeXe Xe F FF F F FF F F FF FF FF F Recentemente foram produzidos vários compostos com os gases nobres Estes compostos só ocorrem com gases nobres de átomos grandes, que comportam a camada expandida de valência Exceções à regra do octeto: Gases Nobres Exemplos de materiais formados com ligações covalentes � Compostos cerâmicos: SiC e BN � Polímeros � Diamante x Grafite 28/08/2012 4 Polaridade da ligações covalentes � Eletronegatividade � Ligação coalente apolar � Na molécula de um elemento diatômico os elétrons são compartilhados igualmente entre os átomos. � Ex.: O2 � Ligação covalente polar � Quando dois ou mais diferentes elementos se combinam os elétrons não estão combinados igualmente. � Forma uma carga parcial positiva (δ+) e uma carga parcial negativa (δ−). � Ex.: HCl Polaridade da ligações covalentes Polaridade das Moléculas 1- Com átomos do mesmo elemento são apolares 2- Com átomos de diferentes elementos são polares 1- Polaridade das ligações 2- Geometria molecular 21 Moléculas diatômicas Moléculas poliatômicas H F δ+ δ− Ligação Metálica Ligação Metálica � Ligação entre metais � Os metais tem um, dois ou no máximo três elétrons de valência. � Átomos de baixa eletronegatividade. � Estes elétrons não estão ligados a um único átomo, mas estão mais ou menos livres para se movimentar por todo o metal. Ligação Metálica 28/08/2012 5 Ligação Metálica � Estrutura formada por íons positivos e elétrons livres de valência que formam uma “nuvem eletrônica” que circula livremente entre os íons positivos � A ligação metálica não é direcional. � São fortes Propriedades associadas as ligações metálicas � Alta condutividade elétrica e térmica: os elétrons podem se mover em presença de uma f.e.m. ou de um gradiente de temperatura. � Permitem grande deformação plástica pois as ligações são móveis, ou seja, não são rígidas como as iônicas e as covalentes � Possuem aspecto brilhoso e lustroso: A interação da radiação electromagnética (luz) com os elétrons de valência deslocados que se encontram na superfície do respectivo mar de elétrons induz uma oscilação com a mesma frequência da radiação incidente. Esta oscilação leva a que o metal reflita a luz à mesma frequência que o atinge, produzindo assim uma aparência brilhante. Exemplos de Materiais com Ligações Metálicas � Quando, em metais puros, são adicionados outros elementos, tem-se a formação das ligas. � O aço é formado pela introdução até 0,6% em peso de carbono no ferro. � O ouro é um metal que no estado puro (24 quilates; 99,9%) é muito macio, mas quando se encontra num estado menos puro (18 quilates; 75%) apresenta uma maior rigidez. � Os metais são produzidos basicamente através de fundição (vazamento do material líquido em moldes) e através de processos termomecânicos (forjamento, laminação, trefilação, etc.). Também conhecida como Forças Intermoleculares Ligações secundárias Ligações secundárias � São as forças atrativas entre as moléculas � Asseguram a existência dos estados físicos da matéria: líquido e sólido; � São as principais responsáveis pelas propriedades físicas da matéria: ponto de fusão e ponto de ebulição; � Podem ser: � Dipolo-dipolo � Pontes de hidrogênio � Dispersão � Dipolo-induzido ou Força de Van der Waals 30 � São forças que atuam entre moléculas polares. Quanto maiores forem os momentos dipolares e mais pequenas forem as moléculas, maior é a força. As moléculas tendem a alinhar-se de tal modo que, em média a interacção atractiva é máxima. Forças dipolo-dipolo 28/08/2012 6 Pontes de hidrogênio 31 � É um tipo especial de interacção dípolo- dípolo entre o átomo de hidrogênio e um átomo eletronegativo O, N, e F. � É a interação mais importante para a biologia!!!!! Pontes de hidrogênio � A água como um solvente: � A água dissolve muitos sais cristalinos por hidratar seus íons: 33 � Dípolos instantâneos entre moléculas apolares � Ocorrem por exemplo no átomo de He, em que os elétrons movem-se a uma certa distância do núcleo, pelo que em qualquer instante é provável que o átomo tenha um momento dipolar criado pelas posições específicas dos elétrons. Forças de Van der Waals Dipolo induzido Os materiais e os tipos de ligações � Por que o diamante tem um ponto de fusão mais alto que o polietileno? (ambos fazem ligações covalentes) Os materiais e os tipos de ligação � Geralmente, mais de um tipo de ligação existe em um material; � Mas existe uma relação entre os grupos de materiais e os tipos de ligação; � Materiais Cerâmicos � caráter iônico predominante: Óxido de alumínio e Óxido de Zircônio � Caráter covalente predominante: carboneto de silício, nitrero de boro; � Materiais Poliméricos: � Ligação covalente forte na cadeia e ligação secundária nas ligações cruzadas � Materiais Metálicos: Os materiais e os tipos de ligações