ASSUNTO

2. Ligação química nos

sólidos

LIGAÇÕES QUÍMICAS

EM MATERIAIS

SÓLIDOS

(Breve Revisão)

Por quê estudar?O tipo de ligação interatômica geralmente explica a

propriedade do material.

Exemplo: o carbono pode existir na forma de grafite que é mole,

escuro e “gorduroso” e na forma de diamante que é extremamente

duro e brilhante. Essa diferença nas propriedades é directamente

atribuída ao tipo de ligação química que é encontrada no grafite e

não no diamante.

Os átomos de carbono na grafita também são unidos fortemente através

de ligações covalentes, mas só dentro de um plano, diferentemente da

rede 3D das ligações do diamante. Estes planos de átomos de carbono

simplesmente empilham-se uns sobre os outros, sendo as forças de

união entre os planos, muito fracas. Os planos de átomos de carbono

podem então deslizar facilmente uns sobre os outros, e por isto a grafita

é importante lubrificante!

GRAFITADIAMANTE

Ligação fraca

Ligação forte

LIGAÇÕES QUÍMICAS EM

MATERIAIS SÓLIDOS

Os elementos ligam-se para formar os sólidos para atingir uma configuração mais estável: oito elétrons na camada mais externa.

A ligação química é formada pela interação dos eléctrons de valência através de um dos seguintes mecanismos:

- Ganho de eléctrons

- Perda de eléctrons

- Compartilhamento de eléctrons

TIPOS DE LIGAÇÕES

Metálica

Covalente

Iônica

Van der Waals

A eletronegatividade dos átomos é o que determina o tipo de

ligação

TIPOS DE LIGAÇÕES Metálica

Covalente

Iônica

Van der Waals

Forma-se com átomos de baixa eletronegatividade(apresentam no máximo 3 elétrons de valência)

Então, os elétrons de valência são divididos com todos os átomos (não estão ligados a nenhum átomo em particular) e assim eles estão livres para conduzir

A ligação metálica não é direcional porque os elétrons livres protegem o átomo carregado positivamente das forças repulsivas eletrostáticas

A ligação metálica é geralmente forte (um pouco menos que a iônica e covalente)= 20-200 Kcal/mol

Ex: Hg e W

Elétrons de valência

Átomo+elétrons das camadas mais internas

TIPOS DE LIGAÇÕES

Covalente

Metálica

Iônica

Van der Waals

Os elétrons de valência são compartilhados

Forma-se com átomos de alta eletronegatividade

A ligação covalente é direcional e forma ângulos bem definidos (apresenta um certo grau de ligação iônica)

A ligação covalente é forte = 125-300 Kcal/mol

Esse tipo de ligação é comum em compostos orgânicos, por exemplo em materiais poliméricos e diamante.Ex: metano (CH4)

TIPOS DE LIGAÇÕES

Iônica

Metálica

Covalente

Van der Waals

Os elétrons de valência são transferidos entre átomos produzindo íons

Forma-se com átomos de diferentes eletronegatividades (um alta e outro baixa)

A ligação iônica não é direcional, a atração é mútua

A ligação é forte= 150-300 Kcal/mol (por isso o PF dos materiais com esse tipo de ligação é geralmente alto)

A ligação predominante nos materiais cerâmicos é iônica

CONSIDERAÇÕES SOBRE

LIGAÇÃO IÔNICA E COVALENTE

Muito poucos compostos exibem ligação iônica e covalente puras

A maioria das ligações iônicas tem um certo grau de ligação covalente e vice –versa transferem e compartilham elétrons

O grau do tipo de ligação depende da eletronegadividade dos átomos constituintes.

Quanto maior a diferença nas eletronegatividades mais iônica é a ligação

Quanto menor a diferença nas eletronegatividades mais covalente é a ligação

TIPOS DE LIGAÇÕES

Van der Waals

Metálica

Covalente

Iônica

São ligações secundárias ou

físicas

A polarização (formação de

dipólos) devido a estrutura da

ligação produz forças atrativas

e repulsivas entre átomos e

moléculas

A ligação de van der Waals não

é direcional

A ligação é fraca< 10 Kcal/mol

Exemplo desse tipo de ligação

acontece entre átomos de H e

em estrut. moleculares e

moléc. polares

A ligação é gerada por pequenas assimetria

na distribuição de cargas

LIGAÇÃO DE VAN DER WAALS

EXEMPLO: MOLÉCULA DE ÁGUA

A molécula de água apresenta polarização de carga (formação de dipólos): positiva proxima aos átomos de H e negativa onde os elétrons de valência do oxigênio estão localizados

Isto produz forças de van der Waals entre as moléculas, fazendo com que as mesmas tendam a alinhar-se os pólos negativos com positivos. Como o angulo de ligação 109,5o, as moléculas formam uma estrutura quase hexagonal (veja figura)

O gelo tem estrutura hexagonal devido a este tipo de ligação. Ë menos denso por isso flutua sobre a água.

á

g

u

a

H Ho