Ligações químicas - SOL

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS
LIGAÇÕES QUÍMICAS
INTRODUÇÃO À LIGAÇÃO QUÍMICA (3ª Aula)
ROTEIRO DE AULA
“Três diferentes tipos de ligação primária ou química são encontrados em sólidos - iônica, covalente e
metálica. Para cada tipo, a ligação necessariamente envolve os elétrons de valência; além disso, a natureza da
ligação depende das estruturas de separação dos átomos constituintes. Em geral, cada um destes tipos de ligação
surge a partir da tendência dos átomos de assumir estruturas eletrônicas estáveis, tais como aquelas dos gases
inertes, pelo preenchimento completo da camada eletrônica mais externa.”
LIGAÇÕES INTERATÔMICAS PRIMÁRIAS
Ligação Iônica
Talvez ligação iônica seja a mais fácil para descrever e visualizar.
Ela é sempre encontra em compostos que são constituídos de elementos tanto metálicos quanto não-metálicos,
elementos que estão situados nas extremidades horizontais da tabela periódica.
Átomos de um elemento metálico facilmente cedem seus elétrons de valência aos átomos não metálicos.
No processo todos os átomos adquirem configurações estáveis ou de gás inerte e, em adição, uma carga elétrica;
isto é, eles se tornam íons.
Cloreto de sódio (NaCl) é um material iônico clássico. Um átomo de sódio pode assumir o elétron de neon (e uma
carga positiva simples) por uma transferência de um seu elétron de valência 3s a um átomo de cloro.
Após uma tal transferência, o íon cloreto tem uma carga negativa líquida e uma configuração eletrônica idêntica
daquela do argônio. Em cloreto de sódio, todo sódio e cloro existem como íons. Este tipo de ligação é ilustrado
esquematicamente a seguir:
Ligação Covalente
Na ligação covalente configurações eletrônicas estáveis são assumidas pelo compartilhamento de elétrons entre
átomos adjacentes.
Dois átomos que são covalentemente ligados contribuirão com pelo menos 1 elétron para a ligação e elétrons
compartilhados podem ser considerados como pertencentes a ambos os átomos.
Ligação covalente é esquematicamente ilustrada a seguir para uma molécula de metano (CH4). O átomo de carbono
tem 4 elétrons de valência, enquanto que cada um dos 4 átomos de hidrogênio possui um único elétron de valência.
Cada átomo de hidrogênio pode adquirir uma configuração eletrônica do hélio (2 elétrons de valência 1s) quando os
átomos de carbono compartilham com ele 1 elétron.
O carbono agora tem 4 elétrons compartilhados adicionais, 1 de cada átomo de hidrogênio, para um total de 8
elétrons de valência e estrutura eletrônica do neon.
Ligação Metálica
Ligação metálica, o tipo final de ligação primária, é encontrada em metais e suas ligas. Existe proposto um modelo
relativamente simples que muito de perto se aproxima do esquema de ligação. Materiais metálicos têm 1, 2 ou, no
máximo, 3 elétrons de valência.
Com este modelo, estes elétrons de valência não se encontram ligados a qualquer particular átomo no sólido e são
mais ou menos livres para se moverem ao longo de todo o metal.
Eles podem ser pensados como pertencendo ao metal como um todo, ou formando um "mar de elétrons" ou uma
"núvem de elétrons". Os remanescentes elétrons não valentes e os núcleos atômicos foram o que é chamado de
núcleos iônicos, que possuem uma carga positiva líquida, igual em magnitude à carga total de elétrons de valência
por átomo.
A figura a seguir é uma ilustração esquemática da ligação metálica. Os elétrons livres protegem os núcleos de íons
positivamente carregados contra forças eletrostáticas mutuamente repulsivas, que doutra forma poderiam exercer
uns aos outros. Em adição, estes elétrons livres agem com uma "cola"para manter os núcleos iônicos juntos.
O engenheiro quer seja civil, mecânico, químico ou elétrico, em alguma ocasião se depararão com a necessidade de
escolher um material apropriado para determinada aplicação ou enfrentará algum problema de engenharia que
envolva a avaliação de desempenho ou propriedades de algum material em condição de uso.
As ligações químicas tem forte influência sobre diversas propriedades dos materiais (elasticidades, maleabilidade,
ductilidade, propriedades térmicas, resistência mecânica, resistência elétrica...)
Os elétrons de valência (do ultimo nível) são os que participam das ligações químicas. Os átomos buscam a
configuração mais estável dos gases nobres (com 2 ou 8 elétrons). Dependendo da energia de ligação envolvida, as
ligações podem ser fracas ou fortes.
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1. Responder lista de exercícios.
2. Quais são os critérios que você, como futuro engenheiro deve adotar para selecionar um material entre
muitos outros?
Material de apoio para estudo
 MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING An Introduction: William D. Callister, Jr. - John Wiley &
Sons,Inc.,
New
York,NY,1991.
Disponível
em
pdf
na
internet:
file:///C:/Users/pc%20user/Downloads/Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_%20TRADUCAO.pdf
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