Ligacoes quimicas

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Artigo sobre ligações químicas

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Ligacoes quimicas

  1. 1. -.... A NATUREZA DO UNIVERSO Ligações Químicas Embora apenas 111 elementos sejam conhecidos, milhões de - aIotr6picas do enxofre. Urntipodecris1a1e d substâncias químicas são encontradas na natureza ou enxofre, conhecidocomoenxofrerômbico,contémanéis de sintetizadas. Trata-se de compostos químicos específicos, oito átomos (em cima). Ao ser derretido e derramado sobre a água, dá origem ao enxofre plástico, que contém cadeiasformados pela combinação de dois ou mais elementos através de longas e emaranhadas em zigue-zague, formadas por uma reação química. A "cola" química que une os átomos destes átomos de enxofre ligados covalentemente (em baixo). (CD) compostos é conhecida como ligação química. Quando íons de cargas opostas, como o Na+ e o F, Alguns compostos são altamente reativos, outros, iner- são aproximados, ocorre uma forte atração entre eles tes; alguns são sólidos de alto ponto de fusão, outros são e grande quantidade de energia é liberada - em quan- gases. Suas propriedades geralmente diferem das de seus tidade igual à necessária para separar os dois íons. elementos constituintes, o que pode ser compreendido Esta força de atração é chamada de ligação iônica. através dos diversos tipos de ligação química. A energia liberada compensa com folga a energia envolvida na transferência do elétron do átomo de Ligação iônica Os átomos do elemento neônio têm sua camada ex- sódio para o átomo de flúor. No total, ocorre uma liberação líquida de energia e a formação de um com- terna de elétrons completa (configuração eletrônica posto cristalino - fluoreto de sódio (NaF). 2,8). Esta configuração é muito estável e não se tem conhecimento de que forme ligações químicas com Os átomos que têm dois elétrons a mais que o gás nenhum outro elemento. ° átomo do elemento sódio nobre mais próximo (como o magnésio, 2,8,2) ou (Na) possui um elétron a mais que o neônio (2,8, I) e dois a menos (como o oxigênio, 2,6) também for- o átomo de flúor (F), um elétron a menos (2,7). Trans- mam íons com a configuração do gás nobre por trans- ferindo-se um elétron do átomo de sódio para o áto- ferência de elétrons - neste caso Mg2+e OZ-.° com- mo de flúor, formam-se duas espécies com a mesma posto iônico óxido de magnésio (MgO) tem a mes- configuração do neônio. Ao contrário do neônio, as ma disposição de íons que o N aF, mas, como os íons espécies possuem carga elétrica e são conhecidas do MgO possuem carga maior, a força entre eles tam- como íons. ° átomo de sód~ que perde um elétron bém é maior. Portanto, mais energia precisa ser (partícula de carga negativa), toma-se positivamente fomecida para vencer a força de atração entre os dois carregado e se transforma num cátion (Na+); o áto- e o ponto de fusão do MgO é mais alto que o do mo de flúor, que recebe um elétron, passa a ter carga NaF. Embora os íons permaneçam fixos no cristal global negativa, transformando-se num ânion (F). sólido, movem-se livremente no sólido fundido. Na ~~ forma líquida, o composto toma-se então eletrolítico (capaz de conduzir eletricidade). Muitas outras estruturas iônicas mais complexas são conhecidas. A fórmula de um composto iônico pode ~ ser determinada pelo equilíbrio das cargas de seus íons. Por exemplo, Mg2+ e F formam MgF2, en- COMPOSTOS IÔNICOS @@ quanto Na+ e 02- formam NazO. A ligação covalente Se aproximarmos dois átomos de flúor, cada um com sete elétrons na última camada, a formação de dois Emum cristal de cloreta de potássio (KClj, íons com a configuração do gás nobre via transfe- cada íon K+(representado aqui pela esfe- rência de elétrons não será possível. Se, no entanto, ra roxa) encontra-se envolvido por tantos a.-AIIIJ>- -.:- ~-- 00 compartilharem um par de elétrons, um de cada áto- ~SC- --"i8}: 0 íons CI- (esferas verdes) quantas cabem à o ooo sua volta - seis, no caso; da mesma ma- mo, os dois irão adquirir a configuração do gás no- I" oo..:-rr"i!~ °0 . neira, cada íon CI- é envolvido por seis bre e ocorrerá a formação de uma molécula estável: ~J--I J~.H~ 10 I 000 íons K+.Os íons são compactados de modo regular e periódico e, assim, apesar de o -,~~-H-+.. menor cristal de KCI conter muitas mílhões - . ~~t~~ ;---~ I de íons sua conformação cúbica será a mesma do modelo que contém apenas 27 íons. (~l~)298
  2. 2. "1Há uma força de atração entre o par de elétrons com- O bromo (Br) é feito de moléculas ligadas covalen-partilhados e os dois núcleos positivos -ligação cova- temente e com forças de van der Waals muito maislente. Quanto mais forte a atração exercida pelos intensaS entre si que aquela entre átomos de neônio.núcleos sobre os elétrons, mais forte será a ligação. Em temperatura ambiente, ocorre como mistura de lí- quido e vapor. Contudo, as forças de van der Waalso átomo de oxigênio, com dois elétrons a menos entre as moléculas de bromo são muito mais fracas queque o neônio, precisa formar duas ligações covalentes as ligações covalentes que unem seus átomos, assim,para obter configuração de oito elétrons. Uma molé- embora seja fácil separar as moléculas e vaporizar ocula de água (HP), que consiste de dois átomos de líquido, a energia necessária para separar os átomos atra-hidrogênio (H) e um de oxigênio (O), tem duas liga- vés do rompimento das ligações covalentes é enorme.ções O-H covalentes. O oxigênio pode também ad-quirir a configuração estável do gás nobre formando Ligações de hidrogênioduas ligações com o mesmo átomo - dois átomos de intermolecularesoxigênio ligam-se covalentemente entre si compar- Algumas moléculas pequenas têm pontos de fusão etilhando dois pares de elétrons -ligação dupla. ebulição muito mais altos do que seu tamanho leva- ria a crer. É o caso da água (RP), que possui maisO enxofre (S) também possui seis elétrons na última ou menos a mesma massa que um átomo de neônio,camada e precisa formar duas ligações para ficar com mas ponto de fusão muito mais alto. Devem existir,oito elétrons. Há dois modos de os átomos de enxo- portanto, forças intermoleculares anormalmente in-fre se unirem -:-em anéis de oito átomos (S8) ou em tensas entre as moléculas de água. Embora os áto-cadeias longas de muitos átomos interligados. As mos de oxigênio e de hidrogênio compartilhem umformas diferentes pelas quais o enxofre elementar par de elétrons numa ligação covalente, o átomo deocorre são conhecidas como formas alotrópicas; ou- oxigênio exerce "atração" mais forte sobre estes elé-tros elementos encontrados nesta forma são o car- trons, tomando-se rico em elétrons e deixando o áto-bono (grafite, diamante e o recentemente descober- mo de hidrogênio pobre em elétrons. O resultado é ato fulereno) e o oxigênio (oxigênio e ozônio). ocorrência de uma força de atração eletrostática en- tre átomos de hidrogênio e oxigênio sobre as molécu-Os átomos de nitrogênio (N), com cinco elétrons na las vizinhas -ligações de hidrogênio intermoleculares.última camada, precisam formar três ligações cova-lentes para adquirir a estabilidade com oito elétrons. Além de responsáveis pelo ponto de fusão surpreen-Isto é possível através de uma ligação com cada um dentemente alto da água, deve-se também às liga-dos três átomos de hidrogênio, o que dá origem à amô- ções de hidrogênio intermoleculares a estrutura aber- ta rígida dos cristais de gelo; a elas é ainda atribuída Cristais de mentol,nia CNI), ou formando as três ligações com um se- vistos através degundo átomo de nitrogênio, o que produz a molécula grande importância pela influência que exercem so- microscópio de luzde nitrogênio (N), que contém uma ligação tripla. bre as estruturas e propriedades de moléculas bioló- polarizada. Os componentes gicas. Apesar de serem mais fortes que as forças de (ótomos ou moléculas) dos O átomo de carbono (C), que possui quatro elé- van der Waals, são muito mais fracas que as liga- cristois são unidos por fortes trons na última camada, precisa formar quatro li- gações para adquirir a configuração do gás nobre. Assim sendo, liga-se a quatro átomos de hidrogê- - ,~" ~ ., ções covalentes normais. ligações covalentes. (SPL) / I nio, formando o metano (CH4).Embora não se te- nha conhecimento de que o carbono forme liga- / ções quádruplascom outros átomosde carbono, este .. tipo de ligação ocorre entre átomos de outros ele- mentos, como o metal pesado rênio. Moléculas gigantes Embora dois átomos de carbono não formem uma ligação quádrupla entre si, podem combinar-se e for- mar uma rede cristalina gigantesca, na qual cada áto- mo de carbono se liga a quatro outros através de li- gações covalentes simples. Trata-se da estrutura do diamante, uma das formas alotrópicas do carbono. Muitos outros elementos e compostos ocorrem como redes cristalinas covalentes enormes, como o quart- zo, que é uma forma de dióxido de silício (Si02). Os cristais destas substâncias contêm muitos milhões de átomos unidos por fortes ligações covalentes que exi- gem grande quantidade de energia para serem rom- pidas. Estas substâncias, conseqüentemente, possu- em pontos de fusão altos e são sólidos muito duros. Forças intermoleculares Apesar de dois átomos de neônio não formarem liga- ções covalentes, existem forças fracas de atração entre eles. Ao ser comprimido ou resfriado, o neônio aca- ba por se transformar em líquido, no qual os átomos são fracamente atraídos entre si. Estas forças fracas são chamadas de forças de van der Waals e sua in- tensidade depende do tamanho da molécula.

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