quarta-feira, 26 de março de 2014

Ligações Químicas



LIGAÇÕES QUÍMICAS

1. INTRODUÇÃO
Existe uma grande quantidade de substâncias na natureza e, isto se deve à capacidade de átomos iguais ou diferentes se combinarem entre si. Um grupo muito pequeno de átomos aparece na forma de átomos isolados, como os gases nobres.
Se dois átomos combinarem entre si, dizemos quefoi estabelecida entre eles uma ligação química.
Os elétrons mais externos do átomo são os responsáveis pela ocorrência da ligação química.
As ligações químicas dependem da força de atração eletrostática existente entre cargas de sinais opostas a da tendência que os elétrons apresentam de formar pares.
Deste modo para ocorrer uma ligação química é necessário que os átomos percam ou ganhem elétrons, ou, então, compartilhem seus elétrons de sua última camada.
Na maioria das ligações, os átomos ligantes possuem distribuição eletrônica semelhante à de um gás nobre, isto é, apenas o nível K, completo, ou, 8 elétrons em uma outra camada.
Esta idéia foi desenvolvida pelos cientistas Kossel e Lewis e ficou conhecida como teoria do octeto.
Um átomo que satisfaz esta teoria é estável e é aplicada principalmente para os elementos do subgrupo A (representativos) da tabela periódica.
Existem muitas exceções a esta regra, porém ela continua sendo usada.
O número de elétrons que um átomo deve perder, ganhar ou associar para se tornar estável recebe o nome de valência ou poder de combinação do átomo.
No caso de formação de íons, a valência é denominada de eletrovalência.
Na maioria das vezes, os átomos que perdem elétrons são os metais das famílias 1A, 2A e 3A e os átomos que recebem elétrons são ametais das famílias 5A, 6A e 7A.

Exercícios:
01) Ao se transformar em íon estável, um átomo de magnésio (Z = 12) e um átomo de oxigênio (Z = 8), respectivamente:
a) ganha e perde 1 elétron.
b) ganha e perde 2 elétrons.
c) ganha e perde 3 elétrons.
d) perde e ganha 1 elétron.
e) perde e ganha 2 elétrons.

02) Um átomo X apresenta 13 prótons e 14 nêutrons.
A carga do íon estável formado a partir deste átomo será:
a) – 2.    b) – 1.  c) + 1.     d) + 2.        e) + 3.

03) Os átomos pertencentes à família dos metais alcalinos terrosos e dos halogênios adquirem configuração eletrônica de gases nobres quando, respectivamente, formam íons com números de carga:
a) + 1 e – 1.        b) – 1 e + 2.
c) + 2 e – 1.        d) – 2 e – 2.
e) + 1 e – 2.

04) Dadas às afirmações:
I. A camada de valência de um átomo é aquela onde se situam os elétrons que participam de uma associação com outro átomo.
II. O número de elétrons na camada de valência de um átomo é igual ao número atômico.
III. O átomo de oxigênio possui 6 elétrons na camada de valência.
Dessas afirmações, APENAS:
a) I é correta.
b) II é correta.
c) III é correta.
d) I e III são corretas.
e) II e III são corretas.

05) Os átomos de certo elemento químico metálico possuem, cada um, 3 prótons, 4 nêutrons e 3 elétrons. A energia de ionização desse elemento está entre as mais baixas dos elementos da
Tabela Periódica. Ao interagir com halogênio, esses átomos têm alterado o seu número de:
a) prótons, transformando-se em cátions.
b) elétrons, transformando-se em ânions.
c) nêutrons, mantendo-se eletricamente neutros.
d) prótons, transformando-se em ânions.
e) elétrons, transformando-se em cátions.


2. LIGAÇÃO IÔNICA ou ELETROVALENTE
Esta ligação ocorre devido à atração eletrostática entre íons de cargas opostas.
Na ligação iônica os átomos ligantes apresentam uma grande diferença de eletronegatividade, isto é, um é metal e o outro ametal.
O exemplo mais tradicional da ligação iônica é a interação entre o sódio (Z = 11) e o cloro (Z = 17) para a formação do cloreto de sódio (NaCl).
O sódio tem configuração eletrônica:
K = 2; L = 8; M = 1
A tendência normal dele é perder 1 elétron ficando com uma configuração eletrônica semelhante à do neônio e, se tornando um cátion monovalente.
O cloro tem configuração eletrônica:
K = 2; L = 8; M = 7
A tendência normal dele é ganhar 1 elétron ficando com uma configuração eletrônica semelhante à do argônio e, se tornando um ânion monovalente.
Na 1+ Cl 1-atração
E a formação do NaCl
 
Vejamos a ligação entre o magnésio e o cloro.
Mg (Z = 12) K = 2; L = 8; M = 2
(tendência a perder 2 elétrons)
Cl (Z = 17) K = 2; L = 8; M = 7
(tendência a ganhar 1 elétron)

UMA REGRA PRÁTICA
      Para  compostos  iônicos  poderemos  usar  na  obtenção da fórmula final o seguinte esquema geral.
A  valência  do  cátion  será  a  atomicidade  do  ânion e vice-versa.  Se os valores forem múltiplos  de  um  mesmo  número,  deveremos  fazer  a  simplificação.
      A  ligação  iônica  é,  em  geral,  bastante  forte  e  mantém  os  íons  fortemente  presos  no  retículo.  Por  isso,  os  compostos  iônicos  são  sólidos  e,  em  geral,  têm pontos de fusão e ebulição elevados.
      Os compostos iônicos, quando em solução aquosa  ou fundidos conduzem a corrente elétrica.
Exercícios:

01) Um elemento A, de número atômico 13, combina-se com um elemento B, de número atômico 17. A  fórmula molecular do composto e o tipo de ligação  são, respectivamente: 
a)  AB2.                              b)  A2B.
c)  A3B.                              d)  AB3.
e)  A7B3.

02) Um elemento M do grupo 2A forma um composto  binário  iônico  com  um  elemento X  do  grupo 7A.
Assinale,  entre  as  opções  abaixo,  a  fórmula  do respectivo composto:
 a)  MX.                           b)  MX2.
c)  M2X.                          d)  M2X7.
e)  M7X2.

03)  Um  elemento  M  da  família  dos  metais  alcalino-terrosos  forma  um  composto  binário  iônico  com um  elemento  X  da  família  dos  halogênios.
Assinale,  entre  as  opções  abaixo,  a  fórmula mínima do respectivo composto:
a)  MX.                              b)  MX2.
c)  M2X.                            d)  M2X7.
e)  M7X2.

04)  Dois  átomos  de  elementos  genéricos  A  e  B apresentam  as  seguintes  distribuições  eletrônicas em  camadas:  A   2,  8,  1  e  B   2,  8,  6.  Na ligação química entre A e B,
 I. O átomo A perde 1 elétron e transforma-se em um íon (cátion) monovalente.
II. A fórmula correta do composto formado é A2B e a ligação que se processa é do tipo iônica.
III. O átomo B cede 2 elétrons e transforma-se em um ânion bivalente.
 Assinale a alternativa correta:
 a)  Apenas II e III são corretas.
b)  Apenas I é correta.
c)  Apenas II é correta.
d)  Apenas I e II são corretas.
e)  Todas as afirmativas são corretas.

05)  A  fórmula  do  composto  formado,  quando  átomos do  elemento  genérico  M,  que  formam  cátions trivalentes,  ligam-se  com  átomos  do  elemento  Y, pertencente à família dos calcogênios, é:
 a)  M3Y2.                                       b)  M2Y3.
c)  MY3.                                          d)  M3Y.
e)  M2Y.

06)  O  amianto,  conhecido  também  como  asbesto,  é um  material  constituído  por  fibras  incombustíveis.
É  empregado  como  matéria-prima  na  fabricação de  materiais  isolantes  usados  na  construção  civil, como fibrocimento. O uso dessas fibras vem tendo queda  desde  a  década  de  1960,  quando  estudos confirmaram  os  efeitos  cancerígenos  desse material,  principalmente  sobre  o  aparelho respiratório.
Entre  seus  componentes,  além  do  SiO2,  estão  o óxido  de  magnésio  (MgO)  e  o  óxido  de  alumínio (Al2O3).
Em  relação  ao  composto  MgO,  analise  as afirmativas:

I.  A ligação entre o magnésio e o oxigênio se dá por  transferência  de  elétrons,  sendo classificada como ligação iônica.
II.  Os átomos não alcançaram a configuração do gás nobre após a ligação.
III.  Após a ligação entre os átomos de magnésio e oxigênio, há formação de um cátion Mg2+ e um ânion O2–.
 Dados: Mg (Z = 12); O (Z = 8)
 Está(ao) correta(s) apenas:
 a)  I.                              b)  II.
c)  III.                            d)  I e II.
e)  I e III.

3. LIGAÇÃO COVALENTE ou MOLECULAR
      A  principal  característica  desta  ligação  é  o compartilhamento  (formação  de  pares)  de  elétrons entre os dois átomos ligantes.
      Os  átomos  que  participam  da  ligação  covalente são ametais, semimetais e o hidrogênio. Os pares de elétrons compartilhados são contados para os dois átomos ligantes.
       Se  cada  um  dos  átomos  ligantes  contribuírem com um dos elétrons do par a ligação será covalente normal  e,  se  apenas  um  dos  átomos  contribuírem com os dois elétrons do par, a ligação será covalente dativa ou coordenada.  
     Consideremos,  como  primeiro  exemplo,  a  união entre dois átomos do elemento flúor (F) para formar a molécula da substância simples flúor (F2).
Consideremos,  como  segundo  exemplo,  a  união entre  dois  átomos  do elemento  nitrogênio  (N)  para formar  a  molécula  da  substância simples  nitrogênio (N2).
  Consideremos,  como  terceiro  exemplo,  a  união entre  dois  átomos  do ELEMENTO  HIDROGÊNIO  e um  átomo  do ELEMENTO  OXIGÊNIO  para  formar  a substância COMPOSTA ÁGUA (H2O).
      O  átomo  de  OXIGÊNIO  possui  6  elétrons  na camada  de valência  e  o  HIDROGÊNIO tem  apenas  1 elétron na sua camada de valência.
Exercícios:

01) Uma ligação covalente normal é feita por:  
a)  elétrons de apenas um dos átomos.
b)  um elétron de cada átomo.
c)  pontes de hidrogênio.
d)  partículas alfa.
e)  transferência de elétrons.

02)  Um  átomo  de  um  elemento  da  família  5A,  do sistema  periódico,  liga-se  a  outro  átomo  de  um elemento da família 7A ligação entre ambos é:  
a)  coordenada.                     b)  eletrovalente.
c)  dativa.                               d)  covalente normal.
e)  iônica.

03)  Qual  o  número  de  ligações  covalentes  normais que  um  átomo  de  número  atômico  8  pode realizar?
a)  1.        b)  2.          c)  3.       d)  4.          e)  5.

04)  A  fórmula  N ≡  N  indica  que  os  átomos  de nitrogênio estão compartilhando três:  
a)  prótons.                             b)  elétrons.
c)  pares de prótons.            d)  pares de nêutrons.
e)  pares de elétrons.

05) O hidrogênio (Z = 1) e o nitrogênio (Z = 7) devem formar o composto de fórmula: 
a) N2H.
b) NH2.
c) NH3.
d) NH4.
e) NH5.

06) O dióxido de carbono (CO2) é um gás essencial no globo  terrestre.  Sem  a  presença  desse  gás,  o globo  seria  gelado  e  vazio.  Porém,  quando  é inalado  em  concentração  superior  a  10%,  pode levar  o  indivíduo  à  morte  por  asfixia.  Esse  gás apresenta  em  sua  molécula  um  número  de ligações covalentes igual a: 
a)  4.
b)  1.
c)  2.
d)  3.
e)  0.

Ligação Metálica
Como o próprio nome indica, é a ligação química entre os átomos de metais. Qualquer porção de metal é formada por um número enorme de átomos dispostos de maneira organizada.
Os metais apresentam baixa energia de ionização e alta eletropositividade, ou seja, grande facilidade em perder elétrons da camada de valência. Assim, na ligação metálica, os átomos perdem elétrons dessa, formando cátions.
Forma-se uma quantidade muito grande de cátions envolvidos por uma quantidade enorme de elétrons livres. Dizemos que os cátions estão envolvidos por um "mar de elétrons".
A ligação metálica ocorre pela atração elétrica entre os cátions (íons positivos) e os elétrons livres. Esta atração é muito intensa, o que garante o estado sólido dos metais nas condições ambiente, exceto no caso do mercúrio, o único metal líquido.
O aglomerado organizado de cátions que se forma na ligação metálica é chamado de retículo cristalino metálico.
Em qualquer porção de metal, a quantidade de átomos do metal envolvido é muito grande e indeterminada. Representação: num pedaço de ferro, por exemplo, teríamos Fen;  num pedaço de ouro, Au, mas por uma questão de simplificação, utiliza-se apenas o símbolo do metal: Fe, Au, etc.
A ligação metálica não é explicada pela teoria do octeto.

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