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Ligação iônica e suas propriedades
Prof. Edson Nossol
Uberlândia, 17/03/2016
Química Geral
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•Ligação química: é a força atrativa que mantém dois ou mais
átomos unidos.
•Ligação covalente: resulta
do compartilhamento de elétrons
entre dois átomos
não metal + não metal:
∆c entre 0,3 e 1,6
cCl = 3,0 cBr= 2,8
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•Ligação química: é a força atrativa que mantém dois ou mais
átomos unidos.
•Ligação metálica: é a força
atrativa que mantém metais puros
unidos.
metal + metal
cNa= 0,9
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•Ligação química: é a força atrativa que mantém dois ou mais
átomos unidos.
•Ligação iônica: resulta da
transferência de elétrons de um
metal para um não-metal.
metal + não metal:
∆c ≥ 2
cCl = 3,0 cNa= 0,9
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NaCl CuSO4.5H2O
NiCl2.6H2O K2Cr2O4 CoCl2.6H2O
Ligação iônica
transferência eletrônica
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Eletronegatividade (c)
c 1/2 (Ea + EI)
Capacidade de um átomo tem de atrair densidade elétrônica de
outro átomo
Eletronegatividade de Mulliken
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Regra do octeto
• Todos os gases nobres, com exceção do He, têm uma
configuração s2p6 (não lábeis).
• A regra do octeto: os átomos tendem a ganhar, perder ou
compartilhar elétrons até que eles estejam rodeados por 8
elétrons de valência (4 pares de elétrons).
• Cuidado: existem várias exceções à regra do octeto.
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Símbolos de Lewis
elétrons que participam da ligação
1 2 13 14 15 16 17 18
Na Z= 11 1s2 2s2 2p6 3s1
Cl Z= 17 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
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Símbolos de Lewis
Metal: número total de pontos é o máximo de e- que ele pode perder
1 2 13 14 15 16 17 18
Na Z= 11 1s2 2s2 2p6 3s1
Cl Z= 17 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
Não -metal: número e- desemparelhados é igual no elétrons ele ganha
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Ligação iônica
Fórmula: LiF
O número total de elétrons perdidos pelo metal deve ser o mesmo
do número total de elétrons ganhos pelo não metal
Exercício: Use os diagramas dos orbitais e símbolos de Lewis para
representar a formação da ligação entre os íons Na e O partindo de seus
respectivos átomos, e determine a fórmula do composto.
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Ligação iônica
Fórmula: LiF
O número total de elétrons perdidos pelo metal deve ser o mesmo
do número total de elétrons ganhos pelo não metal
Exercício: Use os diagramas dos orbitais e símbolos de Lewis para
representar a formação da ligação entre os íons Mg e Cl partindo de seus
respectivos átomos, e determine a fórmula do composto.
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• As configurações eletrônicas podem prever a formação de íon
estável:
• Mg: [Ne]3s2
• Mg+: [Ne]3s1 não estável
• Mg2+: [Ne] estável
• Cl: [Ne]3s23p5
• Cl-: [Ne]3s23p6 = [Ar] estável
Ligação iônica
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Ligação iônica
NaCl
-592
147 kJ mol-1
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Constante de Madelung
Sólido Número de coordenação
(cátion:ânion)
Constante de Madelung (A)
ZnS 4:4 1,638
NaCl 6:6 1,748
CsCl 8:8 1,763
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Expoente de Born
Configuração do íon
Expoente de Born (a)
[He] 1s2 5
[Ne] ou 2s22p6 7
[Ar] ou 3s23p6 9
[Kr] ou 4s24p6 10
[Xe] ou 5s25p6 12
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Expoente de Born
𝑈 = 𝐸 + 𝐸𝑟 = 𝐴𝑁𝑞
+𝑞
−𝑒2
4𝜋𝜖𝑟 +
𝑁𝐵
𝑟𝑛
U = energia liberada quando um mol de pares de íons, no estado gasoso, se aproximam
De uma distância infinita até uma distância de equilíbrio para formar um sólido iônico
Máxima atração Mínima repulsão
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Expoente de Born
𝑈 = 𝐸 + 𝐸𝑟 = 𝐴𝑁𝑞
+𝑞
−𝑒2
4𝜋𝜖𝑟 +
𝑁𝐵
𝑟𝑛
U = energia liberada quando um mol de pares de íons, no estado gasoso, se aproximam
De uma distância infinita até uma distância de equilíbrio para formar um sólido iônico
𝑈0 = 𝐴𝑁𝑞
+𝑞
−𝑒2
4𝜋𝜖𝑟 + ( 1 -
1
𝑛 )
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Propriedades sólidos iônicos
Sólido iônico Retículo de Bravais Ponto de fusão (°C)
Solubilidade em água (mg mL-1)
NaCl cúbico face centrada
801 0,36
KCl cúbico face centrada
770 0,34
MgO cúbico face centrada
2852 0,0000062
𝑈0 = 𝐴𝑁𝑞
+𝑞
−𝑒2
4𝜋𝜖𝑟 + ( 1 -
1
𝑛 )
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Propriedades sólidos iônicos
Valores altos de ponto de fusão e ebulição
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Propriedades sólidos iônicos
Dureza
força externa
Cargas iguais se repelem
Cristal quebra
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Propriedades sólidos iônicos Condutividade
sólido sólido fundido solução
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Leis de Kirchhoff
Ciclo de Born-Haber
Formação de um cristal iônico através dos elementos no seus
estados naturais
Princípio de Conservação da Carga Elétrica e no fato de que o potencial elétrico tem o valor original após qualquer percurso
em uma trajetória fechada (sistema não-dissipativo)
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Leis de Kirchhoff
Ciclo de Born-Haber
Formação de um cristal iônico através dos elementos no seus
estados naturais
A variação de energia em uma reação química independe do caminho adotado
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Ciclo de Born-Haber
Na(s) + Cl2(g) NaCl(s)
Cl- (g) + Na+
(g)
∆Hcristalização
Na(g) e- +
EIenergia ionização
∆Hsublimação Cl(g) + e-
Eaafinidade eletrônica
dissociação
1
2
3
4 5 1/2
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Ciclo de Born-Haber NaCl
Reação global
∆Eretículo
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∆Eretículo = Energia de formação de um mol de um composto cristalino sólido quando íons na fase gasosa se combinam
Energias de retículo –kJ/mol
Resistência a ablação térmica!
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Produção de alumínio
2Al3+ 6e- => 2Al
3O2- + 3/2C => 3/2CO2 + 6e-
300-400000 A
Alumínio
Coletor
0,45 kg C / kg Al
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Produção de alumínio
Al2O3 dissolvido em Na3AlF6 (T=960 °C)
Alumínio produzido por redução eletrolítica de Al2O3
40 milhões de toneladas/ano