Ligação Iônica

Revisado em 01/07/2020

Ligação Iônica

A ligação iônica é o tipo de ligação em que um dos átomos transfere, ou entrega o elétron definitivamente para outro átomo. A ligação ocorre entre um elemento químico metálico, o que cede o elétron e um não metálico, o que recebe o elétron. A diferença da eletronegatividade entre os dois átomos participantes é muito grande e o composto formado a partir da união dos dois elementos químicos é iônico. Os compostos formados por ligações iônicas se apresentam na forma cristalina, e suas estruturas se apresentam com arranjos geométricos bem definidos. 

Outras Características dos Compostos Iônicos

Além disso a força eletrostática aproximam tanto os elementos químicos um do outro que o arranjo sólido formado não permite a mobilidade entre os íons da estrutura. Por isso, essas substâncias possuem pontos de fusão e ebulição altos.
São altamente polares, facilmente dissolvidos em água, porém há muitos sais que não se dissolvem na água.

Íons Livres

Ocorre a formação de íons livres quando esses sais são dissolvidos na água.

Além disso, esses compostos apresentam boa condutibilidade elétrica quando em solução aquosa.

Exemplos de Alguns Compostos Iônicos

                

A tabela abaixo mostra a solubilidade desses compostos em água.











Digo carbonato de cálcio CaCO3

Compostos iônicos muito solúveis na água

O Cloreto de potássio (KCl)  é  muito solúvel em água pode dissolver até  36 x 103 g/ 100 g H2O.

Compostos Iônicos Parcialmente Solúveis em Água

Observe a Tabela abaixo        

Carbonato de estrôncio	SrCO3	Quase insolúvel na água
Cloreto de prata	AgCl	Quase insolúvel na água
Sulfato de cálcio	CaSO4	Quase insolúvel na água	6,8 . 10-3 g/100 g H2O
Carbonato de cálcio	CaCO3	Quase insolúvel na água	1,3 . 10-3 g/100g H2O

              

A reação de formação do sal de cozinha (NaCl)

Relembrando.

         

Devemos ter em mente que todos os átomos que terminam com um, dois, três elétrons na última camada da distribuição eletrônica que é a camada de valência eles perdem esses elétrons.

Os átomos que terminam com cinco,seis e sete elétrons na camada de valência que é a última camada da distribuição eletrônica,eles ganham elétrons


Distribuição dos elétrons do átomo de sódio.

        

 Átomo de sódio

      

Abaixo a representação da distribuição dos elétrons do sódio  nos respectivos orbitais e a sua valência.

Primeiramente vamos conhecer a valência de seu cátion e de seu ânion, fazendo a distribuição eletrônica de ambos.

O cátion sódio (Na) é monovalente possui um elétron na camada de valência, portanto pode "doar" esse elétron.

Distribuição Eletrônica do Ânion Cloro

para fazermos as ligações iônicas devemos primeiramente saber como os elétrons dos átomos ligantes estão distribuídos, especialmente daqueles elétrons da última camada da distribuição eletrônica do átomo em questão.

                        

Átomo de Cloro

            

Abaixo a representação da distribuição dos elétrons do cloro  nos respectivos orbitais e a sua valência.

Distribuindo os elétrons do íon cloro chegamos ao conhecimento da valência do cloro.

O ânion cloro é monovalente, possui sete elétrons na camada de valência, portanto pode receber um elétron, para completar oito elétrons na camada de valência (teoria do octeto).

Conhecendo a valência de cada átomo, passamos para a ligação química dos mesmos através de suas cargas.

Utilizando a formula eletrônica ou de Lewis para melhor exemplificar.

Formação do sal cloreto de sódio.

A reação de formação do sal cloreto de magnésio (MgCl2).

          

Distribuição dos elétrons do átomo de Magnésio

Átomo do magnésio

          

Abaixo a representação da distribuição dos elétrons do magnésio nos respectivos orbitais e a sua valência.

Distribuição dos elétrons do átomo de Cloro.

         

Átomo de Cloro

           

Abaixo a representação da distribuição dos elétrons do cloro  nos respectivos orbitais e a sua valência.

Formação do Cloreto de Magnésio (MgCl2)

           

O cátion magnésio é bivalente, se combina com dois ânions cloro monovalentes.

Como o magnésio tem dois elétrons para ser cedido e o cloro necessita de apenas um elétron, então na formação do cloreto de magnésio entra dois átomos de cloro para um átomo de magnésio.

A reação de formação do sal fluoreto de alumínio  (AlF3).

Distribuição dos elétrons do átomo de alumínio.

Átomo de Alumínio

Abaixo a representação da distribuição dos elétrons do alumínio  nos respectivos orbitais e a sua valência.

 

Para conhecermos a valência do cátion alumínio e do ânion flúor, fazemos a distribuição eletrônica de ambos.

Átomo de Flúor

         

Distribuição dos elétrons do átomo de flúor.

Abaixo a representação da distribuição dos elétrons do átomo de flúor nos respectivos orbitais e a sua valência.

O ânion flúor é monovalente, para equilibrar as cargas positiva e negativa são necessários três átomos de flúor para um alumínio. Vejamos esse equilíbrio passo a passo.

O cátion alumínio é trivalente.

            

Formação do Fluoreto de Alumínio

O AlF3 é um composto que pode aparecer na natureza, mas também é preparado sinteticamente. Uma das formas que o fluoreto de alumínio pode ser produzido é na preparação do alumínio, quando se adiciona o ácido hexafluorsilícico à bauxita, o resultado da reação é a geração do fluoreto de alumínio, óxido de silício e água. Preparado na forma de cristal sólido, é insolúvel em água, dissolve-se somente em solvente orgânico,  na forma cristalizada é usado como coadjuvante de fusão na eletrólise do alumínio.Também é empregado na esmaltagem de cerâmicas, ajudando a derreter o esmalte, usado para recobrir as peças.

A formação do óxido de lítio.

Átomo de Lítio

Fazendo a distribuição eletrônica do átomo de lítio, sabemos que na sua camada de valência há um elétron disponível.

Abaixo a representação da distribuição dos elétrons do átomo de lítio nos seus respectivos orbitais e a sua valência.

Átomo de Oxigênio

Abaixo a representação da distribuição dos elétrons do átomo de oxigênio nos seus respectivos orbitais e a sua valência..

Fazendo a distribuição eletrônica do átomo de oxigênio, ficamos sabendo que esse átomo possui dois orbitais semi-preenchidos e portanto necessita de dois elétrons para preenche-los.

Formação do Óxido de Lítio

Juntando um átomo de lítio monovalente, com um átomo de oxigênio bivalente, temos uma formação incompleta.

Juntando dois átomos de lítio monovalentes, com um átomo de oxigênio bivalente, temos uma formação completa do composto final.

O Óxido de Lítio e Suas Aplicações

O óxido de lítio (Li2O) é um composto inorgânico que pode ser formado na combustão do lítio metálico que se  combina com o oxigênio do ar. Também pode ser produzido a partir da decomposição térmica do peróxido de lítio (Li2O2). Tem a sua aplicação na produção de vidro e também na cerâmica vitrificada.
Tem o seu uso na produção de espumas cerâmicas.

No andamento do processo da produção de vidro é adicionado o Li2O que diminui a temperatura de fusão do material que é de aproximadamente 1700 ºC para aproximadamente 1000ºC de temperatura, o que favorece a obtenção de vidro líquido a uma temperatura mais baixa com um clareamento maior desse produto final. 

A aplicabilidade se estende na produção de cerâmicas, com elevada porosidade que são usadas para isolamento térmico, ou que servem como filtros para metais fundidos. Essas espumas celulares tem a sua utilidade também integrada no complexo dos motores a diesel, no suporte de certos catalisadores e mais recentemente tem ainda o seu uso na área eletrônica e biomédica.

O óxido de lítio reage com o cobre e forma o pigmento de cor azul, e ao se juntar com o cobalto forma o pigmento de cor rosa.

Na Produção de uma base alcalina, o óxido de lítio reage com vapor de água formando hidróxido de lítio (LiOH) (o óxido de lítio deve ser armazenado em ambiente  seco). 


A formação do sulfeto de alumínio.

Átomo de Enxofre

Fazendo a distribuição eletrônica do átomo de enxofre para conhecermos a sua camada de valência e a disposição dos elétrons dessa camada.

O átomo de enxofre possui seis elétrons na sua camada de valência portanto tem dois orbitais com apenas um elétron cada, necessita de mais dois elétrons para completar esses dois orbitais que estão semi-preenchidos.

Um átomo de alumínio com três elétrons na sua camada de valência, combinando com um átomo de enxofre, que necessita de apenas dois elétrons para completar seus orbitais, resulta na forma incompleta do composto. 

Então, dois átomos de alumínio com três elétrons disponíveis cada, combinando com três átomos de enxofre necessitando de dois elétrons cada, resulta na forma completa do composto final, sulfeto de alumínio.

                              Questões

1)  Sobre ligação iônica podemos dizer que é o tipo de ligação em que:

a)  os átomos compartilham, ou usam emprestado o par de elétrons entre si.

b)  um dos átomos transfere, pares de elétrons definitivamente para outro átomo.

c) os átomos participantes usam o elétron em comum, temporariamente.

d)  os átomos se ligam entre si, por pontes de hidrogênio formando ligações fortes.

e)  um dos átomos transfere, ou entrega o elétron definitivamente para outro átomo.

               

2) A diferença da eletronegatividade entre os dois átomos participantes da ligação iônica é:

a) muito grande e o composto formado a partir da união dos dois elementos químicos é iônico.

b) muito pequena e o composto formado a partir da união dos dois elementos químicos é covalente molecular normal.

c) não existe e o composto formado a partir da união dos dois elementos químicos são formados unidos por ligações covalentes dativas.

d) muito extensa e o composto formado a partir da união dos demais elementos químicos é iônico.

e) equivalente e o composto formado a partir da união dos dois elementos químicos é insolúvel.

                

3) . A ligação iônica ocorre entre um elemento químico:

a)  gasoso, o que cede o elétron e o não gasoso o que recebe o elétron.

b)  não metálico, o que cede o elétron e o metálico o que recebe o elétron.

c)  metálico, o que recebe o elétron e o não metálico o que cede o elétron.

d)  do grupo dos haletos, o que cede o elétron e o do grupo dos calcogênios o que recebe o elétron.

e)  metálico, o que cede o elétron e um não metálico o que recebe o elétron.

              

4) Observe a estrutura cristalina abaixo: 
        

Essa  estrutura representa ligações do tipo:  
           

a) covalente molecular normal.

b) iônica. 

c) metálica.

d) covalente dativa.

e) por pontes de hidrogênio. 

5) Como exemplo de compostos iônicos solúveis em água temos: 

a) Cloreto de sódio, cloreto de magnésio, carbonato de bário. 
b) brometo de sódio, sulfato de magnésio, cloreto de sódio. 
c) carbonato de bário, carbonato de cálcio, sulfato de cálcio.
d) óxido de magnésio, sulfato de cálcio, cloreto de prata.
e) cloreto de sódio, cloreto de potássio, carbonato de bário.

   Bibliografia

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Espumas vítreas do sistema Li2O-ZrO2-SiO2-Al2O3 produzidas ...
www.scielo.br/pdf/ce/v55n334/07.pdf

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Victor A. Nehmi Química, Química Geral e Atomística. Volume 1, 5ª Edição Editora Ática 1995.

Química, Ciências da Natureza, Ensino Médio, 2ª Série, Caderno do Professor. Volume 1. p. 23. 2017.

Ligação Covalente Molecular Normal

                          Ligações Covalentes     

Ligações Covalentes Moleculares Normais

As ligações  covalentes moleculares acontecem entre átomos de elementos químicos semi metálicos e não metálicos. É o tipo de ligação em que o par de elétrons é compartilhado por dois átomos. Esse par de elétrons, ou pares de elétrons, é (são) formado (s) por elétrons de cada um dos átomos participantes.

            As Formas Dos Orbitais e as Ligações “s” e “p”.        

                      A Forma do Orbital "s"
                    
Todos os orbitais do sub-nível “s” possuem a forma circular.

A substância simples formada por hidrogênios o gás hidrogênio, conforme a distribuição eletrônica, só possui o orbital “s”, a ligação formada é do tipo sigma (σ) ou s - s.

                 As Formas Dos Orbitais “p”. P1, p2, p3   

O orbital p é formado pelo (s) eletron (s) que está (ão) no (s) subnível (eis) p. O orbital p é alongado em forma de hélice ou bilobulado direcionado para um um eixo central, o núcleo do átomo.
A figura abaixo representa os orbitais do subnível 1S, 2S, e 3S e o subnível p com os orbitais p1, p2 e p3.

               A Hibridação s e p Dos Orbitais

Hibridação pode ser definida como a rearrumação dos níveis de energia ou dos  orbitais, de um átomo para que ele possa se unir a outro átomo. Os orbitais s e p puros podem sofrer "fusão" e se transformarem em orbital (is) sp.
O orbital s que é circular se alonga e o orbital p que é longo encurta, tomando a aparência sugerida na figura abaixo.

                           A Hibridação do Berílio

A hibridação do berílio para a ligação com o hidrogênio (aqui o berílio não está presente na relação da tabela periódica apresentada mais abaixo, como átomo que faz parte nas ligações covalentes moleculares).

Primeiramente fazermos a distribuição eletrônica para sabermos como os seus elétrons estão posicionados  nos orbitais.

Observando a distribuição eletrônica do átomo de berílio percebemos que os elétrons estão parelhados em seus orbitais preenchendo-os totalmente. Nesse caso não há como o berílio se ligar a outro átomo para formar outra substância sem que haja mudança estrutural, é necessário haver transformações na sua estrutura atômica para que possa formar novos orbitais e se ligar a outro átomo. Portanto ocorre a hibridação ou seja a formação de novos orbitais.

Finalmente os hidrogênios se aproximam e se ligam ao berílio. 

                                Hibridação do Boro

Vejamos o passo a passo da hibridação.

O elemento químico boro no estado fundamental se apresenta conforme o esquema:

Inicialmente o boro passa por um processo de ativação. Ao ser ativado ocorre o deslocamento de um elétron do subnivel s para o subnivel p, portanto, esse nível passa a ter dois orbitais p, o p1 e o p2.

Ao ser hibridizado a molécula do boro passa a ter a configuração com orbitais sp da seguinte forma: O orbital 2s se alonga e forma o sp, os dois orbitais p formados “encolhem” sua órbita e se transformam em sp. Desse modo a estrutura formada passa a ter três orbitais sp. Sp1 sp2 e sp3 semipreenchidos com apenas um elétron cada e um orbital s completamente preenchido com 2 elétrons conforme mostra o esquema:

Convém também salientar a disposição geométrica de cada um dos orbitais híbridos da molécula formada possui ângulos de 120 graus.

                   A Hibridação Sp3 do Carbono

O átomo de carbono pode se hibridizar formando o tipo de hibridação sp3. Vejamos passo a passo essa configuração atômica. Essa hibridação forma ligações covalentes moleculares normais.

A última camada do átomo de carbono possui 4 elétrons distribuídos em dois subniveis o  s preenchido e o p, este último semipreenchido com um elétron cada e um orbital completamente vazio. Um elétron do orbital ou subnivel s passa para o orbital ou subnivel p formando o orbital p3 semipreenchido.

Finalmente ocorre a transformação do orbital s que ficou semipreenchido com apenas um elétron que sendo circular se alonga se transformando em sp. Os três orbitais p, longos semipreenchidos com um elétron cada se retraem adquirindo a conformação sp. Ao todo são formados 4 orbitais sp com um elétron cada.

Quando as ligações covalentes forem do tipo simples ou sigma.

Podemos  observar esse acontecimento através da distribuição eletrônica do elemento químico cloro, na formação da molécula do gás cloro em que na última camada, ou no último orbital cada átomo possui apenas um elétron. Nesse caso acontece a junção desse orbital semipreenchido com o orbital do outro átomo, também semipreenchido, que formará a ligação sigma pura p, p na molécula. Nesse caso não há a necessidade de hibridização do (s) orbital (is).

  

Os Elementos Químicos da Tabela Periódica Que Formam as Ligações Covalentes Moleculares Normais

Ligação Covalente Molecular Normal - A Formação de Substâncias Simples
Representação Esquemática (não é válida didaticamente).

Estrelinha - representa um elétron.


Par de estrelinhas - representa o par de elétrons compartilhado.


Traço - representa a ligação covalente molecular normal.



Gás hidrogênio
                
A formação do gás hidrogênio.

        Hidrogênio                                                        ligação covalente molecular 

O gás hidrogênio é um combustível muito potente não poluente, a sua combustão seja em veículos automotores, ou em outra forma de produção de energia, não liberará substâncias nocivas à saúde humana. 
                                              
Gás flúor
             
A formação do gás flúor.

      Flúor                                                                  ligação covalente molecular
                                                           
Gás cloro
                
A formação do gás cloro.

       Cloro                                                             ligação covalente molecular normal
                                   
Bromo
              
A formação da substância bromo.

     Bromo                                                              ligação covalente molecular normal
                                   
Iodo
                      
A formação da substância iodo.

     Iodo                                                                 ligação covalente molecular normal

Gás oxigênio
              
 A formação da substância gás oxigênio.

         Oxigênio                                                                     ligação covalente molecular normal dupla
                          
Gás nitrogênio
       
 A formação da substância gás nitrogênio.

    Nitrogênio                                                          ligação covalente molecular normal tripla

Formação de Substâncias Compostas Com Ligação Covalente Molecular Simples, Duplas e triplas
            

Ácido cianídrico

            

Obtenção e Uso

O ácido cianídrico é extremamente volátil e se encontra na mandioca, nas sementes de maçã, pêssego e cerejas. 
É utilizado na fabricação de alguns tipos de plástico como o acrilonitrilo e de fibras acrílicas, de corantes e pigmentos para tingir tecidos e também é empregado na produção de pesticidas, nos processos de eletrólise em metais e no tratamento do aço. Por ser altamente tóxico e letal, foi utilizada nas câmaras de gás nos Estados Unidos. Pode ser utilizado como gás de guerra.

Triodeto de fósforo 
             

Uso do triodeto de fósforo

O triodeto de fósforo é um sólido vermelho que reage com água. É utilizado como solvente. Também é utilizado na transformação de álcoois em iodeto de alquilas, ou ainda nas reações dos compostos tioacetais e ortotioésteres.

Formol 
       

Trióxido de difosforo 

O trióxido de difosforo pode ser utilizado para sintetizar ácido clorídrico e ácido fosfórico.

Ácido clorídrico

A formação do ácido clorídrico.

Água oxigenada

             

A formação da água oxigenada.

Gás carbônico

      

A formação da molécula de gás carbônico. Essa molécula é apolar, portanto as ligações intermoleculares entre as moléculas do gás carbônico é do tipo dipolo instantâneo-dipolo induzido.

O gás carbônico ou anidrido carbônico, pode ser comprimido em tubos de extintores de incêndio e se torna líquido na temperatura de -56 ºC, é bastante solúvel em água, aproximadamente 1,7 g/L. Sua densidade no estado líquido é de 0,77 g/cm3. O gás carbônico líquido em contato com o ar atmosférico forma gelo seco.

É utilizado em extintores de incêndio,em  bebidas como; refrigerantes, cervejas, em produtos alimentares no caso do fermento para pão, como gelo seco é utilizado para refrigerar sorvetes e carnes, serve na preparação do bicarbonato de sódio.

       

Trióxido de dinitrogênio

   

A formação da molécula do trióxido de dinitrogênio.

Água
     
A formação da molécula de água.

Amônia

               

A formação da molécula de amônia.

Metanol

A formação da molécula do metanol.

Gás etileno

          

A formação da molécula do gás eteno ou etileno. Abaixo é apresentada três fórmulas simplificadas desse gás, a fórmula molecular condensada, eletrônica e estrutural plana.

O gás etileno cuja obtenção é por destilação do petróleo, do xisto, ou por vias de sintese química diferentes, apresenta na sua estrutura molecular 4 ligações covalentes simples e uma ligação covalente dupla. 

Ácido carbônico

A formação da molécula do ácido carbônico

Cafeína

A molécula da cafeína alcalóide do grupo das xantinas, está presente no café, guaraná, cacau, chá. Pode ser representada com as suas ligações covalentes moleculares simples e duplas.

Paracetamol (C8H9NO2) 

A molécula do paracetamol apresenta ligações covalentes moleculares simples e ligações covalentes moleculares duplas.

As duas estruturas logo acima apresentam as fórmulas eletrônicas e estrutural plana da molécula do paracetamol. 

Questões

1) As ligações  covalentes moleculares acontecem entre átomos de elementos químicos:

 a) metálicos e não metálicos.

 b) semi metálicos e não metálicos.

 c) semi metálicos e gasosos.

 d) semi metálicos.

 a)  não metálicos.

2) Nas ligações covalentes moleculares, o par de elétrons, ou pares de elétrons participantes:

a) são formados apenas por um dos átomos.

b) são transformados por dois átomos átomos.

c) é ou são formado (s) por elétrons de cada um dos átomos.

d) são formados por dois pares de elétrons de cada um dos átomos.

e) são doados por um dos átomos.

3) A molécula do gás ozônio possui uma dupla ligação covalente molecular e uma ligação covalente dativa entres os átomos de oxigênio da molécula. Em qual das alternativas estão corretamente colocadas as ligações covalentes normais e covalente dativa nos átomos de oxigênio da estrutura do gás ozônio abaixo. 

4)  O ácido cianídrico é relativamente fraco, bastante volátil e ioniza facilmente formando cianetos como cianeto de potássio, cianeto de sódio, altamente venenosos. Em sua fórmula estrutural plana, apresenta 4 ligações covalentes moleculares. O modelo mais correto de representá-lo é:

5)  O trióxido de difosforo (oxido de fosforo II) anidrido fosforoso, é um sólido cristalino de cor branca, tóxico e corrosivo sendo utilizado para sintetizar outros compostos químicos. Assinale a alternativa na qual a sua fórmula estrutural plana está representada corretamente.

     

6) Observe bem no esquema abaixo, as formas circulares representando orbitais dos elétrons dos átomos nas ligações covalentes moleculares.

Essas formas circulares com 2 círculos entrecruzando entre si representam a ligação: 

a) iônica entre dois átomos. 

b) metálica entre dois átomos. 

c) intermolecular entre dois átomos. 

d) covalente molecular simples entre dois átomos. 

e) covalente dativa tripla entre dois átomos. 

7) Observe na figura abaixo o modelo de ligação covalente molecular entre dois átomos de oxigênio para formar a molécula do gás oxigênio gás muito importante para a vida dos seres vivos.

Essa ligação é covalente molecular: 

a) simples porque tem apenas um traço representativo da ligação entre os dois átomos.

b) dupla porque tem dois traços representativos da ligação entre os dois átomos.

c) tripla porque tem apenas um traço representativo da ligação entre os dois átomos.

d) simples porque dois traços representativos da ligação entre os dois átomos.

e) dupla porque tem três traços representativos da ligação entre os dois átomos.

8) Observe na figura abaixo, o modelo representativo da formação do gás nitrogênio (N2) gás muito importante da nossa atmosfera terrestre. observe que três elétrons (pontos em vermelho) de um átomo, se aproxima de outro átomo para se ligarem e formarem o gás.

A ligação para a formação do gás nitrogênio é covalente molecular:

a) simples, porque usa apenas um elétrons de cada átomo para formar a molécula.

b) dupla, porque usa dois elétrons de cada átomo para formar a molécula.

c) tripla, porque usa três elétrons de cada átomo para formar a molécula.

d) simples, porque usa  elétrons de cada molécula para formar a substância.

e) tripla, porque usa três elétrons de cada substância para formar o átomo.

9) Observe abaixo a estrutura da molécula da cafeína.

Analisando bem essa estrutura podemos dizer que essa molécula tem as seguintes ligações covalentes moleculares. 

Considere:

- um traço entre os átomos ligação simples.

- dois traços entre os átomos ligação dupla.

a) 4 ligações covalentes moleculares duplas e 20 ligações covalentes moleculares simples.

b) 2 ligações covalentes moleculares duplas e 22 ligações covalentes moleculares simples.

c) 6 ligações covalentes moleculares duplas e 18 ligações covalentes moleculares simples.

d) 9 ligações covalentes moleculares duplas e 15 ligações covalentes moleculares simples.

e) 4 ligações covalentes moleculares duplas e 24 ligações covalentes moleculares simples.

Bibliografia

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