Ligações químicas

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LIAGAÇÕES QUÍMICAS
(IÔNICA, COVALENTE E METÁLICA – LIGAÇÕES FORTES)

A natureza da ligação química é revelada a partir da estrutura eletrônica dos átomos, mostrando como esta afeta as propriedades macroscópicas das substâncias. Os três tipos mais comuns de ligações químicas, consideradas fortes e que estão presentes na maioria das moléculas (ligação iônica, ligação covalente e ligaçãometálica), são discutidas em detalhe.

Introdução

A partir do desenvolvimento da mecânica quântica e da resolução de equação Schrödinger, compreendeu-se a relação entre as propriedades químicas dos
elementos e a sua estrutura eletrônica. Com as evidências experimentais de
que os elétrons se comportam como onda e também como partícula, além
do fato de que a energia é quantizada,tornou-se possívelexplorar o mundo
microscópico em sua intimidade, descobrindo-se a causa das propriedades
muitas vezes observada no nosso mundo macroscópico. Através da estrutura
eletrônica de camadas dos átomos explicam-se as propriedades periódicas.
A energia e a forma dos orbitais explicam, em última análise, a reação
química, a reatividade química e a forma como novas substâncias são formadas.
Na químicamoderna, fazemos sempre a relação entre as propriedades químicas de uma certa substância com a estrutura geométrica e eletrônica de suas moléculas.

A ligação química, sendo a interação de dois átomos (ou grupos de átomos), está intimamente ligada ao rearranjo da estrutura eletrônica, ou melhor, dos elétrons dos átomos dentro de uma nova molécula. O potencial de ionização e a afinidadeeletrônica são duas propriedades periódicas que podem nos auxiliar a compreendermos a natureza da ligação química. Lembremos, inicialmente, que o potencial de ionização é a energia requerida para retirar um elétron do átomo (PI) e a afinidade eletrônica é a energia liberada quando um átomo recebe um elétron
(AE):

M → M+ + 1e – PI (1)

X + 1e – → X– AE (2)

A Tabela 1 mostra PI e AE para oselementos do segundo período da tabela periódica. Observa-se que aquele elemento que se tem maior dificuldade em retirar elétrons, ou que apresenta menor afinidade eletrônica, é o átomo de neônio. Em outras palavras, dentre todos os átomos da segunda linha da tabela periódica, o neônio é o que apresenta menor tendência a receber ou doar elétrons. Ele precisa de 2080 J.mol-1 para que um elétron sejaretirado e para receber um elétron, precisaria ainda de 29J.mol-1 (valor negativo na Tabela). Vemos que outros elementos tendem a doar seus elétrons mais facilmente e outros a receber elétrons liberando energia. O processo de receber ou doar elétrons leva à formação de ânions ou cátions, respectivamente. Espera-se, assim, que os dois íons formados interajam devido às forças de at ração de cargasformando uma ligação química. A natureza da ligação química dependerá de como acontece o rearranjo dos elétrons na molécula formada.



Os de três tipos de ligações química, consideradas fortes e que estão presentes na maioria das substâncias: ligação iônica, ligação covalente e ligação metálica.

LIGAÇÃO IÔNICA

Normalmente reação química entre metais alcalinos (Li, Na, K) e halogênios(F, Cl) leva a formação de sais que, se dissolvidos em solução aquosa, conduzem eletricidade. Esta é uma evidência de que os sais são formados por íons. Seria então a energia de coesão de um sal oriunda de interações eletrostáticas? Para espondermos a esta questão, precisamos inicialmente compreender o que é energia de rede. Seja o sal de cozinha, NaCl, formado a partir do cátion Na+ e do ânionCl-, respectivamente:
(3)

Observe que a energia de rede é a energia liberada quando os íons estão
na fase gasosa, ou seja, eles estão muito distantes um do outro de tal forma que não haja interação entre eles, para então se aproximarem e formar o sólido iônico. Esta energia pode ser calculada a partir de dados de termodinâmicos (Barros, 1995) e é devida unicamente à formação da ligação...
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