Ligações Químicas: Iônica, Covalente e Metálica

A ligação iônica é a união de íons com cargas elétricas opostas pelas forças de atração eletrostática. A energia de rede é a energia que é liberada no processo de formação da ligação iônica de íons em estado gasoso, e é o que justifica a termodinâmica do processo. Quanto maior a energia liberada no processo, mais estável é a rede iônica e maiores são as forças de atração entre os íons que formam o composto iônico.

Propriedades dos Compostos Iônicos

• À temperatura ambiente, são sólidos que se formam em cristais.
• Os pontos de fusão e ebulição são muito elevados, sendo unidos por intensas forças eletrostáticas. Para derreter ou dissolver, é necessário quebrar a estrutura cristalina estável, devido à grande quantidade de atração eletrostática entre os íons de sinais diferentes.
• A sua baixa compressibilidade os torna duros e quebradiços. (São duros por causa das intensas atrações eletrostáticas que os unem. Para riscar, é necessário quebrar as ligações, para superar a atração eletrostática e, portanto, será mais difícil quanto mais intensas forem estas). (São frágeis porque, ao deslizar uma camada sobre a outra, os íons são confrontados com o mesmo sinal, de modo que há uma repulsão eletrostática e quebra a rede).
• São solúveis em solventes polares como a água, porque são feitos por cargas que, ao entrar no solvente, são imediatamente cercadas por ele, o que quebra a rede (solvatação). Mais solúvel será o composto menos estável, ou seja, de menor valor absoluto da energia de rede.
• A condutividade elétrica é zero no estado natural. A estrutura cristalina contínua mantém os cátions e ânions em uma posição fixa e os impede de se mover. Só conduzem corrente quando fundidos ou em solução, porque quando estão nessas condições, possuem cargas em movimento.

A ligação covalente é a ligação entre os átomos justificada a partir do compartilhamento de pares de elétrons.

Características da Ligação Covalente

• Comprimento de ligação: Distância entre os átomos. O equilíbrio normal da unidade de medida é o Angstrom. Quanto menor a distância da ligação, mais forte é a ligação.
• Ângulo de ligação: Ângulo formado por linhas imaginárias que passam pelo centro de dois átomos ligados. Medido em graus.

Teorias da Ligação Covalente

Teoria de Lewis: Gilbert Newton Lewis explicou que a ligação covalente era o compartilhamento de um ou mais pares de elétrons entre dois átomos, com o objetivo de obter um octeto eletrônico, portanto, a configuração de um gás nobre.

TRPECV (Teoria da Repulsão dos Pares Eletrônicos da Camada de Valência): Esta teoria baseia-se no princípio de que moléculas estáveis adquirem uma orientação que causa menos repulsão entre os pares de elétrons da camada de valência.

Para formar mais ligações, um átomo pode fornecer energia extra para elétrons emparelhados na camada de valência para ocupar um orbital de maior energia e permitir que o átomo tenha mais elétrons desemparelhados, e, portanto, ser capaz de formar o número de ligações que precisa.

Polaridade

A separação de cargas em uma molécula cria um momento de dipolo, que é representado por uma seta apontando na direção do elemento mais eletronegativo, pois é um vetor e é medido em Debye (D).

Propriedades das Substâncias Covalentes

Substâncias Atômicas:

• À temperatura ambiente, as substâncias atômicas (diamante, grafite ou quartzo) são sólidos cristalinos covalentes com alto ponto de fusão. Para quebrar a ligação, seria necessário quebrar a rede de ligações covalentes.
• Conduz corrente apenas o C (grafite), pois há mobilidade eletrônica através das ligações entre as camadas de átomos.
• Compostos atômicos não se dissolvem na água, devido à sua estrutura compacta.

Substâncias Moleculares:

• À temperatura ambiente, substâncias moleculares covalentes são sólidos, líquidos ou gases em função da sua massa molecular, e têm pontos de fusão e ebulição mais baixos, pois para derreter só é preciso quebrar as forças intermoleculares e nunca a ligação covalente.
• Em geral, não conduzem corrente, somente os compostos muito polares em solução aquosa (solvente polar).
• Compostos moleculares sem polaridade (gasolina) são dissolvidos em substâncias apolares (benzeno), e compostos covalentes com polaridade se dissolvem em solventes polares.

Propriedades dos Metais

Eles são treliças metálicas. Nessas redes, os cátions estão ordenados no espaço e os elétrons se movem livremente em todo o cristal. As estruturas cristalinas são principalmente cúbicas de face centrada e hexagonais.

• Alta condutividade térmica e elétrica: Essas propriedades são devido à alta mobilidade dos elétrons de valência.
• Grande deformabilidade: Qualquer plano pode ser movido sem nunca enfrentar cátions. Isto permite-lhes ser dúctil, esticado em fios (cobre), e maleável, são esticados em folhas (alumínio).
• Ponto de fusão e ebulição alto: Na rede, os átomos do metal estão ligados com grande intensidade. Para quebrar essas redes, é preciso muita energia.
• Alta densidade: São estruturas muito compactas, ou seja, a massa é muito grande em relação ao volume que ele ocupa.
• Emissão de elétrons ou efeito fotoelétrico: A superfície do metal, por impacto de elétrons emitidos, a intensidade de radiação não é muito alta. Porque os elétrons são encontrados ao redor do líquido livre de cátions.