IMPACTO DAS LIGAÇÕES QUIMICAS E DAS FORÇAS INTERMOLUCARES SOBRE OS MATERIAIS DA CONSTRUÇÃO CIVIL

2 IMPACTO DAS LIGAÇÕES QUIMICAS E DAS FORÇAS INTERMOLUCARES SOBRE OS MATERIAIS DA CONSTRUÇÃO CIVIL

2.1 LIGAÇÕES QUIMICAS

Para formar compostos os átomos devem se unir por meio de ligações químicas, essas ligações ocorrem devido as forças de atração e repulsão que unem os átomos e os mantêm em um estado de equilíbrio, essas forças são diretamente proporcional a proximidade dos átomos, ou seja, quanto mais próximos os átomos estão maior é essa força. Na maioria dos casos, porém é mais conveniente trabalhar com energia, energia essa chamada de energia de ligação, que consiste basicamente na energia necessária para separar os dois átomos, a relação entre

energia e força é representada pela seguinte expressão:        ∫

Essa energia de ligação é responsável por várias características dos compostos formados, como por exemplo, o ponto de fusão que cresce junto com a energia de ligação. Outro aspecto importante afetado pela energia de ligação é o estado do composto em temperatura ambiente, sólidos, por exemplo, possuem grandes energias de ligação, já compostos gasosos possuem pequenas energias de ligação.

Os átomos não se ligam todos de uma só maneira, existindo assim vários tipos de ligações e forças que podem ser resumidas em três forças primárias e três forças secundárias.

2.1.1 Forças intermoleculares primárias

2.1.1.1 Ligações iônicas

São ligações formadas entre um metal e um não metal, essas ligações ocorrem, pois não metais de forma geral precisam adicionar elétrons a sua camada de valência enquanto metais possuem elétrons em excesso. Um exemplo de composto formado por esse tipo de ligação é o cloreto de sódio (NaCl) que se forma quando o Sódio (Na) doa um elétron, ficando assim positivamente carregado, para o Cloro que por consequência disso acaba ficando carregado negativamente.

A ligação iônica possui caráter não direcional, ou seja, sua magnitude é igual em todos os sentidos ao redor do íon, necessitando assim de íons de carga contrária como seus vizinhos mais próximos para manter o equilíbrio do composto.

Compostos com esse tipo de ligação são quebradiços, e por consequência não dúcteis, além de serem maus condutores, o fato desses compostos serem maus condutores é explicado pela ausência de elétrons livres. Um exemplo típico de compostos com esse tipo de ligação são as cerâmicas.

2.1.1.2 Ligações covalentes

Ligações covalentes são formadas pela interação entre dois não metais, como não metais no geral precisam receber elétrons para formar o octeto nenhum dos átomos presentes na interação perdem elétrons, ao invés disso, esses átomos compartilham elétrons, através de várias ligações, de formar que os dois possam ficar estáveis.

O número de ligações realizadas pelos átomos é variável e depende principalmente de quantos elétrons o átomo possui em sua camada de valência, usando o composto metano como exemplo (CH4) o carbono possui 4 elétrons em sua camada de valência, necessitando assim de mais 4 para alcançar o octeto, o hidrogênio porém fica estável quando possui 2 elétrons na camada de valência, e como já possui 1 só precisa de outro elétron para atingir estabilidade, sendo assim o carbono se liga ionicamente com 4 hidrogênios compartilhando 1 par de elétrons com cada um deles e atingindo assim o octeto, essa ligação pode ser representada da seguinte forma:

[pic 1]

Diferentemente das ligações iônicas que possuíam caráter não direcional, as covalentes possuem direção, de forma que ela pode existir somente na direção em que dois átomos interagem.

Compostos com esse tipo de ligação possuem geralmente baixa dureza, existem várias exceções como, por exemplo, o diamante, são maus condutores de eletricidade e apresentam no geral resistência mais elevada que compostos iônicos. Podem ser citadas como exemplo de compostos covalentes as moléculas orgânicas como, por exemplo, os polímeros.

2.1.1.3 Ligações metálicas

Como o nome sugere essas ligações são formadas pela interação entre metais, esses que precisam no geral perder elétrons para atingir a estabilidade, de maneira que nesse tipo de ligação os elétrons de valência ficam livres, ou seja, não se encontram ligados a nenhum átomo, o que acaba resultando no que é conhecido como mar de elétrons.

Os elétrons que não estão na camada de valência formam em conjunto com os núcleos atômicos formam os núcleos iônicos, esse núcleos possuem uma carga positiva de magnitude igual a dos elétrons de valência. Esses núcleos iônicos são mantidos juntos pelos elétrons de valência, isso ocorre, pois os elétrons de valência anulam as forças repulsivas exercidas por um núcleo sobre o outro, sendo assim é possível observar que o caráter dessas ligações é não direcional.

Compostos de ligação metálica são no geral bons condutores tanto de eletricidade como de calor, maleáveis e dúcteis.

2.1.2 Forças intermoleculares secundárias

2.1.2.1 Ligações de um dipolo induzido flutuante

Um dipolo pode ser definido como uma molécula que possui em uma extremidade cargas negativas e na outra cargas positivas. Ele surge devido a movimentos vibracionais sofridos por uma molécula com distribuição simétrica de elétrons. Devido a isso essa molécula pode acabar produzindo um deslocamento nas cargas de uma molécula próxima, atraindo assim essa molécula de forma fraca por um certo tempo. Compostos com esse tipo de ligação predominante possuem baixas temperaturas de fusão e ebulição, isso ocorre, pois esse tipo de ligação pode ser considerado o mais fraco.

2.1.2.2 Ligações entre moléculas polares e dipolos induzidos

Quando uma molécula devido a um arranjo assimétrico acaba tendo um dipolo permanente ela é chamada de molécula polar, moléculas polares tendem a induzir dipolos em moléculas apolares adjacentes e a formar ligações com essas moléculas devido à atração resultante das forças atrativas.

2.1.2.3 Ligações dipolo permanentes

Essa força ocorre entre duas moléculas polares adjacentes, o exemplo típico dessa força é a ligação do hidrogênio com uma molécula de oxigênio, nitrogênio ou flúor, essa molécula de hidrogênio quando ligada covalentemente compartilha seu único elétron, deixando um próton isolado em uma extremidade, essa extremidade é capaz de exercer uma grande força de atração sobre a extremidade negativa de uma molécula adjacente. Esse próton isolado acaba por sua vez acaba formando uma ponte (conhecida como ponte de hidrogênio) entre dois átomos carregados negativamente.