Apresentação

A disciplina Ligações Químicas I pretende fazer um passeio fascinante através dos modelos desenvolvidos para explicar a natureza da ligação química nos sais, compostos moleculares e metais. Os três tipos de ligação química abordados nesta disciplina são: ligação iônica, ligação covalente e ligação metálica.

É maravilhoso observar e questionar os diversos fenômenos que envolvem reações químicas. Quem nunca se perguntou por que necessitamos de oxigênio pra viver, ou como o nosso sistema imunológico produz anticorpos contra vírus e bactérias e como esses anticorpos atuam; como ocorre a fixação de CO₂ na fotossíntese; por que certos odores são prazerosos e outros desagradáveis; como podemos diminuir a emissão de gases poluentes (como CO₂ e NO_x), sem abrir mão das reações de combustão, tão importantes como fontes de energia? Será viável a utilização de CO₂ e outros gases do chamado "efeito estufa" como matérias-primas na indústria química fina?

Você já deve ter questionado como gás natural e biomassa podem ser empregados como fontes de energia e fontes de insumos para a indústria química. Ou pode ir mais longe e imaginar se é possível um processo químico não-poluente para obtenção de energia, que venha a substituir a queima de combustíveis fósseis. As respostas para milhares de perguntas, sejam elas de cunho social, ambiental, científico ou tecnológico, podem ser encontradas na Química. Na Química?! Sim, na Química, “a ciência central”. A mesma Química que destrói, constrói ou reconstrói, que gera problemas ambientais, pode solucioná-los. Como?, perguntaria um estudante curioso. Como a ciência química pode responder às diversas questões que preocupam nossa sociedade? Além disso, será que a Química pode nos trazer preocupações novas, ainda inimagináveis nos dias de hoje? A resposta para ambas perguntas parece ser relativamente simples.

Uma vez identificadas as reações químicas que causam um determinado problema (científico ou tecnológico) – problema que pode ser fonte de preocupação social – e seja conhecido o comportamento químico (reatividade) de diversas classes de substâncias, podemos dominar a Química e usá-la como ferramenta para melhorar (ou piorar) nosso dia-a-dia. Porém, para compreender a reatividade de uma determinada espécie química, precisamos inicialmente conhecer sua estrutura química. Na verdade, não há casamento mais perfeito em toda a ciência do que aquele existente entre estrutura química e reatividade química. Ambas estão completamente entrelaçadas. Então surge uma pergunta importante:

 

O que é estrutura química?

Nós, amantes da Química, temos um hábito curioso. Não conseguimos falar de Química, seja numa sala de aula ou numa mesa de bar, sem um papel e uma caneta. Isto acontece porque, quando pensamos em Química, pensamos em reatividade química, e, assim, precisamos rascunhar num papel a estrutura química dos compostos em que estamos interessados. Esse hábito encerra uma questão fundamental relevante. Você já se perguntou o que é estrutura química?

Para responder essa pergunta é preciso inicialmente estabelecer a diferença entre estrutura molecular, iônica ou metálica e estrutura química (esta última também chamada de fórmula estrutural). Estrutura molecular, do retículo iônico, ou metálica pode ser entendida como sendo apenas o arranjo tridimensional dos átomos (ou íons) numa molécula (ou cristal iônico ou sólido metálico). Ou seja, as posições relativas de átomos e íons definem a estrutura de um composto molecular, sal iônico ou metal. O conceito de estrutura química, por sua vez, é um pouco mais elaborado. Estrutura química compreende o arranjo tridimensional dos átomos ou íons e suas conectividades, ou seja, suas ligações químicas. Em outras palavras: para que possamos estabelecer corretamente a estrutura química de um determinado composto, precisamos conhecer sua estrutura molecular, iônica ou metálica e também a maneira pela qual os átomos ou íons se mantêm ligados (conectados uns dos outros) na estrutura. No final das contas, como a reatividade de uma espécie química é revelada por sua estrutura química, conhecer a natureza dos tipos de ligação química é um pré-requisito para investigar os mais diversos fenômenos químicos. E não se esqueça daquela história: “conhecer para dominar!”. É com esse espírito, com o intuito de fornecer a você uma visão científica da essência dos três tipos de ligação química "fortes" (iônica, covalente e metálica), que o conteúdo desta disciplina foi elaborado.

É importante, nesta apresentação, propor uma divisão ao estudo das ligações químicas. As ligações químicas podem ser classificadas de acordo com suas energias. As ligações químicas fortes são mais estáveis e compreendem as ligações iônica, covalente e metálica. As ligações químicas fracas (ou interações intermoleculares) podem ser mais facilmente rompidas. Veja na figura abaixo a divisão sugerida ao estudo das ligações químicas. Apenas as ligações químicas fortes serão abordadas nas aulas.

Divisão no estudo das ligações químicas.

Esperamos que esta disciplina preencha suas necessidades e realize seus desejos intelectuais. Esperamos também que ela forneça informações importantes para seu dia-a-dia em sala de aula e que, acima de tudo, você se divirta! Não deixe de exercitar sua curiosidade – use e abuse dos links e navegue bastante!

 

Ementa

Ligação química, estrutura cristalina e energia reticular de compostos iônicos. Visão “clássica” da ligação covalente. Estruturas de Lewis. Cargas formais e estados de oxidação formais. Ressonância. Eletronegatividade e caráter iônico das ligações químicas. Geometria molecular e polaridade. Visão “quanto-mecânica” da ligação covalente. Teoria clássica de ligação de valência. Teoria dos orbitais moleculares. Ligação metálica.

 

Objetivos do curso

1. Discutir qualitativamente os modelos quânticos e pré-quânticos (clássicos) usados na descrição dos três tipos de ligação química: ligação iônica, covalente e metálica.

2. Identificar o domínio de aplicação das teorias de ligação química.