Ligação Iônica e Propriedades dos Compostos Iônicos
A ligação iônica é um conceito fundamental na química que descreve como os átomos se unem para formar compostos. Este tipo de ligação química ocorre quando um átomo doa elétrons para outro, resultando em íons que se atraem mutuamente.
Compreendendo átomos e íons
Um átomo é a menor unidade de matéria que mantém as propriedades de um elemento. Um átomo consiste em um núcleo, que contém prótons e nêutrons, e elétrons, que orbitam o núcleo. Os prótons têm carga positiva, os elétrons têm carga negativa, e os nêutrons são neutros.
Os átomos buscam alcançar uma configuração eletrônica estável, geralmente semelhante ao gás nobre mais próximo. Para muitos átomos, isso significa que eles devem ter oito elétrons em sua camada de valência, conhecida como a regra do octeto.
Os átomos podem alcançar uma configuração eletrônica estável perdendo ou ganhando elétrons. Quando um átomo perde ou ganha elétrons, ele se torna um íon, que é um átomo ou grupo de átomos com uma carga líquida positiva ou negativa. Um íon com carga positiva é chamado de cátion, enquanto um íon com carga negativa é chamado de ânion.
Metal Alcalino (Grupo 1): Li, Na, K, Rb, Cs
Metal Alcalino-terroso (Grupo 2): Be, Mg, Ca, Sr, Ba
Halogênios (Grupo 17): F, Cl, Br, IO que é ligação iônica?
A ligação iônica ocorre entre metais e não metais. Nessas interações, os átomos metálicos perdem elétrons, formando cátions, enquanto os átomos não metálicos ganham elétrons, formando ânions. A ligação iônica ocorre como resultado da atração eletrostática entre íons de cargas opostas.
Por exemplo, considere o sódio (Na) e o cloro (Cl). O sódio, um metal alcalino, tem um elétron em sua camada mais externa, enquanto o cloro, que é um halogênio, tem sete elétrons em sua camada mais externa.
O sódio pode alcançar uma estrutura eletrônica estável perdendo um elétron e se tornando o íon Na+, e o cloro pode alcançar estabilidade ganhando um elétron e se tornando o íon Cl-. Os íons Na+ e Cl- são mantidos juntos por forte atração eletrostática em uma ligação iônica.
Na → Na+ + e-
Cl + e- → Cl-A fórmula química do composto formado é NaCl, comumente conhecido como sal de cozinha.
Características dos compostos iônicos
Os compostos iônicos têm várias propriedades especiais devido à natureza das ligações iônicas que mantêm os íons juntos:
Alta ponto de fusão e ebulição
Os compostos iônicos geralmente apresentam altos pontos de fusão e ebulição porque as forças eletrostáticas entre os íons são fortes e requerem considerável energia para serem superadas. Por exemplo, o cloreto de sódio tem um ponto de fusão de 801°C e um ponto de ebulição de 1465°C.
Condutividade elétrica
No estado sólido, os compostos iônicos não conduzem eletricidade, pois os íons permanecem estacionários dentro da rede cristalina. No entanto, quando dissolvidos em água ou derretidos, os íons se movem livremente, permitindo que o composto conduza eletricidade.
Solubilidade em água
Muitos compostos iônicos são solúveis em água. As extremidades positivas e negativas das moléculas de água atraem os íons presentes no composto iônico, separando-os e fazendo-os dissolver.
Fragilidade
Os compostos iônicos são geralmente frágeis e podem quebrar quando colidem. Isso ocorre porque a força aplicada ao cristal pode empurrar íons com cargas semelhantes para perto uns dos outros, resultando em repulsão que quebra o cristal.
Visualização da ligação iônica
Preparação do NaCl
No diagrama acima, o átomo de sódio (vermelho) perde um elétron, que o átomo de cloro (verde) ganha, formando uma ligação iônica devido às suas cargas opostas.
Estrutura dos compostos iônicos
Este diagrama mostra uma parte de uma rede iônica. Cada quadrado alternado representa um cátion e um ânion, mantidos juntos em um padrão regular por ligações iônicas.
Exemplos comuns de compostos iônicos
Aqui estão alguns compostos iônicos difundidos e seus usos típicos:
Cloreto de sódio (NaCl)
O cloreto de sódio, comumente conhecido como sal de cozinha, é utilizado como tempero alimentar e conservante.
Carbonato de cálcio (CaCO3)
O carbonato de cálcio, encontrado em rochas como calcário e mármore, é usado na produção de cal e cimento.
Óxido de magnésio (MgO)
O óxido de magnésio usado como material refratário tem alta estabilidade térmica e é usado no revestimento de fornos.
Formando compostos iônicos
Para prever as fórmulas dos compostos iônicos, siga estes passos:
- Identifique o cátion e sua carga.
- Identifique o ânion e sua carga.
- Equilibre para equalizar as cargas totais positivas e negativas, resultando em um composto neutro.
Exemplo: Fabricação de cloreto de magnésio
O magnésio forma um íon Mg2+ e o cloro forma um íon Cl-. São necessários dois íons cloreto para equilibrar um íon de magnésio, resultando na fórmula MgCl2.
Mg → Mg2+ + 2e-
2 (Cl + e- → Cl-)Desafios e considerações
Embora a ligação iônica seja um conceito simples, é importante lembrar que nem todos os compostos que contêm elementos metálicos e não metálicos formam apenas íons. Alguns compostos, especialmente com metaloides, também podem apresentar características covalentes.
Além disso, embora muitos compostos iônicos se dissolvam bem em água, outros compostos podem ser menos solúveis devido à energia reticular, que é a energia necessária para separar os íons em uma rede cristalina.
Conclusão
A ligação iônica envolve a transferência de elétrons entre átomos, resultando na formação de íons carregados que são mantidos juntos por forças eletrostáticas. Este tipo de ligação leva a compostos com propriedades únicas, como altos pontos de fusão, condutividade elétrica em solução e solubilidade em água. Compreender as ligações iônicas é importante para entender o comportamento de muitos compostos na química.
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