Propriedades de Compostos Iônicos e Covalentes
Compostos químicos são substâncias formadas pela combinação de dois ou mais átomos diferentes. Em química, entender as propriedades dos compostos é essencial para prever seu comportamento e aplicações potenciais. Um grande aspecto dessas propriedades é determinado pelos tipos de ligações químicas que mantêm os átomos juntos. Nesta aula, vamos focar em compostos iônicos e covalentes e suas propriedades específicas.
1. Ligação química: uma visão geral
Antes de nos aprofundarmos nas propriedades dos compostos iônicos e covalentes, é importante entender a natureza das ligações químicas que os formam.
Ligações químicas são as forças que mantêm os átomos juntos em um composto. Existem muitos tipos de ligações, mas as mais proeminentes são as ligações iônicas e covalentes.
Ligação iônica
Ligações iônicas se formam quando um átomo doa um ou mais elétrons para outro átomo, resultando na formação de íons. Um íon é um átomo ou molécula que ganhou ou perdeu um ou mais elétrons, adquirindo assim uma carga elétrica. O átomo que perde um ou mais elétrons torna-se um íon positivamente carregado, conhecido como cátion. Por outro lado, o átomo que ganha elétrons torna-se um íon negativamente carregado, conhecido como ânion. As cargas opostas se atraem, unindo os íons e formando uma ligação iônica.
Na (sódio) perde um elétron para formar Na+, e Cl (cloro) ganha um elétron para formar Cl-. A ligação iônica entre Na+ e Cl- forma o cloreto de sódio.
Na → Na+ + e-
Cl + e- → Cl-
Na+ + Cl- → NaCl
Ligações covalentes
Por outro lado, ligações covalentes são formadas quando dois átomos compartilham um ou mais pares de elétrons. Este tipo de ligação ocorre principalmente entre átomos não metálicos. Em vez de transferir completamente os elétrons como nas ligações iônicas, os átomos envolvidos em ligações covalentes compartilham elétrons para que cada átomo obtenha uma camada externa completa de elétrons, o que se assemelha à estrutura dos gases nobres.
Em uma molécula de água, cada átomo de hidrogênio compartilha um elétron com um átomo de oxigênio, de modo que o átomo de oxigênio tenha oito elétrons em sua camada externa, enquanto cada átomo de hidrogênio tenha dois elétrons.
•H• + •O• + •H → HOH
2. Propriedades dos compostos iônicos
Compostos iônicos apresentam várias propriedades únicas devido às suas ligações iônicas. Entender essas propriedades ajuda a identificá-los e usá-los efetivamente.
2.1 Alto ponto de fusão e ebulição
Compostos iônicos têm altos pontos de fusão e ebulição. A atração eletrostática entre íons carregados opostamente é forte, necessitando de uma quantidade substancial de energia para quebrar essas ligações. Por exemplo, no cloreto de sódio (NaCl), são necessárias altas temperaturas para romper a estrutura cristalina.
2.2 Sólido em temperatura ambiente
Devido aos altos pontos de fusão, a maioria dos compostos iônicos permanece sólida em temperatura ambiente.
2.3 Solubilidade em água
Compostos iônicos geralmente são solúveis em água. A natureza polar das moléculas de água facilita a dissolução de compostos iônicos, cercando e separando os íons.
2.4 Condutividade elétrica
Na forma sólida, compostos iônicos não conduzem eletricidade porque os íons permanecem estacionários dentro da estrutura cristalina. No entanto, quando dissolvidos em água ou fundidos, esses compostos conduzem eletricidade porque os íons se movem livremente e transportam corrente elétrica.
- No estado sólido: não condutor
- No estado fundido ou quando dissolvido em água: condutivo
3. Propriedades dos compostos covalentes
Compostos covalentes exibem uma variedade de propriedades, principalmente por causa dos elétrons compartilhados nas ligações covalentes.
3.1 Baixo ponto de fusão e ebulição
Comparados aos compostos iônicos, os compostos covalentes geralmente têm pontos de fusão e ebulição mais baixos. As forças intermoleculares entre as moléculas são mais fracas do que as fortes ligações iônicas entre os íons.
3.2 Diferentes estados em temperatura ambiente
Compostos covalentes podem existir como gás, líquido ou sólido em temperatura ambiente, dependendo da força das forças intermoleculares. Por exemplo:
- Metano (CH4) é um gás.
- Água (H2O) é um líquido.
- Açúcar (C12H22O11) é um sólido.
3.3 Solubilidade
Compostos covalentes mostram uma variedade de comportamentos de solubilidade. Enquanto moléculas covalentes polares, como os açúcares, se dissolvem em água, moléculas não polares, como os óleos, não o fazem.
- Açúcar (C12H22O11) é solúvel em água.
- O óleo não é solúvel em água.
3.4 Condutividade elétrica
Compostos covalentes geralmente não conduzem eletricidade, porque não formam íons. Em alguns casos excepcionais, como ácidos em solução aquosa, compostos covalentes podem se ionizar para conduzir eletricidade.
4. Exemplo visual
Exemplos visuais podem ajudar a esclarecer o conceito de ligações iônicas e covalentes. Considere a seguinte ilustração de um composto iônico como cloreto de sódio (NaCl) e um composto covalente como uma molécula de água (H2O).
Observe a representação da ligação iônica com o sódio doando um elétron ao cloro.
A ligação covalente é representada pelo compartilhamento de elétrons entre o hidrogênio e o oxigênio na molécula de água.
5. Tabela comparativa
Vamos resumir as semelhanças e diferenças entre compostos iônicos e covalentes em uma tabela comparativa.
| Propriedade | Compostos Iônicos | Compostos Covalentes |
|---|---|---|
| Formação | Transferência de elétrons | Compartilhamento de elétrons |
| Força de Ligação | Forte força eletrostática | Geralmente força fraca |
| Ponto de Fusão/Ebulição | Alto | Baixo a moderado |
| Condutividade Elétrica | Bom condutor no estado líquido/aquoso | Não condutivo, exceções existem |
| Solubilidade | Geralmente solúvel em água | Varia, dependendo da polaridade |
Conclusão
As propriedades dos compostos iônicos e covalentes estão profundamente ligadas à sua estrutura molecular e aos tipos de ligações que os formam. Compostos iônicos, influenciados por fortes forças eletrostáticas, apresentam altos pontos de fusão e ebulição e condutividade elétrica quando dissolvidos em água. Compostos covalentes, definidos por elétrons compartilhados, mostram uma diversa gama de estados físicos e comportamentos de solubilidade. Entender essas propriedades ajuda na seleção e uso de materiais para várias aplicações em ciência e indústria.
Ao entender a natureza das ligações químicas e as propriedades dos compostos, os estudantes podem construir uma base sólida para estudos mais avançados em química e áreas afins.
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