Química volume 1



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Cloreto de sódio

Você viu no capítulo anterior que os metais conduzem corrente elétrica em razão da mobilidade de seus elétrons. Para que haja corrente elétrica, é necessário que partículas com carga elétrica estejam presentes e que possuam mobilidade. O cloreto de sódio no estado líquido é bom condutor elétrico por causa da mobilidade de seus íons. No estado sólido, porém, o cloreto de sódio é mau condutor de eletricidade porque os íons não estão livres para se movimentar.


<121>
O modelo proposto por Kossel para explicar a ligação iônica no cloreto de sódio é coerente com a condutibilidade elétrica dessa substância no estado líquido. Veja por quê.

Sejam as configurações eletrônicas:

11Na: 2 2 8 2 1

17Cℓ: 2 2 8 2 7



Para que o sódio (Na) atinja a configuração eletrônica de um gás nobre, ou seja, tenha 8 elétrons na última camada, é necessário que perca seu último elétron; com isso, sua configuração fica idêntica à do neônio (10Ne), o gás nobre mais próximo dele na Tabela Periódica. Para que o mesmo aconteça com o cloro (Cℓ), é preciso que ele aumente em um seu número de elétrons, isto é, que ganhe um elétron e fique com a configuração do argônio (18Ar). Quando isso acontece, formam-se íons, pois o número de elétrons desses elementos fica diferente do número de prótons. Observe:

Na
(átomo)




Na+
(cátion)







11 p+

– 1 e2

11 p+







11 e




10 e







np1 = ne




np+ > ne










Cℓ
(átomo)




Cℓ
(ânion)

17 p+

1 1 e

17 p

17 e




18 e

np+ = ne




np+ < ne2

Na ligação iônica, temos sempre uma transferência de elétrons. Vamos representar o exemplo da formação de NaCℓ de outro modo:


Ilustração produzida para este conteúdo.

Cores fantasia (átomos e moléculas não têm cor), sem escala (as partículas representadas não podem ser observadas diretamente, nem com instrumentos).

Imagem

Paula Radi/Arquivo da editora



Representação da transferência de elétrons entre os átomos de Na e Cℓ, formando íons de cargas opostas, Na1 e Cℓ2. Lembre-se de que, na natureza, não são encontrados átomos de sódio ou de cloro isolados.
Na

11 elétrons

2 – 8 – 1

Cℓ

17 elétrons



2 – 8 – 7

Na1

10 elétrons

2 – 8


Cℓ2

18 elétrons

2 – 8 – 8
Podemos indicar o processo que origina a ligação iônica usando a notação de Lewis. De acordo com ela, representamos os elétrons do nível mais externo, chamado de camada de valência, de um átomo por pontos:
Imagem

Fórmula eletrônica ou fórmula de Lewis para o cloreto de sódio.
O cloreto de sódio pode também ser representado por sua fórmula iônica: Na1Cℓ2.

Após a ligação, continuamos tendo os mesmos elementos químicos e, portanto, os mesmos símbolos, já que não houve alteração dos núcleos atômicos.


<122> Não escreva neste livro.
Como os íons Na1 e Cℓ2 têm cargas de sinais opostos, eles se atraem; e, como a quantidade de carga é a mesma, eles formam um retículo cristalino na proporção 1 : 1. Tal retículo caracteriza-se pela distribuição geométrica dos íons no espaço. Observe a ilustração ao lado:
Cores fantasia, sem escala.

Imagem


Edição de arte/Arquivo da editora

Dois modelos do retículo cristalino do NaCℓ. À esquerda, os íons foram representados mais afastados apenas para facilitar a visualização da estrutura cúbica, o que é menos evidente na representação à direita, na qual os núcleos estão mais próximos. Observe que os íons Na1 são menores que os íons Cℓ2. O raio iônico do Na1 é menor que o do Cℓ2, o que explica essa diferença.


Cℓ2

Na1


Fonte: CHANG, R. Chemistry. 5th ed. Highstown: McGraw-Hill, 1994. p. 55.
A ligação iônica origina um retículo cristalino iônico graças à interação entre os inúmeros íons que o constituem. A maioria dos compostos constituídos por íons encontra-se no estado sólido nas condições ambientes (25 °C, 1 atm).

Já dissemos que os átomos se ligam de modo que o conjunto formado tenha maior estabilidade do que o conjunto dos átomos isolados. Estudos posteriores permitem que essa ideia de maior estabilidade seja traduzida em termos de menor energia potencial, isto é, EAB < EA + EB, onde:

▸ E representa a energia potencial;

▸ A e B representam átomos antes da ligação;

▸ AB representa o composto resultante da ligação.

Considere a analogia: um corpo que é largado a certa altura (onde tem certa energia potencial) cai até o solo, por exemplo, ficando em uma situação mais estável. Desse modo, sua energia potencial passa a ser menor que antes. No exemplo usado, a energia potencial em jogo é mecânica, enquanto a envolvida no caso das ligações químicas é de natureza elétrica.


Imagem

©Shutterstock/Runi



Forma cúbica do cristal de cloreto de sódio, NaCℓ, visível a olho nu. Observe que ela é semelhante à forma do retículo cristalino, que não é visível nem com instrumentos ópticos sofisticados.
No capítulo anterior, vimos que a retirada de elétron de um átomo no estado gasoso corresponde a um consumo de energia, chamada de energia de ionização. Isso nos leva à questão: considerada a ligação presente no NaCℓ, de que forma um átomo como o de sódio ficaria mais estável perdendo um elétron se, para isso, se deve fornecer energia?

Na verdade, há vários processos em jogo: a energia de ionização para formar o cátion, a energia envolvida na chegada do elétron ao átomo de cloro e a resultante das interações elétricas entre os íons Na1 e Cℓ2, que originam o sólido cloreto de sódio. Esta última contribui para a união entre os íons, originando o conjunto que é representado por NaCℓ.

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