Características da ligação iônica, como ela é formada, classificação e exemplos
O ligação iônica é onde não há compartilhamento equitativo de um par de elétrons entre dois átomos. Quando isso acontece, uma das espécies, a menos eletronegativa, adquire uma carga elétrica positiva, enquanto as espécies mais eletronegativas acabam com uma carga elétrica negativa.
Se A é a espécie eletropositivoe X, o eletronegativo, então quando a ligação iônica é formada entre eles, eles são transformados em íons A+ e X-. Um+ é a espécie carregada positivamente, que é chamada de cátion; e X- são as espécies carregadas negativamente, o ânion.
A imagem superior mostra uma ligação iônica geral para quaisquer duas espécies A e X. Os braquetes azuis indicam que não há uma ligação claramente covalente entre A e X; em outras palavras, não há presença de A-X.
Note que A+ não tem elétrons de valência, enquanto X- é circundado por oito elétrons, isto é, cumpre a regra do octeto de acordo com a teoria da ligação de valência (TEV) e é também isoeletrônica ao gás nobre de seu período correspondente (He, Ne, Ar, etc.).
Dos oito elétrons, dois deles são verdes. Para que finalidade é diferente do resto dos pontos azuis? Para enfatizar que o par verde é, na verdade, os elétrons que deveriam estar compartilhando no link A-X se fossem de natureza covalente. Fato que não acontece desta maneira no link iônico.
A e X interagem por forças de atração eletrostática (Lei de Coulomb). Isso diferencia os compostos iônicos dos covalentes em muitas de suas propriedades físicas, como o ponto de fusão e ebulição.
Índice
- 1 Características da ligação iônica
- 2 Como é formado?
- 2.1 Metais alcalinos e de halogéneo
- 2.2 Metais alcalinos e calcogénicos
- 2.3 Metais alcalinos terrosos com halogéneos e calcogénios
- 3 Classificação
- 4 Comportamento dos elétrons na ligação iônica
- 5 Exemplos de ligações iônicas
- 6 referências
Características da ligação iônica
As ligações iônicas não são direcionais, isto é, elas exercem uma força tridimensional capaz de criar um arranjo cristalino, como o cloreto de potássio observado na imagem acima.
As fórmulas químicas que compõem os compostos iônicos denotam a proporção de íons e não suas ligações. Assim, KCl significa que existe um cátion+ para cada ânion Cl-.
As ligações iônicas, uma vez que têm uma influência tridimensional em seus íons, geram estruturas cristalinas que exigem muita energia térmica para derreter. Em outras palavras, eles exibem altos pontos de fusão e ebulição em contraste com os sólidos, onde as ligações covalentes predominam.
-A maioria dos compostos que interagem por ligações iônicas são solúveis em água ou em solventes polares. Isso ocorre porque as moléculas de solvente podem efetivamente cercar os íons, impedindo-os de se encontrar novamente para formar o arranjo inicial de cristal.
-A ligação iônica se origina entre átomos com uma grande lacuna entre suas eletronegatividades: um metal e um não-metal. Por exemplo, K é um metal alcalino, enquanto Cl é um elemento halogênio e não metálico.
Como se forma?
Na imagem acima, A representa um metal e X um átomo não metálico. Para que a ligação iônica ocorra, a diferença nas eletronegatividades entre A e X deve ser tal que o compartilhamento de par de elétrons da ligação seja zero. Isso significa que X manterá o par de elétrons.
Mas de onde vem o par eletrônico? Essencialmente, das espécies metálicas. Sendo assim, deste modo, um dos dois pontos da cor verde é um elétron transferido do metal A para um X não metálico, e o último contribuiu com o elétron adicional para completar o par.
Em caso afirmativo, a quais grupos da tabela periódica A ou X pertencem? Como A teve que transferir um único elétron, é muito provável que seja um metal do grupo IA: os metais alcalinos (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr).
Enquanto X, ao atingir o octeto de valência pela adição de um elétron, é um halogênio, elemento do grupo VIIA.
Metais alcalinos e de halogéneo
Os metais alcalinos possuem configuração de valência ns1. Perdendo esse único elétron e se tornando íons monatômicos M+ (Li+Na+K+Rb+Cs+Fr+) torna-se isoeletrônica ao gás nobre que os precede.
Os halogênios, por outro lado, possuem configuração de vals ns2np5. Para ser isoeletrônico ao gás nobre que vem, eles devem adquirir um elétron adicional para ter uma configuração ns2np6, que totaliza oito elétrons.
Tanto os metais alcalinos como os halogênios se beneficiam da formação da ligação iônica por esse motivo, sem mencionar a estabilidade energética fornecida pelo arranjo cristalino.
Portanto, os compostos iônicos formados por um metal alcalino e um halogênio têm sempre uma fórmula química do tipo MX.
Metais alcalinos e calcogênicos
Os calcógenos ou os elementos do grupo VIA (O, S, Se, Te, Po) têm, ao contrário dos halogênios, uma configuração de valência ns2np4. Portanto, requer dois elétrons adicionais em vez de um para cumprir o octeto de valência. Para conseguir isso com a ajuda de metais alcalinos, eles devem receber um elétron de dois deles.
Por quê? Porque, por exemplo, sódio pode produzir um único elétron, Na ∙. Mas se houver dois sódio, Na ∙ e Na ∙, o O pode receber seus elétrons para se tornar o ânion O2-.
Uma estrutura de Lewis para o composto resultante seria Na+ O2- Na+. Note que para cada oxigênio há dois íons de sódio e, portanto, a fórmula é Na2O.
A mesma explicação pode ser usada para os outros metais e também para os outros calcogênios.
No entanto, surge a pergunta: a combinação de todos esses elementos originará um composto iônico? Haverá ligações iônicas em todos eles? Para isso, seria necessário comparar as eletronegatividades do metal M e dos calcogênios. Se eles são muito diferentes, então haverá ligações iônicas.
Metais alcalinos terrosos com halogéneos e calcogénios
Os metais alcalino-terrosos (Becamgbara) possuem configuração de valência ns2. Ao perder seus dois únicos elétrons, eles se tornam os íons M2+ (Seja2+Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+Ra2+). No entanto, as espécies que aceitam seus elétrons podem ser halogênios ou calcogênicos.
No caso dos halogênios, dois deles são necessários para formar um composto, já que individualmente eles só podem aceitar um elétron. Assim, o composto seria: X- M2+ X-. X pode ser qualquer um dos halogênios.
E finalmente, para o caso dos calcógenos, poder aceitar dois elétrons seria um deles suficiente para formar a ligação iônica: M2+O2-.
Classificação
Não há classificação da ligação iônica. No entanto, isso pode variar dependendo do caráter covalente. Nem todas as ligações são cem por cento iónicas, mas exibem, embora muito ligeiramente, um produto de carácter covalente de uma diferença de electronegatividade não marcada.
Isto é perceptível sobretudo com os íons muito pequenos e com cargas altas, como Be2+. Sua alta densidade de carga deforma a nuvem eletrônica de X (F, Cl, etc.), de tal forma que o força a formar uma ligação com alto caráter covalente (o que é conhecido como polarização).
Então, o BeCl2 Embora pareça ser iônico, na verdade é um composto covalente.
No entanto, compostos iônicos podem ser classificados de acordo com seus íons. Se estes consistem em átomos eletricamente carregados simples, falamos de íons monatômicos; enquanto que se é uma molécula transportadora de uma carga, seja positiva ou negativa, estamos falando de um íon poliatômico (NH4+NÃO3-SO42-, etc.).
Comportamento de elétrons na ligação iônica
Os elétrons na ligação iônica permanecem na vizinhança do núcleo do átomo mais eletronegativo. Já que esse par de elétrons não pode escapar de X- ligar covalentemente com A+interações eletrostáticas entram em cena.
Os cátions A+ repelir os outros A+, e isso também acontece com ânions X- com os outros. Os íons buscam nivelar as repulsões a um valor mínimo, de tal forma que as forças atrativas predominem sobre as repulsivas; e quando conseguem alcançá-lo, surge o arranjo cristalino que caracteriza ambos os compostos iônicos.
Em teoria, os elétrons estão confinados dentro dos ânions, e como os ânions permanecem fixos na rede cristalina, a condutividade dos sais na fase sólida é muito baixa.
No entanto, aumenta quando derretem, pois os íons podem migrar livremente, assim como os elétrons que podem fluir atraídos pelas cargas positivas.
Exemplos de ligações iônicas
Um método para identificar compostos iônicos é observar a presença de um metal e de um ânion não metálico ou poliatômico. Então, calcule com qualquer uma das escalas de eletronegatividade a diferença desses valores para A e X. Se essa diferença for maior que 1,7, então é um composto com ligações iônicas.
Exemplos destes são os seguintes:
KBr: brometo de potássio
BeF2: fluoreto de berílio
Na2O: óxido de sódio
Li2O: óxido de lítio
K2O: óxido de potássio
MgO: óxido de magnésio
CaF2: fluoreto de cálcio
Na2S: sulfeto de sódio
NaI: iodeto de sódio
CsF: fluoreto de césio
Além disso, compostos iônicos com íons poliatômicos podem ser obtidos:
Cu (NÃO3)2: nitrato de cobre (II)
NH4Cl: cloreto de amônio
CH3COONa: acetato de sódio
Sr3(PO4)2: fosfato de estrôncio
CH3COONH4: acetato de amónio
LiOH: hidróxido de lítio
KMnO4: permanganato de potássio
Referências
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. Química (8a ed.). CENGAGE Learning, p 251-258.
- Química LibreTexts.Ligações iônicas e covalentes. Retirado de: chem.libretexts.org
- Química 301. (2014). Ligação Iônica. Retirado de: ch301.cm.utexas.edu
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (16 de agosto de 2017. Exemplos de ligações e compostos iônicos). Retirado de: thoughtco.com
- TutorVista. (2018) Ligação Iônica. Retirado de: chemistry.tutorvista.com
- Chris P. Schaller, Ph.D. IM7. Quais ligações são iônicas e quais são covalentes? Retirado de: employees.csbsju.edu