2 (3pts). Materiais formados por íons, como o Brometo de sódio ( NaBr ), apresentam características fisicas e elétricas distintas devido à sua estrutura atômica. Com base nesse tipo de material, explique por que os sólidos iônicos possuem pontos de fusão elevados e se comportam como materiais duros, mas frágeis. Justifique também por que esses compostos não conduzem eletricidade no estado sólido, mas conduzem quando fundidos ou dissolvidos em água.

Passo 1

O enunciado pede para explicar, no caso de um sólido iônico (como o NaBr), por que:
  1. O ponto de fusão é elevado.
  2. O material é duro, mas frágil.
  3. Não conduz eletricidade no estado sólido, mas conduz quando fundido ou em solução aquosa.
    Conteúdo: ligações iônicas, energia reticular, mobilidade de íons e condução elétrica por íons.

Passo 2

Para fundir um sólido iônico é preciso vencer a forte atração eletrostática entre os íons positivos e negativos no retículo cristalino. A energia potencial de interação de um par de íons é aproximadamente dada por
U = \frac{k\,q_+\,q_-}{r}
onde q_+ e q_- são as cargas dos íons, r é a distância interiônica e k é uma constante. Como q_+ e q_- têm valores elevados e r é pequeno, a energia reticular (soma de todas as interações) fica muito alta. Isso exige temperaturas elevadas para separar íons e, portanto, resulta em ponto de fusão alto.

Passo 3

A rigidez (dureza) do sólido iônico vem dessa mesma forte atração: os íons estão presos em posições bem definidas. Mas, se aplicarmos uma tensão que desloque planos iônicos, íons de mesma carga podem acabar alinhados e sofrer repulsão forte, provocando fratura súbita do cristal. Por isso sólidos iônicos são duros (não se deformam facilmente) porém frágeis (quebram sem deformação plástica).

Passo 4

Condução elétrica requer portadores de carga móveis.
  • No estado sólido, todos os íons estão fixos no retículo, sem liberdade para se mover, logo não há corrente elétrica.
  • Ao fundir o sal, o retículo se desfaz e os íons ficam livres para migrar sob um campo elétrico, conduzindo eletricidade.
  • Em solução aquosa, a água, por ser polar, solva e separa os íons \text{Na}^+ e \text{Br}^-, tornando-os móveis e aptos a transportar carga.

Resposta

Sólidos iônicos têm pontos de fusão elevados porque sua rede cristalina tem energia reticular muito alta, fruto da forte atração coulômbica \bigl(U\sim k\,q_+q_-/r\bigr). Essa ligação forte torna-os duros, mas ao deslocar planos iônicos surgem repulsões entre cargas iguais, levando à fratura (fragilidade). No estado sólido, os íons estão presos e não conduzem. Quando fundidos ou dissolvidos, os íons ficam livres e podem migrar sob campo elétrico, fazendo o material conduzir corrente.

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