Admita que você recebeu uma amostra de um composto sólido. Descreva alguns procedimentos que você utilizaria para determinar se o composto é um sólido metálico, covalente ou iônico.
Passo 1
O enunciado pede uma sequência de passos experimentais para distinguir se um sólido é metálico, covalente em rede ou iônico. O conteúdo envolve propriedades físicas (brilho, dureza, densidade, ponto de fusão), condutividade elétrica e solubilidade, além de técnicas estruturais (DRX, espectroscopia). Vamos montar um fluxo de investigação que, passo a passo, classifica o composto.
Passo 2
Primeiro faça uma inspeção macroscópica e testes mecânicos simples. Observe o brilho e a maleabilidade:
– Metais têm brilho metálico e são maleáveis/ductéis.
– Sólidos covalentes em rede (como quartzo ou diamante) são transparentes ou vítreos e muito duros, porém frágeis.
– Compostos iônicos são geralmente brilhantes, mas frágeis e quebradiços.
Meça a densidade aproximada por deslocamento de líquido para ver se cai na faixa típica de metais ( ) ou de sólidos iônicos/ covalentes (
).
– Metais têm brilho metálico e são maleáveis/ductéis.
– Sólidos covalentes em rede (como quartzo ou diamante) são transparentes ou vítreos e muito duros, porém frágeis.
– Compostos iônicos são geralmente brilhantes, mas frágeis e quebradiços.
Meça a densidade aproximada por deslocamento de líquido para ver se cai na faixa típica de metais (
Passo 3
Avalie a condutividade elétrica no estado sólido e fundido:
– Aplique uma diferença de potencial e meça corrente. Metais conduzêm bem no sólido.
– Iônicos são isolantes no sólido, mas, ao fundir (ou dissolver em água), os íons ficam livres e conduzem.
– Redes covalentes são isolantes tanto no sólido quanto na fusão.
– Aplique uma diferença de potencial e meça corrente. Metais conduzêm bem no sólido.
– Iônicos são isolantes no sólido, mas, ao fundir (ou dissolver em água), os íons ficam livres e conduzem.
– Redes covalentes são isolantes tanto no sólido quanto na fusão.
Passo 4
Teste a solubilidade em água:
– Compostos iônicos geralmente se dissolvem em água e a solução conduz eletricidade. Meça a condutividade da solução com um condutivímetro.
– Metais e redes covalentes (quartzo, diamante, SiC) não se dissolvem nem conduzem em solução.
– Compostos iônicos geralmente se dissolvem em água e a solução conduz eletricidade. Meça a condutividade da solução com um condutivímetro.
– Metais e redes covalentes (quartzo, diamante, SiC) não se dissolvem nem conduzem em solução.
Passo 5
Determine o ponto de fusão (por método capilar ou DSC/TGA):
– Sólidos iônicos fundem em a
, mas a fase líquida é condutora.
– Redes covalentes em geral têm ponto de fusão muito alto ( ) e a fase líquida continua isolante.
– Metais fundem em faixas variadas ( a
) e a fase líquida ainda conduz.
– Sólidos iônicos fundem em
– Redes covalentes em geral têm ponto de fusão muito alto (
– Metais fundem em faixas variadas (
Passo 6
Se houver dúvida, use técnicas estruturais:
– Difração de raios X (DRX) para identificar padrão cristalino metálico (rede cúbica centrada ou hexagonal), iônico (rede cúbica, etc.) ou covalente em rede (rede diamantina, quartzo).
– Espectroscopia de infravermelho (IV) para ver bandas de ligações covalentes (Si–O, C–C) ou ausência delas em metais.
– Difração de raios X (DRX) para identificar padrão cristalino metálico (rede cúbica centrada ou hexagonal), iônico (rede cúbica, etc.) ou covalente em rede (rede diamantina, quartzo).
– Espectroscopia de infravermelho (IV) para ver bandas de ligações covalentes (Si–O, C–C) ou ausência delas em metais.
Resposta
Os procedimentos para classificar o sólido são:
- Inspeção de brilho, maleabilidade e densidade.
- Medição de condutividade elétrica no sólido e no fundido.
- Teste de solubilidade em água e condutividade da solução.
- Determinação do ponto de fusão (capilar ou DSC/TGA).
- Em caso de dúvida, análise estrutural por DRX e espectroscopia de IV.