Quais as características da força da ligação química em um composto iônico e qual a relação entre este tipo de ligação e as seguintes propriedades do material: ponto de fusão, a dureza e a ductilidade?
Passo 1
O enunciado pede para descrever como funciona a força de ligação em compostos iônicos e como essa ligação afeta três propriedades macroscópicas do material: ponto de fusão, dureza e ductilidade. O conteúdo envolve química inorgânica (ligação iônica) e propriedades de sólidos cristalinos.
Passo 2
Em compostos iônicos, átomos perdem ou ganham elétrons para formar íons que se atraem por forças eletrostáticas. Essa atração segue a Lei de Coulomb:
onde
e
são as cargas dos íons,
é a distância entre seus centros e
é a constante eletrostática. Essas forças são:
– muito fortes (energia reticular elevada),
– não-direcionais (ocorrem em todas as direções no cristal),
– de longo alcance comparado a ligações covalentes.
– muito fortes (energia reticular elevada),
– não-direcionais (ocorrem em todas as direções no cristal),
– de longo alcance comparado a ligações covalentes.
Passo 3
Ponto de fusão
Para fundir um cristal iônico é preciso fornecer energia suficiente para romper grande parte dessas forças de atração entre íons. Como a energia reticular é alta, os compostos iônicos tendem a ter ponto de fusão elevado (tipicamente acima de ).
Para fundir um cristal iônico é preciso fornecer energia suficiente para romper grande parte dessas forças de atração entre íons. Como a energia reticular é alta, os compostos iônicos tendem a ter ponto de fusão elevado (tipicamente acima de
Passo 4
Dureza
A forte atração iônica impede o deslizamento fácil de camadas de íons umas sobre as outras, conferindo dureza ao material. Porém, se uma camada deslizar de modo que íons de mesma carga fiquem adjacentes, ocorre repulsão intensa e o cristal se fratura, mostrando fragilidade.
A forte atração iônica impede o deslizamento fácil de camadas de íons umas sobre as outras, conferindo dureza ao material. Porém, se uma camada deslizar de modo que íons de mesma carga fiquem adjacentes, ocorre repulsão intensa e o cristal se fratura, mostrando fragilidade.
Passo 5
Ductilidade
Ductilidade é a capacidade de deformação plástica sem ruptura. Em redes iônicas, qualquer esforço que faça camadas de íons deslizar resulta em contatos de íons iguais (mesma carga) e forte repulsão. Isso impede deformação plástica e torna o material quebradiço e não dúctil.
Ductilidade é a capacidade de deformação plástica sem ruptura. Em redes iônicas, qualquer esforço que faça camadas de íons deslizar resulta em contatos de íons iguais (mesma carga) e forte repulsão. Isso impede deformação plástica e torna o material quebradiço e não dúctil.
Resposta
– A força de ligação iônica é uma atração eletrostática forte e não-direcional entre íons de cargas opostas, descrita por
– Ponto de fusão: elevado, pois exige muita energia para separar os íons na rede.
– Dureza: alta, porque as camadas iônicas não deslizam facilmente; entretanto, o material é frágil.
– Ductilidade: muito baixa (quase nula), já que o deslizamento de camadas leva à repulsão íon-íon e fratura.
– Dureza: alta, porque as camadas iônicas não deslizam facilmente; entretanto, o material é frágil.
– Ductilidade: muito baixa (quase nula), já que o deslizamento de camadas leva à repulsão íon-íon e fratura.