Compare a formação de compostos iônicos entre os seguintes pares de elementos:
Al e Cl
Explique como a diferença na carga dos íons influencia a proporção de átomos na fórmula química final.

Passo 1

O que o enunciado pede:
  • Comparar como se formam compostos iônicos entre os elementos Al e Cl.
  • Explicar como a diferença nas cargas dos íons influencia a proporção de átomos na fórmula química final.
Informações relevantes (dados que vamos usar):
  • Alumínio (Al) e cloro (Cl) são elementos que formam íons ao ganhar/perder elétrons.
  • Para construir a fórmula do composto iônico, o resultado deve ser eletricamente neutro (soma das cargas zero).

Passo 2

Entendendo os elétrons de valência (por que cada um forma o íon que forma).
  • O número atômico do alumínio é 13. A configuração eletrônica externa é \mathrm{3s^2\,3p^1}. Ou seja, o alumínio tem 3 elétrons de valência.
  • O número atômico do cloro é 17. A configuração eletrônica externa é \mathrm{3s^2\,3p^5}. Ou seja, o cloro tem 7 elétrons de valência.
Explicação didática: átomos “gostam” de atingir estrutura de gás nobre (regra do octeto) — completar ou esvaziar a camada externa para ter 8 elétrons (ou 2 para camadas muito pequenas). Para isso, metais tendem a perder elétrons e não metais tendem a ganhar.

Passo 3

Como cada átomo alcança configuração estável (formação de íons).
  • Alumínio ( \mathrm{Al}) pode perder os 3 elétrons de valência para ficar com a configuração do néon. A perda de 3 elétrons gera o cátion \mathrm{Al^{3+}}.
    \mathrm{Al} \rightarrow \mathrm{Al^{3+}} + 3\,e^-
    Interpretação: o átomo perdeu 3 elétrons; por isso sua carga é +3.
  • Cloro ( \mathrm{Cl}) pode ganhar 1 elétron para completar o octeto e formar o ânion \mathrm{Cl^-}.
    \mathrm{Cl} + e^- \rightarrow \mathrm{Cl^-}
    Interpretação: o átomo ganhou 1 elétron; por isso sua carga é -1.

Passo 4

Regras para montar a fórmula iônica (neutralidade elétrica).
  • Regra fundamental: o composto iônico, como um todo, deve ser neutro. A soma algébrica das cargas dos íons na fórmula deve ser zero.
  • Método prático (matemático): escolher inteiros x e y (número de cátions e ânions) tais que x\cdot(q_{\text{cátion}}) + y\cdot(q_{\text{ânion}}) = 0.áâAqui q_{\text{cátion}}á é a carga numérica do cátion (positiva) e q_{\text{ânion}}â é a carga do ânion (negativa).
Aplicando a \mathrm{Al^{3+}} e \mathrm{Cl^-}:
  • q_{\text{cátion}} = +3á para \mathrm{Al^{3+}}.
  • q_{\text{ânion}} = -1â para \mathrm{Cl^-}.
Então queremos x e y com
x\cdot(+3) + y\cdot(-1) = 0.
Isto é
3x - y = 0 \quad\Rightarrow\quad y = 3x.
O menor par de inteiros positivos que satisfaz é x=1 e y=3.

Passo 5

Concluir a fórmula a partir da razão encontrada.
  • Com x=1 e y=3 a fórmula contém 1 átomo de alumínio para cada 3 átomos de cloro.
  • Escrevendo a fórmula química no menor número inteiro de átomos: \mathrm{AlCl_3}.
  • Em forma de reação íonica ilustrativa: \mathrm{Al^{3+}} + 3\,\mathrm{Cl^-} \rightarrow \mathrm{AlCl_3}.
Didaticamente: três \mathrm{Cl^-} com carga total -3 neutralizam um \mathrm{Al^{3+}} com carga +3.

Passo 6

Interpretação física e observações práticas (por que a proporção importa).
  • A fórmula \mathrm{AlCl_3} representa a razão estequiométrica mínima (razão inteira mais simples) entre íons no retículo iônico; na rede cristalina real haverá muitos íons, mas sempre na proporção 1{:}3.
  • Regra curta para usar na prova (fácil e rápida):
    1. Determine as cargas dos íons (Ex.: \mathrm{Al^{3+}}, \mathrm{Cl^-}).
    2. Use os valores absolutos das cargas e faça o “cruzamento” ou calcule o mínimo múltiplo comum para obter a menor razão inteira.
    3. Simplifique se possível (ex.: se obtiver 2 e 2, divide por 2 e escreve 1{:}1).

Passo 7

Exemplos rápidos para fixar (aplicando a mesma ideia):
  • \mathrm{Mg^{2+}} com \mathrm{Cl^-}: cargas +2 e -1 → razão 1{:}2 → fórmula \mathrm{MgCl_2}.
  • \mathrm{Na^+} com \mathrm{O^{2-}}: cargas +1 e -2 → razão 2{:}1 → fórmula \mathrm{Na_2O}.
  • \mathrm{Fe^{3+}} com \mathrm{O^{2-}}: cargas +3 e -2 → LCM é 6 → dois Fe ( 2\times+3=+6) e três O ( 3\times-2=-6) → \mathrm{Fe_2O_3}.

Passo 8

Resumo curto e encorajamento:
  • Para o par pedido (Al e Cl) a combinação iônica mais simples e neutra é \mathrm{AlCl_3}.
  • A diferença nas cargas força a escolha de uma proporção que zere a soma das cargas; por isso um cátion com carga maior em módulo precisa de mais ânions (ou vice-versa) até que as cargas somem zero.
  • Você consegue! Na prova, basta identificar as cargas e aplicar o método do cruzamento/LCM rapidinho.

Resposta

\mathrm{AlCl_3}.
A diferença de cargas ( \mathrm{Al^{3+}} vs \mathrm{Cl^-}) obriga a combinação de 1 alumínio com 3 cloros para que +3 e 3\times(-1) se anulem, resultando em um composto eletricamente neutro.

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