Compare a formação de compostos iônicos entre os seguintes pares de elementos:
Na e Cl

Passo 1

O enunciado pede que eu compare a formação de compostos iônicos entre os elementos fornecidos. Informações relevantes (dados conhecidos sobre os elementos):
  • Os elementos são \mathrm{Na} e \mathrm{Cl}.
  • Números atômicos (informação padrão usada): \mathrm{Na} tem Z=11 e \mathrm{Cl} tem Z=17.
  • O objetivo é descrever como ocorre a formação do composto iônico entre esses dois átomos, indicar as espécies iônicas formadas, a fórmula do composto e comentar aspectos energéticos/estruturais que expliquem por que esse composto existe.

Passo 2

Eletronicamente: como cada átomo alcança estabilidade por transferência de elétrons
  • Configuração eletrônica (forma completa e abreviada):
    • \mathrm{Na}:\;1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^1 (ou abreviado [\mathrm{Ne}]\,3s^1).
    • \mathrm{Cl}:\;1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5 (ou abreviado [\mathrm{Ne}]\,3s^2\,3p^5).
  • O que isso significa em palavras simples:
    • \mathrm{Na} tem um elétron sozinho na camada \,3s. Perder esse elétron deixa a configuração do gás nobre precedente ( [\mathrm{Ne}]), que é uma configuração estável.
    • \mathrm{Cl} tem falta de um elétron para completar a camada \,3p e atingir a configuração do gás nobre seguinte ( [\mathrm{Ar}]). Ganhar um elétron torna \mathrm{Cl} mais estável.
  • Conclusão prática: é favorável que \mathrm{Na} perca um elétron e \mathrm{Cl} ganhe esse elétron. Assim formam-se os íons \mathrm{Na}^+ e \mathrm{Cl}^-.

Passo 3

Reações elementares envolvidas (etapas e conceitos energéticos básicos)
  • Transferência de elétron do sódio: \mathrm{Na} \longrightarrow \mathrm{Na}^+ + e^- \quad\text{(custo: energia de ionização, } \mathrm{IE}_1\text{)}çãExplicação: a primeira energia de ionização ( \mathrm{IE}_1) é a energia necessária para remover um elétron de um átomo neutro. Para \mathrm{Na} isso é relativamente baixo (é um metal alcalino).
  • Ganho de elétron pelo cloro: \mathrm{Cl} + e^- \longrightarrow \mathrm{Cl}^- \quad\text{(libera: afinidade eletrônica, } \mathrm{EA}\text{)}ôExplicação: afinidade eletrônica ( \mathrm{EA}) é a energia liberada quando o átomo aceita um elétron. Para \mathrm{Cl} é bastante favorável.
  • Formação do retículo iônico (ligação eletrostática): \mathrm{Na}^+ + \mathrm{Cl}^- \longrightarrow \mathrm{NaCl(s)} \quad\text{(libera muita energia: energia reticular)}Explicação: quando íons de sinais opostos se juntam para formar o cristal, a forte atração eletrostática libera energia (energia reticular). Essa liberação compensa o custo inicial de ionização e torna o processo global energeticamente favorável.
  • Regra prática (Born–Haber qualitativo): o processo total de formar \mathrm{NaCl} gasoso a partir dos elementos costuma ser exotérmico porque a energia reticular é grande o suficiente para superar a \mathrm{IE}_1 do \mathrm{Na}.

Passo 4

Cargas, fórmula e representante do composto formado
  • Cargas típicas após transferência:
    • \mathrm{Na} perde um elétron → \mathrm{Na}^+.
    • \mathrm{Cl} ganha um elétron → \mathrm{Cl}^-.
  • Como equilibrar cargas para escrever a fórmula: um cátion +1 e um ânion -1 se combinam numa razão 1:1.
  • Fórmula do composto iônico resultante: \mathrm{NaCl}
  • Representação por pontos de Lewis (síntese visual rápida):
    • \mathrm{Na}:\; \bullet (um elétron de valência)
    • \mathrm{Cl}:\; \bullet\bullet\bullet\bullet\bullet (sete elétrons de valência)
    • Após transferência: \mathrm{Na}^+ [\;] e \mathrm{Cl}^- [\cdot\cdot\cdot\cdot] (com octeto completo).

Passo 5

Estrutura cristalina e propriedades macroscópicas (por que o composto tem aquelas propriedades)
  • Estrutura: \mathrm{NaCl} cristaliza no tipo “sal-gema” (estrutura cúbica de face centrada com coordenação 6:6). Em palavras: cada \mathrm{Na}^+ fica rodeado por seis \mathrm{Cl}^- e vice-versa.
  • Origem das propriedades:
    • Alto ponto de fusão e ebulição: devido à forte atração eletrostática entre íons (energia reticular grande).
    • Dureza e fragilidade: redes iônicas são rígidas; ao aplicar força, planos de íons iguais podem ficar alinhados e as repulsões entre íons de mesmo sinal tornam o cristal fraturado (fragilidade).
    • Solubilidade em água e condutividade: em água, a interação com dipolos solvatantes separa os íons → solução condutora. No estado sólido não conduz (íons fixos), mas fundido ou em solução sim.
  • Expressão simples da interação coulômbica entre dois íons: E \propto \frac{z^+ z^-}{r}onde z^+ e z^- são as cargas dos íons e r é a distância entre eles. Para \mathrm{Na}^+ e \mathrm{Cl}^- temos z^+=+1 e z^-=-1.

Passo 6

Como responder isso numa prova — passo a passo curto e direto (o que escrever para garantir pontos)
  1. Escreva as configurações eletrônicas e identifique elétrons de valência: \mathrm{Na}:\;[\mathrm{Ne}]\,3s^1,\qquad \mathrm{Cl}:\;[\mathrm{Ne}]\,3s^2\,3p^5.
  2. Declare a transferência de elétron e os íons formados: \mathrm{Na}\to\mathrm{Na}^+ + e^-,\qquad \mathrm{Cl}+e^-\to\mathrm{Cl}^-.
  3. Escreva a fórmula do composto e a justifique (razão das cargas): \mathrm{Na}^+ + \mathrm{Cl}^- \longrightarrow \mathrm{NaCl}.
  4. Comente a favorabilidade energética em termos qualitativos (IE baixo do \mathrm{Na}, EA favorável do \mathrm{Cl}, energia reticular grande).
  5. Mencione estrutura cristalina e propriedades macroscópicas relevantes (alto ponto de fusão, solubilidade, condução quando fundido/solução).
    Essa sequência garante que o examinador veja raciocínio completo e organizado.

Passo 7

Exemplo rápido visual (como desenhar no rascunho da prova)
  • Desenhe \mathrm{Na} com um ponto e \mathrm{Cl} com sete pontos (Lewis). Setinha do ponto do \mathrm{Na} indo para \mathrm{Cl}. Ao lado escreva \mathrm{Na}^+ e \mathrm{Cl}^-. Embaixo escreva \mathrm{NaCl} e um comentário: “formação por atração eletrostática; cristal iônico tipo NaCl; alto ponto de fusão”.

Passo 8

Resumo didático rápido e encorajador
  • Em uma frase prática: o sódio doa um elétron para o cloro; formam-se \mathrm{Na}^+ e \mathrm{Cl}^-; a forte atração entre esses íons gera o composto iônico \mathrm{NaCl} com propriedades típicas de sais iônicos.
  • Você consegue: seguir os passos de cima na prova e ganhar os pontos explicando transferência, carga, fórmula e propriedades. Vai dar certo!

Resposta

A formação entre \mathrm{Na} e \mathrm{Cl} ocorre por transferência de um elétron de \mathrm{Na} para \mathrm{Cl}, formando \mathrm{Na}^+ e \mathrm{Cl}^- e o composto iônico \mathrm{NaCl}.
A ligação é eletrostática (energia reticular grande), a razão é 1:1 (fórmula \mathrm{NaCl}), estrutura cristalina tipo sal-gema (coordenação 6:6), e o composto apresenta alto ponto de fusão, é solúvel em água e conduz eletricidade quando fundido ou em solução.

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