Completa a tabela
Composto Tipo de sólido Tipo de ligação Forças Intermoleculares Propriedades Físicas
\mathrm{Na}_{2} \mathrm{SO}_{4}
Grafite
Ca
Ácido benzoico ( \mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{5} \mathrm{COOH} )
\mathrm{CaF}_{2}
Si dopado com P
\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{s})

Passo 1

O que o enunciado pede: completar a tabela com quatro informações para cada composto:
  • Tipo de sólido;
  • Tipo de ligação (o que mantém as unidades unidas);
  • Forças intermoleculares (ou inter-estruturais, o que explica propriedades macroscópicas);
  • Propriedades físicas relevantes (ponto de fusão/solubilidade/condutividade/dureza/estado, comportamento com água, etc.).
Compostos dados (vou usar exatamente as fórmulas do enunciado):
\mathrm{Na_2SO_4}
Grafite (carbono, forma alotrópica)
Ca (cálcio metálico)
Ácido benzoico \mathrm{C_6H_5COOH}
\mathrm{CaF_2}
Si dopado com P (silício com dopante fósforo)
\mathrm{H_2O}(\mathrm{s}) (gelo)

Passo 2

Antes de começar a preencher: conceitos-chave (explicação didática, sem pular etapas).
  • “Tipo de sólido” é a classificação macroscópica: sólidos iónicos (sais), metálicos, covalentes em rede, moleculares (ou moleculares cristalinos), e sólidos de tipo van der Waals. Cada um tem características típicas.
  • “Tipo de ligação” refere-se às ligações que unem átomos ou íons: ligação iônica (transferência de elétrons e atração eletrostática entre cátions e ânions), ligação covalente (compartilhamento de elétrons), e ligação metálica (átomos positivos imersos em um “mar” de elétrons delocalizados).
  • “Forças intermoleculares” (ou inter-rede): para sólidos moleculares são forças como ligações de hidrogênio (fortes entre moléculas), dipolo–dipolo, e forças de London (dispersão). Em sólidos iônicos são forças eletrostáticas fortes entre íons; em redes covalentes são as próprias ligações covalentes dirigindo propriedades; em metais, as forças metálicas (ligação metálica) controlam condutividade e maleabilidade.
  • Propriedades típicas por tipo (resumo prático):
    • Sólidos iônicos: ponto de fusão alto, duros e quebradiços, conduzem eletricidade quando fundidos ou em solução, solúveis em água tipicamente (varia).
    • Sólidos metálicos: condutividade elétrica/ térmica alta, maleáveis/ducteis, brilho metálico.
    • Redes covalentes (ex.: diamante, grafite em plano): ponto de fusão muito alto, muito duros (ou anisotrópicos no caso da grafite), geralmente não conduzem (exceto grafite e alguns semicondutores).
    • Sólidos moleculares: pontos de fusão baixos a moderados (dependendo da força de H-bond), geralmente insolúveis em água se apolares, maus condutores elétricos.
  • Dica prática para identificar: elementos metálicos + não-metálicos → tendem a formar compostos iônicos; moléculas orgânicas com grupos \mathrm{–OH} ou \mathrm{–COOH} → fortes H‑bonds; elemento puro formado só por não-metais com ligação covalente extensa → rede covalente (ex.: grafite, Si).

Passo 3

Como vou decidir para cada composto: observo constituintes (metal vs não-metal), existência de íons conhecidos (ex.: \mathrm{SO_4^{2-}}), estrutura típica (grafite é estrutura em camadas), presença de grupo funcional que faz H‑bond ( \mathrm{COOH}), e se há dopagem eletrônica (Si dopado com P → semicondutor tipo n). Agora aplico isso composto por composto, explicando passo a passo.

Passo 4

Análise:
  • Composição: \mathrm{Na} (metal alcalino) e \mathrm{SO_4^{2-}} (ânion poliatômico). Metal + ânion → rede iônica.
  • Tipo de ligação: ligação iônica entre \mathrm{Na^+} e \mathrm{SO_4^{2-}}. Dentro do ânion \mathrm{SO_4^{2-}} há ligações covalentes S–O com ressonância — mas a ligação que mantém o sólido é iônica.
  • Forças intermoleculares/inter-estruturais: fortes interações eletrostáticas íon–íon (energia de rede iônica elevada).
  • Propriedades físicas: ponto de fusão alto (sólido cristalino), solúvel em água (solubilidade apreciável), não conduz eletricidade no estado sólido (íons fixos), conduz quando fundido ou em solução aquosa (íons livres), duro e quebradiço típica de sais cristalinos.
    (Resumo compacto será colocado na resposta final.)

Passo 5

Análise:
  • Natureza: forma alotrópica do carbono com átomos ligados por ligações covalentes em planos hexagonais; planos empilhados mantidos por forças fracas.
  • Tipo de sólido: rede covalente em camadas (covalente intracamada / fraca intercamada).
  • Tipo de ligação: covalente \mathrm{C–C} sp ^2 dentro dos planos; entre planos, ligações fracas do tipo forças de London (van der Waals). Existe delocalização eletrônica ( \pi-eletrons) ao longo dos planos.
  • Forças intermoleculares: fortes ligações covalentes dentro das camadas; fracas forças de dispersão (van der Waals) entre camadas.
  • Propriedades físicas: bom condutor elétrico ao longo dos planos (devido a elétrons \pi deslocalizados), macio/slippery (camadas deslizam), alto ponto de sublimação/modalmente muito elevado (devido às ligações intracamada fortes), insolúvel em água, forma um sólido negro / brilhante nos planos, anisotrópico (propriedades diferentes na direção paralela/normal aos planos).

Passo 6

Análise:
  • Natureza: elemento metálico (metal alcalino-terroso).
  • Tipo de sólido: sólido metálico.
  • Tipo de ligação: ligação metálica — cátions \mathrm{Ca^{2+}} no retículo imersos num “mar” de elétrons deslocalizados.
  • Forças intermoleculares/inter-estruturais: atração eletrostática entre os núcleos positivos (íonizados) e o mar de elétrons (ligação metálica).
  • Propriedades físicas: bom condutor elétrico e térmico, maleável e dúctil (característica metálica), brilho metálico, sólido à temperatura ambiente, reage com água (lenta) formando \mathrm{Ca(OH)_2} e \mathrm{H_2} — isso indica reatividade; ponto de fusão relativamente alto para um metal leve, mas menor que muitos metais de transição.

Passo 7

Análise:
  • Composição: molécula orgânica com grupo funcional carboxílico \mathrm{–COOH}.
  • Tipo de sólido: sólido molecular cristalino (moléculas neutras organizadas em rede molecular).
  • Tipo de ligação: ligações covalentes intramoleculares (na própria molécula \mathrm{C–C}, \mathrm{C–H}, \mathrm{C=O}, \mathrm{O–H}); entre moléculas, ligações intermoleculares do tipo hidrogênio entre os grupos \mathrm{–COOH} (formação frequente de dímeros por ponte de H).
  • Forças intermoleculares: fortes ligações de hidrogênio (entre \mathrm{O–H} de um e o oxigênio carbonílico de outro), além de dipolo–dipolo e forças de dispersão.
  • Propriedades físicas: sólido cristalino (ponto de fusão moderadamente alto para um composto molecular, cerca de 122^\circ\mathrm{C} — consequência de H‑bond); pouca condutividade elétrica (não conduz); solubilidade baixa em água fria, aumenta em água quente e é solúvel em solventes orgânicos; forma cristais, relativamente quebradiço.

Passo 8

Análise:
  • Composição: \mathrm{Ca^{2+}} (metal) e \mathrm{F^-} (ânion haleto) → composto iônico clássico (fluorita).
  • Tipo de sólido: sólido iônico cristalino (estrutura tipo fluorita).
  • Tipo de ligação: ligação iônica entre \mathrm{Ca^{2+}} e \mathrm{F^-}.
  • Forças intermoleculares/inter-estruturais: fortes forças eletrostáticas íon–íon (forte energia de rede).
  • Propriedades físicas: ponto de fusão alto, sólido duro e quebradiço; condutividade elétrica nula no estado sólido (íons fixos), conduz quando fundido; solubilidade em água muito baixa (praticamente insolúvel / pouco solúvel), transparente quando cristalino (usado em óptica), alta rigidez.

Passo 9

Análise:
  • Natureza: silício é um semicondutor por ser uma rede covalente com estrutura de rede (tipo diamante) e banda proibida; dopagem com fósforo § fornece elétrons adicionais (doadores) → semicondutor tipo n.
  • Tipo de sólido: rede covalente (sólido covalente) / cristal semicondutor.
  • Tipo de ligação: ligações covalentes \mathrm{Si–Si} na rede; fósforo substitui um átomo de Si e fornece um elétron extra que fica relativamente livre para condução.
  • Forças intermoleculares/inter-estruturais: fortes ligações covalentes que definem a rede; efeitos eletrônicos (bandas) controlam condutividade.
  • Propriedades físicas: condutividade elétrica moderada que aumenta com temperatura; com dopagem de P (n-type) a condutividade aumenta em relação ao Si intrínseco; não metálico (não maleável), duro e quebradiço; ponto de fusão alto (próprio de redes covalentes).

Passo 10

Análise:
  • Composição: moléculas neutras \mathrm{H_2O}.
  • Tipo de sólido: sólido molecular cristalino (rede de moléculas unidas por H‑bonds) — gelo apresenta estrutura cristalina hexagonal típica (gelo Ih) em condições normais.
  • Tipo de ligação: ligações covalentes intramoleculares \mathrm{O–H} na molécula; entre moléculas, forte ligação de hidrogênio \mathrm{O–H\cdots O}.
  • Forças intermoleculares: extensa rede de ligações de hidrogênio (principal responsável pelas propriedades do gelo).
  • Propriedades físicas: ponto de fusão 0^\circ\mathrm{C} (à pressão atmosférica), gelo menos denso que a água líquida (por isso flutua) devido à estrutura aberta formada pelos H‑bonds; isolante elétrico (água pura sólida é pobre condutora); quebradiço; transparente/branco dependendo de impurezas/bolhas.

Passo 11

Resumo do raciocínio utilizado para cada linha (breve): identificar se há íons (iônico), se é elemento metálico (metálico), se é molécula orgânica com H-bond ( \mathrm{COOH} ou \mathrm{OH} → molecular com H‑bond), se é rede covalente (átomos do mesmo tipo formando rede extensa como grafite e Si) e, no caso de dopagem, relacionar com semicondutividade. Isso é o que usei para preencher a tabela abaixo.

Resposta

\mathrm{Na_2SO_4} — Tipo de sólido: sólido iônico cristalino. Tipo de ligação: ligação iônica entre \mathrm{Na^+} e \mathrm{SO_4^{2-}} (com ligações covalentes no ânion). Forças intermoleculares: fortes interações eletrostáticas íon–íon (alta energia de rede). Propriedades físicas: ponto de fusão alto, cristalino, solúvel em água (conduz eletricidade quando fundido ou em solução), duro e quebradiço.
Grafite — Tipo de sólido: rede covalente em camadas (covalente intracamada / camadas ligadas por forças fracas). Tipo de ligação: ligações covalentes \mathrm{C–C} sp ^2 dentro dos planos; forças de van der Waals (dispersão) entre planos. Forças intermoleculares: covalente forte intraplano e fracas forças de dispersão interplano; delocalização de elétrons \pi. Propriedades físicas: bom condutor elétrico ao longo dos planos, macio/escorregadio (camadas deslizam), insolúvel em água, alto ponto de sublimação, anisotrópico.
Ca — Tipo de sólido: sólido metálico. Tipo de ligação: ligação metálica (íons positivos imersos em mar de elétrons). Forças intermoleculares: atração metal‑elétrons delocalizados (ligação metálica). Propriedades físicas: condutor elétrico e térmico, maleável/ductil, brilho metálico, sólido à temperatura ambiente, reativo com água (forma \mathrm{Ca(OH)_2} e \mathrm{H_2}).
\mathrm{C_6H_5COOH} (ácido benzoico) — Tipo de sólido: sólido molecular cristalino. Tipo de ligação: ligações covalentes intramoleculares; entre moléculas, pontes de hidrogênio (formação de dímeros). Forças intermoleculares: ligações de hidrogênio fortes, dipolo–dipolo e dispersão. Propriedades físicas: cristalino, ponto de fusão relativamente alto para um molecular (≈ 122^\circ\mathrm{C}), pouco solúvel em água fria (mais solúvel em quente), não conduz eletricidade.
\mathrm{CaF_2} — Tipo de sólido: sólido iônico cristalino (estrutura fluorita). Tipo de ligação: ligação iônica entre \mathrm{Ca^{2+}} e \mathrm{F^-}. Forças intermoleculares: fortes interações íon–íon (alta energia de rede). Propriedades físicas: ponto de fusão alto, duro e quebradiço, condutor somente quando fundido (ou em solução), praticamente insolúvel em água.
Si dopado com P — Tipo de sólido: rede covalente (cristal semicondutor). Tipo de ligação: ligações covalentes \mathrm{Si–Si} na rede; dopante P atua como doador de elétrons. Forças intermoleculares: ligações covalentes fortes (estruturas de banda controlam condutividade). Propriedades físicas: semicondutor tipo n (a dopagem com P aumenta condutividade fornecendo elétrons), duro e quebradiço, ponto de fusão alto, condutividade dependente de dopagem e temperatura.
\mathrm{H_2O}(\mathrm{s}) (gelo) — Tipo de sólido: sólido molecular cristalino (rede ordenada de moléculas). Tipo de ligação: ligações covalentes intramoleculares \mathrm{O–H}; ligações intermoleculares por hidrogênio ( \mathrm{O–H\cdots O}). Forças intermoleculares: extensa rede de ligações de hidrogênio. Propriedades físicas: ponto de fusão 0^\circ\mathrm{C} (à pressão atmosférica), gelo é menos denso que água líquida (flutua), isolante elétrico (água pura), quebradiço, estrutura cristalina hexagonal típica.

Exercícios relacionados