Demonstre a formação da ligação iônica entre os seguintes compostos: apresente a distribuição eletrônica e as fórmulas de Lewis.
(\mathrm{Al})+(\mathrm{Br})

Passo 1

O enunciado pede que eu demonstre a formação da ligação iônica entre \mathrm{Al} e \mathrm{Br}, apresentando:
  1. As distribuições eletrônicas (dos átomos neutros e dos íons envolvidos).
  2. As fórmulas de Lewis (representação dos elétrons de valência) que mostrem como ocorre a transferência de elétrons e a formação do composto iônico resultante.

    Informações dadas explicitamente: os dois elementos envolvidos são \mathrm{Al} (alumínio) e \mathrm{Br} (bromo). Não foram fornecidos outros dados no enunciado.

Passo 2

Primeiro passo prático: identificar quantos elétrons cada átomo tem (número atômico) e quantos são os elétrons de valência (os que participam da ligação).
  • O número atômico de \mathrm{Al} é 13 (ou seja, 13 elétrons no átomo neutro).
  • O número atômico de \mathrm{Br} é 35 (ou seja, 35 elétrons no átomo neutro).

    Vou usar essas informações para escrever as distribuições eletrônicas e descobrir quantos elétrons de valência cada átomo possui.

Passo 3

Explicando como montar a distribuição eletrônica (passo curto de teoria): escrevemos os níveis e subníveis ocupados até somar o número total de elétrons do átomo; os elétrons da camada mais externa (maior número quântico principal) são os elétrons de valência.

Aplicando para \mathrm{Al} ( Z=13):
\mathrm{Al}:\\\ 1s^2\\\ 2s^2\\\ 2p^6\\\ 3s^2\\\ 3p^1
Daí, os elétrons de valência de \mathrm{Al} são os do nível n=3: 3s^2\,3p^1\Rightarrow 3 elétrons de valência.

Aplicando para \mathrm{Br} ( Z=35): é comum usar a forma com gás nobre para ficar mais claro:
\mathrm{Br}:\\ [\mathrm{Ar}]\\\ 3d^{10}\\\ 4s^2\\\ 4p^5
Os elétrons de valência de \mathrm{Br} são os do nível n=4: 4s^2\,4p^5\Rightarrow 7 elétrons de valência.

Passo 4

Interpretação química simples e objetivo da regra do octeto (aqui explico de forma leve):
  • Metais como \mathrm{Al} tendem a perder elétrons para atingir a configuração eletrônica estável (a de um gás nobre). \mathrm{Al} tem 3 elétrons de valência; perdendo esses 3 fica com a configuração do gás nobre anterior.
  • Não-metais como \mathrm{Br} tendem a ganhar elétrons para completar o octeto (8 elétrons na camada externa). \mathrm{Br} tem 7 elétrons de valência; ganhando 1 elétron completa 8 (octeto).

    Portanto esperamos que \mathrm{Al} forme um cátion \mathrm{Al^{3+}} e que \mathrm{Br} forme um ânion \mathrm{Br^-}.

Passo 5

Agora escrevo as distribuições eletrônicas dos íons formados, explicando a regra prática de remoção/adição:
  • Para cátion, removemos elétrons a partir dos níveis de maior n (camada externa).
  • Para ânion, adicionamos elétrons ao mesmo nível de valência.

    Distribuições:
\mathrm{Al^{3+}}:\\\ 1s^2\\\ 2s^2\\\ 2p^6 \quad(\text{equivalente a }[\mathrm{Ne}])
Aqui removemos os três elétrons 3s^2\\\ 3p^1 do átomo neutro, sobrando a configuração do neônio.
\mathrm{Br^-}:\\ [\mathrm{Kr}] \quad(\text{ou, escrevendo explicitamente, }1s^2\\\ 2s^2\\\ 2p^6\\\ 3s^2\\\ 3p^6\\\ 3d^{10}\\\ 4s^2\\\ 4p^6)
Aqui \mathrm{Br} ganhou 1 elétron, completando o 4p e alcançando a configuração de criptônio [\mathrm{Kr}].

Passo 6

Representação de Lewis (teoria curta): em diagramas de Lewis representamos somente os elétrons de valência ao redor do símbolo do elemento. Pares de elétrons são normalmente mostrados como dois pontos ou um par.
  • \mathrm{Al} neutro tem 3 elétrons de valência: Lewis com três pontos ao redor de \mathrm{Al}.
  • \mathrm{Br} neutro tem 7 elétrons de valência: Lewis com três pares (seis elétrons) + um elétron isolado.

    Escrevendo isso de forma compacta (apenas contagem de valência):
\mathrm{Al}:\\ \text{3 elétrons de valência}éê
\mathrm{Br}:\\ \text{7 elétrons de valência}éê

Passo 7

Mostrando a transferência de elétrons (o cerne da ligação iônica) com uma equação simples:
\mathrm{Al} + 3\,\mathrm{Br} \longrightarrow \mathrm{Al^{3+}} + 3\,\mathrm{Br^-}
Explicando: cada átomo de \mathrm{Br} aceita 1 elétron; o átomo de \mathrm{Al} doa os seus 3 elétrons de valência, um para cada \mathrm{Br}. Isso gera três íons \mathrm{Br^-} e um íon \mathrm{Al^{3+}}. A atração eletrostática entre \mathrm{Al^{3+}} e três \mathrm{Br^-} forma o composto iônico neutro cuja fórmula empírica é \mathrm{AlBr_3}.

Passo 8

Fórmulas de Lewis finais para os íons no composto iônico (representação típica):
  • O cátion \mathrm{Al^{3+}} não possui elétrons de valência na representação de Lewis (porque doou os 3 elétrons). Costuma-se mostrar apenas \mathrm{Al^{3+}} sem pontos ao redor.
  • Cada ânion \mathrm{Br^-} tem oito elétrons de valência (quatro pares). Em Lewis representa-se frequentemente como [\mathrm{Br}:\!:\!:\!:]^{-} — isto é, o símbolo \mathrm{Br} cercado por quatro pares de elétrons e com carga negativa.

    Colocando juntos, a representação qualitativa do íon composto é:
\mathrm{Al^{3+}}\quad \text{e três vezes}\quad [\mathrm{Br}:\!:\!:\!:]^{-}ê
Esses íons se organizam em retículo iônico no sólido, mas para a química da prova basta saber que a fórmula neutra resultante é \mathrm{AlBr_3}.

Resposta

\mathrm{Al}:\\\ 1s^2\\\ 2s^2\\\ 2p^6\\\ 3s^2\\\ 3p^1 (3 elétrons de valência) \
\mathrm{Al^{3+}}:\\\ 1s^2\\\ 2s^2\\\ 2p^6 (sem elétrons de valência na representação de Lewis; cátion) \
\mathrm{Br}:\\ [\mathrm{Ar}]\\\ 3d^{10}\\\ 4s^2\\\ 4p^5 (7 elétrons de valência) \
\mathrm{Br^-}:\\ [\mathrm{Kr}] (8 elétrons de valência; representado em Lewis como [\mathrm{Br}:\!:\!:\!:]^{-}, quatro pares) \
Fórmula do composto iônico formada: \mathrm{AlBr_3} (um \mathrm{Al^{3+}} ligado a três \mathrm{Br^-}).

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