Demonstre a formação das ligações químicas para os seguintes agregados iônicos, indicando as estruturas de Lewis, a equação química e as cargas elétricas envolvidas no processo:
Passo 1
O enunciado pede que eu demonstre a formação das ligações químicas para o agregado iônico formado por cálcio e iodo — escrito como
— indicando (1) as estruturas de Lewis, (2) a(s) equação(ões) química(s) que descrevem a transferência de elétrons e a formação do composto iônico, e (3) as cargas elétricas envolvidas no processo.
Informações relevantes dadas ou imediatamente úteis: (cálcio) e
(iodo). Vou usar as propriedades mais importantes para formar ligações iônicas: número de elétrons de valência de cada átomo e a necessidade de completar octeto (quando aplicável).
Informações relevantes dadas ou imediatamente úteis:
Passo 2
Entendendo elétrons de valência e estrutura de Lewis (aulas rápidas, sem medo):
- “Elétrons de valência” são os elétrons na camada mais externa de um átomo; eles participam das ligações. Para os elementos do bloco principal, o número de elétrons de valência corresponde ao número do grupo na tabela periódica.
- Na representação de Lewis, cada elétron de valência é representado por um ponto (
) em volta do símbolo do elemento. A ideia é visualizar quem pode doar ou receber elétrons.
Aplicando isso aos nossos átomos: - Cálcio (
) está no grupo , portanto tem elétrons de valência. Vou representar esses dois elétrons como pontos: . - Iodo (
) está no grupo (ou elétrons de valência). Vou representar isso como .
Passo 3
Regra do octeto e tendência à formação iônica (explicação amigável):
- Átomos tendem a atingir uma configuração eletrônica estável (próxima de um gás nobre). Para muitos elementos do 2º e 17º grupo, isso significa completar
elétrons na camada externa — a chamada regra do octeto. - Cálcio, com
elétrons de valência, alcança uma configuração estável se perder esses elétrons e ficar com a camada anterior completa. Perder elétrons gera um cátion. Assim, tende a formar . - Iodo, com
elétrons de valência, ganha elétron para completar o octeto; ganhar um elétron transforma-o em um ânion .
Passo 4
Mostrando a transferência de elétrons em semirreações (metade da mágica):
- Para o cálcio (doação de elétrons):
Isto significa que um átomo de
doa
elétrons e fica com carga
.
- Para o iodo (aceitação de elétrons), cada átomo de
aceita elétron:
Como o cálcio doa dois elétrons, são necessárias duas unidades de iodo (duas vezes a segunda equação) para consumir os dois elétrons do cálcio.
Passo 5
Balanceando as semirreações para obter a equação global:
Somando as duas semirreações (uma de cálcio e duas de iodo) cancela-se os elétrons e obtém-se a reação de formação dos íons:
Somando as duas semirreações (uma de cálcio e duas de iodo) cancela-se os elétrons e obtém-se a reação de formação dos íons:
Somando:
Na prática, iodo elementar existe como molécula diatômica
. Escrevendo a reação com
fica mais habitual:
Mas atenção: a fórmula iônica reconhecida é formada pelos íons:
Passo 6
Desenhando as estruturas de Lewis antes e depois (mostrando as cargas):
- Átomos isolados (antes da transferência):
- Depois da transferência, o cálcio perde os dois pontos e vira um cátion sem elétrons de valência exibidos (configuração do gás nobre anterior):
- Cada iodo que ganhou um elétron passa a ter oito elétrons de valência; representamos o íon iodeto com todos os elétrons ao redor, dentro de colchetes, e a carga negativa:
Como houve transferência de
elétrons do
, formam-se dois íons
. O composto iônico resultante é escrito como
, que representa a neutralidade elétrica total (uma unidade de
compensada por duas unidades de
).
Passo 7
Interpretação final e tipo de ligação (resumo didático):
- O vínculo entre
e é iônico: ocorre por atração eletrostática entre cátion e ânions. - A estequiometria
aparece porque cada precisa ser neutralizado por duas cargas , ou seja, por dois . - Em estado sólido,
forma uma rede cristalina onde cada íon cálcio é cercado por ânions iodeto e vice-versa — energia de rede estabiliza o composto.