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:
(\mathrm{Ca}+\mathrm{I})

Passo 1

O enunciado pede que eu demonstre a formação das ligações químicas para o agregado iônico formado por cálcio e iodo — escrito como (\mathrm{Ca}+\mathrm{I}) — 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: \mathrm{Ca} (cálcio) e \mathrm{I} (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).

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 ( \bullet ) em volta do símbolo do elemento. A ideia é visualizar quem pode doar ou receber elétrons.
    Aplicando isso aos nossos átomos:
  • Cálcio ( \mathrm{Ca}) está no grupo \,2, portanto tem \,2 elétrons de valência. Vou representar esses dois elétrons como pontos: \mathrm{Ca}:\bullet\bullet.
  • Iodo ( \mathrm{I}) está no grupo \,17 (ou \,7 elétrons de valência). Vou representar isso como \mathrm{I}:\bullet\bullet\bullet\bullet\bullet\bullet\bullet.

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 \,8 elétrons na camada externa — a chamada regra do octeto.
  • Cálcio, com \,2 elétrons de valência, alcança uma configuração estável se perder esses \,2 elétrons e ficar com a camada anterior completa. Perder elétrons gera um cátion. Assim, \mathrm{Ca} tende a formar \mathrm{Ca}^{2+}.
  • Iodo, com \,7 elétrons de valência, ganha \,1 elétron para completar o octeto; ganhar um elétron transforma-o em um ânion \mathrm{I}^{-}.

Passo 4

Mostrando a transferência de elétrons em semirreações (metade da mágica):
  • Para o cálcio (doação de elétrons):
\mathrm{Ca} \longrightarrow \mathrm{Ca}^{2+} + 2e^{-}
Isto significa que um átomo de \mathrm{Ca} doa \,2 elétrons e fica com carga +2.
  • Para o iodo (aceitação de elétrons), cada átomo de \mathrm{I} aceita \,1 elétron:
\mathrm{I} + e^{-} \longrightarrow \mathrm{I}^{-}
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:
\mathrm{Ca} \longrightarrow \mathrm{Ca}^{2+} + 2e^{-}
2\mathrm{I} + 2e^{-} \longrightarrow 2\mathrm{I}^{-}
Somando:
\mathrm{Ca} + 2\mathrm{I} \longrightarrow \mathrm{Ca}^{2+} + 2\mathrm{I}^{-}
Na prática, iodo elementar existe como molécula diatômica \mathrm{I}_2. Escrevendo a reação com \mathrm{I}_2 fica mais habitual:
\mathrm{Ca} + \mathrm{I}_2 \longrightarrow \mathrm{CaI}_2
Mas atenção: a fórmula iônica reconhecida é formada pelos íons:
\mathrm{Ca}^{2+} + 2\mathrm{I}^{-} \longrightarrow \mathrm{CaI}_2

Passo 6

Desenhando as estruturas de Lewis antes e depois (mostrando as cargas):
  • Átomos isolados (antes da transferência):
\mathrm{Ca}:\bullet\bullet
\mathrm{I}:\bullet\bullet\bullet\bullet\bullet\bullet\bullet
  • Depois da transferência, o cálcio perde os dois pontos e vira um cátion sem elétrons de valência exibidos (configuração do gás nobre anterior):
\mathrm{Ca}^{2+}
  • 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:
[\mathrm{I}:\bullet\bullet\bullet\bullet\bullet\bullet\bullet\bullet]^{-}
Como houve transferência de \,2 elétrons do \mathrm{Ca}, formam-se dois íons \mathrm{I}^{-}. O composto iônico resultante é escrito como \mathrm{CaI}_2, que representa a neutralidade elétrica total (uma unidade de \mathrm{Ca}^{2+} compensada por duas unidades de \mathrm{I}^{-}).

Passo 7

Interpretação final e tipo de ligação (resumo didático):
  • O vínculo entre \mathrm{Ca}^{2+} e \mathrm{I}^{-} é iônico: ocorre por atração eletrostática entre cátion e ânions.
  • A estequiometria \mathrm{CaI}_2 aparece porque cada \mathrm{Ca}^{2+} precisa ser neutralizado por duas cargas -1, ou seja, por dois \mathrm{I}^{-}.
  • Em estado sólido, \mathrm{CaI}_2 forma uma rede cristalina onde cada íon cálcio é cercado por ânions iodeto e vice-versa — energia de rede estabiliza o composto.

Resposta

\mathrm{Ca}:\bullet\bullet e \mathrm{I}:\bullet\bullet\bullet\bullet\bullet\bullet\bullet
\mathrm{Ca} \longrightarrow \mathrm{Ca}^{2+} + 2e^{-}
\mathrm{I} + e^{-} \longrightarrow \mathrm{I}^{-} (duas vezes)
\mathrm{Ca} + 2\mathrm{I} \longrightarrow \mathrm{Ca}^{2+} + 2\mathrm{I}^{-}
[\mathrm{I}:\bullet\bullet\bullet\bullet\bullet\bullet\bullet\bullet]^{-} e \mathrm{Ca}^{2+}
\mathrm{Ca}^{2+} + 2\mathrm{I}^{-} \longrightarrow \mathrm{CaI}_2

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