Descreva e explique com base nas características de cada ligação interatômica primária, as principais propriedades (elétricas e mecânicas etc.) de materiais que são constituidos exclusivamente de ligações iónicas. Dê um exemplo de um material de cada tipo. (14,0 pontos)

Passo 1

O enunciado pede para usarmos as características da ligação iônica (transferência quase completa de elétrons e força eletrostática de Coulomb entre íons) para explicar as propriedades macroscópicas típicas desses materiais, sobretudo as propriedades mecânicas (dureza, fragilidade, ponto de fusão) e elétricas (condutividade em fase sólida e fundida). No final, devemos dar ao menos um exemplo de material iônico.

Passo 2

Ligação iônica surge quando um átomo de baixa energia de ionização (metálico) doa elétrons para um átomo de alta afinidade eletrônica (não-metálico), formando cátion e ânion que se atraem fortemente segundo a lei de Coulomb. Essa atração F = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\,\frac{|q_+\,q_-|}{r^2} resulta em um retículo cristalino rígido e fortemente ligado, com alta energia reticular.

Passo 3

O retículo fortemente ligado confere aos sólidos iônicos:
  • Elevado ponto de fusão e ebulição, pois é preciso fornecer muita energia para superar as forças coulômbicas;
  • Alta dureza (resistência à compressão), pois íons de carga oposta formam uma malha rígida;
  • Fragilidade e baixa ductilidade: sob esforço cortante há deslocamento de planos de íons iguais em choque (cátion–cátion ou ânion–ânion), causando repulsão e fratura repentina.

Passo 4

No estado sólido, os íons estão presos no retículo e não há portadores livres de carga, logo a condutividade elétrica é praticamente nula (isolante). Quando fundidos ou dissolvidos em água, os íons ficam livres para migrar, e o material passa a conduzir corrente (eletrolítico). A condutividade térmica é moderada a baixa, pois a transferência de energia ocorre por vibrações cristalinas e não por elétrons livres.

Passo 5

Outras características típicas de sólidos iônicos incluem:
  • Solubilidade variável em solventes polares (por exemplo, NaCl em água);
  • Geralmente transparentes a wavelengths visíveis, pois não há níveis eletrônicos intermediários no gap amplo;
  • Elevada estabilidade química em condições usuais, mas podem reagir com água ou ácidos fortes.

Resposta

Exemplo de sólido iônico típico: cloreto de sódio ( \mathrm{NaCl}), que é um isolante em estado sólido, apresenta ponto de fusão em torno de 801\,^\circ\mathrm{C}, é duro e frágil, e conduz eletricidade apenas quando fundido ou em solução aquosa.

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