Explique por que
hidretos iônicos são mais densos que o metal que lhe deu origem.

Passo 1

O enunciado pede para entender por que um hidreto iônico (por exemplo, LiH, NaH, Ca H_{2} etc.) tem densidade maior do que o metal correspondente (Li, Na, Ca). O conteúdo principal envolve o conceito de densidade
\rho = \frac{m}{V}
e como os raios atômicos e iônicos, bem como o empacotamento na rede cristalina, influenciam a massa por volume de um sólido.

Passo 2

Definimos densidade molar como a massa de uma fórmula química dividida pelo volume ocupado por essa fórmula na rede cristalina. Ao formar um hidreto iônico, o metal neutro M perde elétrons e vir­a cátion M^+, cujo raio iônico r_{M^+} é bem menor que o raio atômico r_M. Por outro lado, o hidrogênio ganha elétron e vira ânion H^- com raio r_{H^-}. Assim, ao invés de termos átomos de raio r_M dispostos numa determinada rede metálica, passamos a ter cátions e ânions com raios r_{M^+} e r_{H^-}.

Passo 3

Na rede iônica típica de um hidreto (por exemplo, estrutura tipo NaCl ou tipo antifluorita), o parâmetro de rede a escala aproximadamente como
a \approx 2\,(r_{M^+} + r_{H^-})\,.
Já na rede metálica do metal M, o parâmetro de rede é da ordem de
a_{\rm metal} \approx 2\,r_{M}\quad(\text{bcc, fcc, hcp etc.})\,.
Como r_{M^+} \ll r_{M}, mesmo somando r_{H^-}, o volume por fórmula unitária
V_{\rm hidreto}\sim a^3 \quad\text{é comparável ou até menor que}\quad V_{\rm metal}\sim a_{\rm metal}^3.éáé
Ou seja, o hidreto não expande tanto seu volume para acomodar os íons.

Passo 4

Além da questão volumétrica, a massa por fórmula de um hidreto iônico é maior que a do metal puro (pois adiciona o átomo de hidrogênio). Assim, na razão
\rho = \frac{m}{V},
o numerador (massa) aumenta na formação do hidreto, ao passo que o denominador (volume) não cresce proporcionalmente — frequentemente até diminui um pouco em relação ao metal. O resultado é \rho_{\rm hidreto}>\rho_{\rm metal}.

Resposta

Hidretos iônicos são mais densos porque, ao formar M^+ e H^-, o sólido mantém um volume unitário pequeno (devido ao raio iônico r_{M^+} ser bem menor que o raio atômico r_M) e, ao mesmo tempo, ganha massa ao agregar hidrogênio. Assim, \rho = m/V cresce, tornando o hidreto mais denso que o metal de origem.

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