Explique porque os compostos iônicos geralmente são sólidos, apresentam altos pontos de fusão, são bons condutores elétricos quando fundidos ou em solução, apresentam cinética de reação rápida, e são duros e frágeis.
Passo 1
O enunciado pede para explicar, no contexto de química inorgânica e ligações iônicas, por que compostos iônicos em geral (1) são sólidos à temperatura ambiente, (2) têm altos pontos de fusão, (3) conduzem eletricidade quando fundidos ou em solução aquosa, (4) apresentam cinética de reação rápida e (5) são duros e frágeis. Para isso vamos usar os conceitos de atração eletrostática, energia reticular, mobilidade iônica e características da rede cristalina.
Passo 2
Os íons de cargas opostas num composto iônico atraem-se fortemente pela lei de Coulomb
onde
e
são as cargas dos íons e
é a distância entre eles. Essa atração forma uma rede cristalina estável e rígida, e a energia necessária para separar esses íons – a energia reticular – é muito alta. Por isso, à temperatura ambiente esse tipo de material se apresenta no estado sólido.
Passo 3
O alto ponto de fusão resulta justamente da energia reticular elevada: para fundir o cristal, é preciso fornecer calor suficiente para vencer todas as atrações iônicas na rede. Como
é grande, o
também é grande, levando a pontos de fusão tipicamente superiores a
em muitos sais.
Passo 4
Num sólido iônico os íons estão presos nos seus sítios da rede e não conduzem eletricidade. Quando o sal funde ou se dissolve em água, esses íons ficam livres para se deslocar. Como a condução elétrica em meio iônico depende da movimentação de cargas, a disponibilidade de cátions e ânions móveis faz com que o material passe a ser bom condutor em estado líquido ou em solução.
Passo 5
Em solução aquosa, os íons livres reagem muito rapidamente porque a força de atração entre cargas opostas direciona as colisões e não há necessidade de romper ligações covalentes complexas. Assim, as reações iônicas costumam ser controladas apenas pela difusão dos íons e têm baixíssima energia de ativação, resultando em cinéticas rápidas.
Passo 6
A rede iônica é rígida e difícil de deformar, o que confere dureza. Porém, ao aplicar uma tensão que desloque planos de íons, íons de mesma carga podem se aproximar e sofrer forte repulsão, gerando fissuras instantâneas. Esse comportamento explica a fragilidade característica dos cristais iônicos.
Resposta
Compostos iônicos são sólidos com altos pontos de fusão devido à forte atração eletrostática (alta energia reticular) que mantém os íons presos em rede cristalina. Ao fundir-se ou dissolver-se, liberam íons móveis, tornando-se bons condutores elétricos. Em solução, as reações entre íons ocorrem rapidamente porque as forças de atração dirigem colisões de baixa ativação. Finalmente, a mesma rede rígida que dá dureza também se quebra facilmente quando planos de íons iguais se aproximam, conferindo fragilidade.