Identificamos cinco tipos de sólidos (metálicos, iónicos, molecular, covalente e amorfos). Quais partículas compõem cada um de esses sólidos, quais forças de atração tem as partículas e mencione algumas propriedades físicas de esses sólidos.

Passo 1

O que o exercício pede:
  • Listar, para cada um dos cinco tipos de sólidos (metálicos, iónicos, molecular, covalente e amorfos):
    1. Quais partículas os compõem;
    2. Quais forças de atração existem entre essas partículas;
    3. Mencionar algumas propriedades físicas típicas desses sólidos (melting point, condutividade, dureza, maleabilidade, solubilidade, etc.).
Informações dadas (implícitas no enunciado):
  • Temos exatamente cinco tipos de sólidos a discutir: metálicos, iónicos, molecular (cristais moleculares), covalente (rede covalente) e amorfo.
  • Não há dados numéricos específicos a usar; o pedido é qualitativo/descritivo e comparativo.

Passo 2

Conceitos-chave que vamos usar (rápido resumo didático):
  • Partícula: pode ser átomo, íon, molécula, ou conjuntos de átomos ligados.
  • Força de atração: o que mantém as partículas juntas num sólido. Tipos importantes: ligações covalentes (compartilhamento de elétrons), ligações iónicas (atração eletrostática entre íons positivos e negativos), ligação metálica (elétrons deslocalizados formando um “mar” de elétrons), e forças intermoleculares (forças de van der Waals — dipolo induzido/induzente, dipolo-dipolo, e ligações de hidrogénio).
  • Estrutura cristalina vs amorfa: sólidos cristalinos têm ordem periódica de longo alcance (rede/lattice); sólidos amorfos não têm essa ordem periódica.
  • Como as forças determinam propriedades físicas: forças mais fortes → geralmente maior temperatura de fusão/ebulição, maior dureza; mobilidade de elétrons → condutividade elétrica/ térmica; direção/natureza das ligações → maleabilidade/brittleness.

Passo 3

Partículas que compõem:
  • Átomos metálicos (átomos de elementos como Fe, Cu, Al) organizados numa rede cristalina.
Força de atração:
  • Ligação metálica: os átomos libertam alguns elétrons das suas órbitas externas. Esses elétrons ficam deslocalizados por toda a rede formando um “mar de elétrons” que atrai os iões metálicos positivos. É uma atração eletrostática entre os iões metálicos e o mar de elétrons.
Propriedades físicas (e por que acontecem):
  • Brilho metálico (lustro): devido aos elétrons livres que interagem com a luz.
  • Boa condutividade elétrica e térmica: elétrons deslocalizados transportam carga e energia facilmente.
  • Malesabilidade e ductilidade (podem ser martelados/esticados): porque as camadas de átomos podem deslizar umas sobre as outras sem quebrar a ligação global (o mar de elétrons continua a ligar os iões mesmo após deslocamentos).
  • Variedade de pontos de fusão (frequentemente altos para metais de ligação forte, mas alguns metálicos leves têm pontos mais baixos).
  • Geralmente sólidos cristalinos e densos.
  • Exemplos: cobre (Cu), ferro (Fe), alumínio (Al).

Passo 4

Partículas que compõem:
  • Íons positivos e negativos (cátions e ânions) formando uma rede iónica regular (ex.: Na+ e Cl- em NaCl).
Força de atração:
  • Atração eletrostática (força coulombiana) entre cargas opostas. É uma força não-direcional e muito forte quando as cargas e distâncias são apropriadas.
Propriedades físicas (e por que acontecem):
  • Pontos de fusão e ebulição elevados: devido à forte atração entre íons, é preciso muita energia para separar a rede.
  • Sólidos são geralmente duros, mas frágeis (quebram com choque): quando uma camada se desloca, cargas iguais podem alinhar-se e causar repulsão, levando à fratura (brittleness).
  • Não conduzem eletricidade no estado sólido (íons fixos na rede); conduzem quando fundidos ou em solução aquosa (íons livres movem-se e transportam carga).
  • Geralmente solúveis em água (em muitos casos) porque a água polar estabiliza íons; há exceções dependendo de entalpia/lattice energy.
  • Exemplos: cloreto de sódio (NaCl), óxido de magnésio (MgO), sulfato de cálcio (CaSO4).

Passo 5

Partículas que compõem:
  • Moléculas discretas (por exemplo H2O em gelo, CO2 sólido (gelo seco) são moléculas individuais organizadas numa rede).
Força de atração:
  • Forças intermoleculares (geralmente fracas comparadas a iónicas ou covalentes): forças de van der Waals — dispersão de London (presente em todas as moléculas e dominante em moléculas apolares), dipolo-dipolo (entre moléculas polares), e ligações de hidrogénio (quando H ligado a N, O ou F — mais forte que as outras van der Waals, mas ainda menor que ligação covalente/iónica).
Propriedades físicas (e por que acontecem):
  • Baixos pontos de fusão e ebulição (em geral): porque as forças intermoleculares são fracas, poucas energias separam as moléculas.
  • São frequentemente gases, líquidos ou sólidos macios à temperatura ambiente.
  • Maus condutores de eletricidade (não têm elétrons deslocalizados nem íons livres).
  • Tendem a ser solúveis em solventes com polaridade compatível (princípio “semelhante dissolve semelhante”).
  • Exemplos: gelo (H2O sólido — nota: gelo tem ligação de hidrogénio e, por isso, ponto de fusão maior que moléculas comparáveis), iodo sólido (I2 — forças de dispersão), dióxido de carbono sólido (CO2, gelo seco).

Passo 6

Partículas que compõem:
  • Átomos ligados uns aos outros por ligações covalentes formando uma grande rede tridimensional (não moléculas discretas). Ex.: todas as unidades de carbono em diamante ligadas covalentemente.
Força de atração:
  • Ligações covalentes fortes e direcionalmente fixas (compartilhamento de pares de elétrons entre átomos). A rede inteira é mantida por essas ligações.
Propriedades físicas (e por que acontecem):
  • Pontos de fusão e ebulição muito altos (muito energia necessária para quebrar a rede inteira).
  • Muito duros (ex.: diamante é uma das substâncias mais duras conhecidas) — porque quebrar requer romper ligações covalentes.
  • Geralmente maus condutores elétricos (exceto alguns casos como grafite) — isso depende da presença de elétrons deslocalizados; em diamante não há elétrons livres, em grafite há elétrons deslocalizados nas camadas planas permitindo condutividade ao longo do plano.
  • Fractura característica (podem partir de forma particular — grafite esfolia-se em placas).
  • Exemplos: diamante (C), quartzo (SiO2), carbeto de silício (SiC).

Passo 7

Partículas que compõem:
  • Podem ser átomos, moléculas ou cadeias poliméricas; diferença principal não é a partícula em si, mas a ausência de ordem de longo alcance (estrutura desordenada). Exemplos: vidro (SiO2 amorfo), plásticos (cadeias poliméricas desordenadas), alguns filmes finos amorfos de semicondutores (a-Si).
Força de atração:
  • As mesmas forças intermoleculares ou ligações químicas possíveis (podem ter ligações covalentes locais, forças de van der Waals entre cadeias, etc.), mas sem organização cristalina periódica. Em vidros, por exemplo, existe rede covalente local (Si–O) mas sem periodicidade de longo alcance.
Propriedades físicas (e por que acontecem):
  • Não têm um ponto de fusão nítido; em vez disso têm uma temperatura de transição vítrea ( T_g) onde se tornam mais maleáveis. (Explicação: ausência de rede ordenada significa que não há um ponto único onde toda a estrutura “se desfaz”.)
  • Oftem transparentes (ex.: vidro) e isotrópicos (propriedades mecânicas iguais em todas as direções) porque não há anisotropia cristalina.
  • Podem ser frágeis ou plásticos dependendo das forças locais e da estrutura (polímeros amorfos podem ser muito flexíveis).
  • Exemplos: vidro (SiO2 amorfo), plásticos amorfos como poliestireno (PS), silicone amorfo, a-Si em eletrônica.

Passo 8

  • Teste de condutividade elétrica no estado sólido:
    • Conduz → provavelmente metálico (se for condutor em sólido e tiver brilho metálico) ou grafite (rede covalente com elétrons deslocalizados).
    • Não conduz em sólido, mas conduz quando fundido/solução → provavelmente iónico.
    • Não conduz em nenhum estado → possivelmente molecular ou covalente (dependendo de dureza e ponto de fusão).
  • Aparência e maleabilidade:
    • Brilhante e maleável → metálico.
    • Quebra vítrea e duro, ponto de fusão muito alto → covalente em rede.
    • Quebra frágil e solúvel em água (muitos) → iónico.
    • Macio, baixo ponto de fusão → molecular.
    • Sem ponto de fusão nítido, comportamento vítreo → amorfo.
  • Solubilidade:
    • Iónicos → solúveis em água (muitos exemplos).
    • Moleculares → solúveis em solventes que tenham polaridade semelhante.
    • Metálicos e covalentes em rede → geralmente insolúveis em água.

Passo 9

  • Metálico: átomos; mar de elétrons; condutor, maleável, brilhante.
  • Iónico: íons; atração coulombiana; duro, alto ponto de fusão, frágil, conduz quando fundido/solução.
  • Molecular: moléculas; forças intermoleculares fracas; baixos pontos de fusão, maus condutores.
  • Covalente em rede: átomos ligados por covalência; ligações fortes, muito duro, alto ponto de fusão, geralmente isolante.
  • Amorfo: átomos/moléculas/cadeias sem ordem de longo alcance; propriedades variáveis, sem ponto de fusão nítido, temperatura de transição vítrea.

Passo 10

  • Dica para lembrar: pense nas “partículas” primeiro (átomos? íons? moléculas?), depois pergunte: “há elétrons livres?” (condutor?), “as ligações são diretas e fortes entre átomos?” (rede covalente) ou “há ordenação periódica?” (cristal vs amorfo). Isso ajuda a classificar rápido numa prova.
  • Vai dar certo — decora os sinais práticos (brilho + condutividade → metálico; conduz só líquido → iónico; ponto de fusão baixo e mole → molecular; extremamente duro e alto melting point → covalente; sem ponto de fusão e vidro‑like → amorfo).

Resposta

Metálico — Partículas: átomos metálicos; Forças: ligação metálica (elétrons deslocalizados, “mar de elétrons”); Propriedades: brilho metálico, boa condutividade elétrica e térmica, maleabilidade e ductilidade, geralmente densos, pontos de fusão variáveis (frequentemente altos).
Iónico — Partículas: íons (cátions e anions em rede); Forças: atração eletrostática coulombiana entre cargas opostas; Propriedades: altos pontos de fusão/ebulição, duros mas frágeis, não conduzem no estado sólido mas conduzem fundidos/solução, muitos solúveis em água.
Molecular — Partículas: moléculas discretas; Forças: forças intermoleculares (dispersão de London, dipolo‑dipolo, ligações de hidrogénio); Propriedades: baixos pontos de fusão/ebulição, macios, maus condutores elétricos, solubilidade depende da polaridade (semelhante dissolve semelhante).
Covalente (rede) — Partículas: átomos ligados em rede contínua; Forças: ligações covalentes fortes e direccionais ao longo da rede; Propriedades: muito altos pontos de fusão, muito duros (ex.: diamante), geralmente maus condutores (exceto casos com elétrons deslocalizados como grafite), quebram de forma característica.
Amorfo — Partículas: átomos, moléculas ou cadeias sem ordem de longo alcance; Forças: forças locais (covalentes/van der Waals) mas sem arranjo cristalino periódico; Propriedades: sem ponto de fusão nítido (temperatura de transição vítrea T_g), propriedades isotrópicas, variáveis (vidro é duro e transparente; polímeros amorfos podem ser flexíveis).

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