QUESTÃO. O cloro (Cl) é um elemento da família 7A e do terceiro período da tabela periódica. Neste mesmo período, à esquerda do cloro, encontramos os seguintes elementos, em ordem crescente de número atômico: sódio (Na), magnésio (Mg), alumínio
, silício (Si), fósforo § e enxofre (S). Com base nisso, responda às perguntas a seguir:
a) Indique as fórmulas dos compostos binários que podem ser formados entre o cloro (Cl) e os elementos listados acima.
b) Qual é o nome do composto binário formado entre o cloro (Cl) e o alumínio (Al)?
c) Qual desses compostos possui o “caráter iônico” mais acentuado? Justifique sua resposta.
d) Como varia o ponto de fusão dos compostos iônicos formados? Organize-os em ordem crescente de ponto de fusão.
e) Determine a geometria molecular do composto binário formado entre o cloro (Cl) e o silício (Si) e defina a polaridade da molécula.
a) Indique as fórmulas dos compostos binários que podem ser formados entre o cloro (Cl) e os elementos listados acima.
b) Qual é o nome do composto binário formado entre o cloro (Cl) e o alumínio (Al)?
c) Qual desses compostos possui o “caráter iônico” mais acentuado? Justifique sua resposta.
d) Como varia o ponto de fusão dos compostos iônicos formados? Organize-os em ordem crescente de ponto de fusão.
e) Determine a geometria molecular do composto binário formado entre o cloro (Cl) e o silício (Si) e defina a polaridade da molécula.
Passo 1
O enunciado dá as seguintes informações e perguntas:
- Dado: o cloro (
) pertence à família 7A (halogênios) e ao terceiro período. - No mesmo período, à esquerda do cloro, estão, em ordem crescente de número atômico: sódio (
), magnésio ( ), alumínio ( ), silício ( ), fósforo ( ) e enxofre ( ). - Perguntas:
a) Indicar as fórmulas dos compostos binários que podem ser formados entree cada um desses elementos.
b) Nome do composto binário formado entree .
c) Qual desses compostos tem o caráter iônico mais acentuado e justificar.
d) Como varia o ponto de fusão dos compostos iônicos formados — organizar em ordem crescente de ponto de fusão.
e) Determinar a geometria molecular do composto formado entree e definir a polaridade da molécula.
Passo 2
Primeiro conceito que precisamos: elétrons de valência e como se obtêm fórmulas de compostos binários simples.
- Cada elemento do terceiro período tem um número definido de elétrons de valência (elétrons na camada mais externa): eu pego isso da tabela periódica. Vou listar de forma direta:
tem elétron de valência, tem , tem , tem , tem e tem . O tem elétrons de valência. - Regra prática para formar fórmulas: átomos tendem a completar a camada externa (regra do octeto) — metais tendem a perder elétrons (formando cátions), não metais tendem a ganhar elétrons (formando ânions) ou compartilhar elétrons (ligações covalentes). Para halogênios (
) é muito comum ganhar elétron e formar o íon .
Vou usar esse raciocínio (transferência de elétrons quando for metal + halogênio; compartilhamento quando for não-metal com não-metal) para formar as fórmulas.
Passo 3
Construindo fórmulas por contagem de elétrons (explicação passo a passo e exemplos):
- Se um metal
tende a formar um cátion com carga e o cloro forma , a fórmula neutra combina cargas de modo que a soma seja zero. Exemplo genérico: para com fica ; para com fica ; para fica . - Para elementos não metálicos (como
, , ) frequentemente teremos ligações covalentes: cada ligação compartilha um par de elétrons. Para completar o octeto do elemento central, contamos quantos átomos de cloro são necessários. Por exemplo, tem 4 elétrons de valência; precisa formar 4 ligações simples com para completar 8 elétrons => fórmula .
Passo 4
Aplicando o raciocínio para cada elemento (vou indicar a fórmula e explicar por que):
- Sódio:
tende a . Combina com dando fórmula . (Um elétron do sobra para o .) - Magnésio:
tende a . Com precisa de dois cloros para neutralizar: . - Alumínio:
tende a . Com precisa de três cloros: . - Silício:
é não-metalmetálico com 4 elétrons de valência; forma quatro ligações covalentes com cloro: . - Fósforo:
tem 5 elétrons de valência; para completar o octeto pode formar 3 ligações simples e ficar com um par livre => . Também é possível que o fósforo expanda sua valência (ter ligações) formando (fosfórico estado ) — ambos existem, sendo e caráter covalente. - Enxofre:
tem 6 elétrons de valência; pode fazer 2 ligações simples formando . Existem também outros cloretos de enxofre (por ex. , é instável, etc.), mas o mais simples e comum é .
Passo 5
Resposta da letra (a) organizada e com explicação curta para cada fórmula (resumo didático):
-
: porque perde elétron ( ) e ganha elétron ( ). -
: porque forma e precisa de dois . -
: porque forma e precisa de três . -
: porque compartilha seus elétrons com quatro (ligações covalentes). -
(e também como possibilidade): pode formar ligações simples ou expandir a valência e formar . -
(e também outros cloretos como ): enxofre frequentemente faz ligações com cloro no composto mais simples.
Passo 6
Parte (b): nome do composto entre
e
.
Explicação de nomenclatura rápida e direta: para compostos iônicos simples metal-haleto usa-se “cloreto de” + nome do metal. Para compostos covalentes pode usar prefixos, mas é comumente chamado de “cloreto de alumínio” ou “triclorido de alumínio”. O nome usual e aceito em química inorgânica básica é “cloreto de alumínio”.
Explicação de nomenclatura rápida e direta: para compostos iônicos simples metal-haleto usa-se “cloreto de” + nome do metal. Para compostos covalentes pode usar prefixos, mas
Passo 7
Parte (c): qual composto tem caráter iônico mais acentuado — explicação teórica e escolha.
Conceitos necessários:
Conceitos necessários:
- Eletronegatividade: medida de quanto um átomo puxa elétrons numa ligação. Diferença de eletronegatividade entre dois átomos indica tendência à formação de ligação iônica (diferença grande) ou covalente (diferença pequena).
- Valores típicos de eletronegatividade de Pauling aproximados que vou usar (apenas para comparação):
, , , . A diferença maior com tende a dar caráter mais iônico. - Regras de Fajans: cátions pequenos e muito carregados (
) polarizam o ânion e tornam a ligação mais covalente; cátions maiores e com menor carga (ex.: ) dão ligações mais iônicas.
Aplicando:
- Diferenças aproximadas
: : cerca de ; : cerca de ; : cerca de . Pelo critério de diferença de eletronegatividade, apresenta a maior diferença e, portanto, maior caráter iônico. Além disso, é muito polarizante e torna bastante covalente (até dimeriza em fase gasosa/condensada em algumas condições). Logo a resposta: o composto com caráter iônico mais acentuado é .
Justificativa resumida: maior diferença de eletronegatividade entree e menor polarização do ânion por parte de comparado a e especialmente .
Passo 8
Parte (d): variação do ponto de fusão entre os compostos iônicos formados — como ordenar e por quê.
Conceitos:
Conceitos:
- Para compostos iônicos, o ponto de fusão está fortemente ligado à energia reticular, que depende das cargas dos íons e dos raios iônicos: maior carga e menores raios dão energia reticular maior → maior ponto de fusão.
- Aqui comparamos
(íons e ), (íons e ), e (formalmente e mas com forte caráter covalente). Na prática experimental: -
tem ponto de fusão relativamente baixo (~ ) porque é covalente/dimeriza e não forma uma rede iônica tão estável. -
tem ponto de fusão mais alto (~ ). -
tem ponto de fusão ainda mais alto (~ ).
-
- Conclusão: em ordem crescente de ponto de fusão (do menor para o maior):
.
Motivo curto:é menos iônico, tem maior carga efetiva e energia reticular alta, e apresenta alta energia reticular por empacotamento iônico favorável e estabilidade da rede cristalina.
Passo 9
Parte (e): geometria molecular de
e polaridade — explicação passo a passo com VSEPR e dipolos.
- Primeiro, extensão de valência e pares de elétrons: o silício central tem
elétrons de valência e forma ligações simples com quatro átomos de cloro; não há pares não ligantes no silício (somente quatro pares ligantes). - Teoria VSEPR (Geometria por Repulsão de Pares de Elétrons da Camada de Valência): quatro pares ligantes ao redor do átomo central se arranjam tentando ficar o mais afastados possível no espaço — a configuração que maximiza essa separação é a geometria tetraédrica, com ângulos aproximados de
. - Assim, a geometria de
é tetraédrica. - Sobre polaridade: cada ligação Si–Cl é polar (porque
é mais eletronegativo que ), então cada ligação tem um dipolo. Porém, na geometria tetraédrica perfeitamente simétrica os quatro vetores dipolares se cancelam mutuamente. Resultado: a molécula é apolar (ou seja, dipolo resultante zero). - Resumo: geometria tetraédrica; molécula apolar (não polar).
Resposta
(a)
(e também
como possibilidade),;
(e outros cloretos como
).
(b) Cloreto de alumínio (ou tricloreto de alumínio): .
(c) . Justificativa: maior diferença de eletronegatividade e menor polarização do ânion pelo cátion (logo maior caráter iônico).
(d) Ordem crescente de ponto de fusão: .
(e) Geometria: tetraédrica; polaridade: molécula apolar (não polar) — é tetraédrica e os dipolos Si–Cl se cancelam.
(b) Cloreto de alumínio (ou tricloreto de alumínio):
(c)
(d) Ordem crescente de ponto de fusão:
(e) Geometria: tetraédrica; polaridade: molécula apolar (não polar) —