Por que os metais alcalinos terrosos são mais duros? Por que têm pontos de fusão mais elevados que os metais do grupo 1 ?
Passo 1
Beleza, vamos falar de química inorgânica, mais precisamente de “ligação metálica” e “energia reticular” pra entender por que os metais alcalino-terrosos (grupo 2) são mais duros e têm ponto de fusão mais alto que os metais alcalinos (grupo 1). O que você vai precisar lembrar:
- Como funciona a ligação metálica (mar de elétrons).
- Que fatores influenciam a dureza e o ponto de fusão: carga do cátion e tamanho do raio iônico.
Passo 2
Primeiro, o que é ligação metálica?
Num metal, os átomos perdem elétrons e formam íons positivos. Esses elétrons “soltos” formam um mar eletrônico que envolve todos os íons. A atração entre os íons positivos (cátions) e o mar de elétrons é a ligação metálica. Quanto mais forte essa atração, mais duro e com maior ponto de fusão o metal será.
Num metal, os átomos perdem elétrons e formam íons positivos. Esses elétrons “soltos” formam um mar eletrônico que envolve todos os íons. A atração entre os íons positivos (cátions) e o mar de elétrons é a ligação metálica. Quanto mais forte essa atração, mais duro e com maior ponto de fusão o metal será.
Passo 3
Agora, pense nos dois grupos:
- Grupo 1 (metais alcalinos): formam cátion M⁺ (carga +1).
- Grupo 2 (metais alcalino-terrosos): formam cátion M²⁺ (carga +2).
Dois detalhes importam:
- Carga do cátion (Z⁺).
- Raio iônico ®, que costuma ser menor no grupo 2 porque, ao perder dois elétrons, o átomo se contrai mais.
Passo 4
Qual a relação entre carga, raio e energia reticular?
De forma simplificada, a energia reticular (que é ligada à dureza e ao ponto de fusão) varia com a carga dos íons e inversamente com a distância entre eles:
De forma simplificada, a energia reticular
Aqui,
é a carga do cátion,
a carga do ânion (nos metais é equivalente ao mar de elétrons) e
a distância iônica.
- No grupo 1,
. - No grupo 2,
.
Logo, para carga dobrada e raio menor, a energia reticular cresce bem mais.
Resposta
Os metais alcalino-terrosos são mais duros e têm pontos de fusão mais elevados que os metais do grupo 1 porque, ao formar cátions
, possuem carga positiva maior e raio iônico menor, o que resulta em energia reticular muito mais alta. Essa energia reticular reforçada faz a ligação metálica ficar mais forte, elevando dureza e temperatura de fusão.