Por que os metais do Grupo 2 são mais duros. Por que tem pontos de fusão mais elevados que os metais do Grupo 1?

Passo 1

O enunciado quer saber por que os metais do Grupo 2 são mais duros e têm pontos de fusão mais elevados que os do Grupo 1. Para explicar isso, vamos usar o modelo de ligação metálica (cátions imersos num “mar” de elétrons), conceito de densidade de carga do cátion e diferenças na estrutura cristalina.

Passo 2

Na ligação metálica, cada átomo doa seus elétrons de valência para um mar de elétrons deslocalizados que atrai os cátions. A intensidade dessa atração depende de dois fatores principais:
  1. A carga do cátion (quanto maior a carga positiva, mais forte é a atração).
  2. O número de elétrons deslocalizados por átomo (mais elétrons criam um “mar” mais denso, reforçando o enlace).

Passo 3

Nos metais do Grupo 1 cada átomo forma cátion \mathrm{M}^+ e doa 1 elétron, enquanto nos do Grupo 2 forma cátion \mathrm{M}^{2+} e doa 2 elétrons. Consequências:
  • A carga dupla em \mathrm{M}^{2+} gera maior densidade de carga ( \text{carga}/\text{volume} iônico) que em \mathrm{M}^+.
  • Há mais elétrons livres por átomo no mar eletrônico do Grupo 2.
    Isso reforça muito a atração metal–elétrons e, portanto, aumenta a dureza e o ponto de fusão.

Passo 4

Além disso, estruturas cristalinas também importam.
  • Metais do Grupo 1 costumam cristalizar em rede cúbica de corpo centrado (bcc) com coordenação 8, menos compacta.
  • Metais do Grupo 2 cristalizam em redes hexagonais compactas (hcp) ou cúbica de faces centradas (fcc) com coordenação 12, mais densa.
    Maior empacotamento significa mais ligações vizinho–vizinhos por átomo, elevando ainda mais dureza e ponto de fusão.

Resposta

Os metais do Grupo 2 são mais duros e têm pontos de fusão maiores porque seus cátions \mathrm{M}^{2+} possuem carga dupla e doam dois elétrons, resultando em maior densidade de carga iônica e em um mar eletrônico mais denso, além de cristalizarem em redes mais compactas (hcp ou fcc), tudo isso reforçando muito a ligação metálica.

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