4. Nomeie os compostos abaixo e responda:
Quais deles são predominantemente iônicos? Quais seriam moleculares? Explique a sua resposta com base em conceitos de eletronegatividade, energia de ionização e afinidade eletrônica.
SiCl4, LiF, BaBr2, KF, C2H4, BeCl2, H2O2.
Passo 1
O enunciado fornece a lista de compostos abaixo e pede duas coisas: (1) nomear cada composto; (2) dizer quais são predominantemente iônicos e quais são moleculares, explicando a escolha com base em eletronegatividade, energia de ionização e afinidade eletrônica. Os compostos dados são:
Passo 2
Nomeação (nomes usuais / IUPAC simples) — explicando rapidamente a regra: para sais “metal + não metal” usa-se o nome do cátion seguido do ânion com sufixo -eto; para moléculas covalentes, nome sistemático com prefixos quando necessário.
-
: tetracloreto de silício (ou cloreto de silício(IV)). -
: fluoreto de lítio. -
: brometo de bário. -
: fluoreto de potássio. -
: eteno (nome trivial etileno). -
: cloreto de berílio (ou dicloreto de berílio). -
: peróxido de hidrogênio (água oxigenada).
Passo 3
Conceito de eletronegatividade e valores usados (Pauling). Eletronegatividade mede a tendência de um átomo atrair elétrons numa ligação. Valores relevantes (Pauling), que vou usar como referência:
Passo 4
Critério heurístico entre iônico e covalente usando eletronegatividade:
- Diferença grande de eletronegatividade favorece caráter iônico; regra prática frequentemente usada: se
tende a muito iônico; se tende a covalente apolar; entre esses valores => ligação covalente polar (gradiente). Isso é uma regra empírica, não absoluta, mas boa para prever tipo de ligação rapidamente.
Passo 5
Energia de ionização (EI) e afinidade eletrônica (AE) — como elas entram:
- Energia de ionização (
) é a energia necessária para remover um elétron de um átomo (formar cátion). Metais alcalinos (Li, K) têm baixa → formam cátions facilmente; elementos com alta (ex.: Be relativamente alto para um metal leve) resistem a perder elétrons. - Afinidade eletrônica (
) é a energia liberada quando um átomo ganha um elétron (formar ânion). Halogênios (F, Cl, Br) têm alta → formam ânions com facilidade. - Para que um composto seja iônico, o custo de ionização do metal deve ser compensado pela energia liberada na captura do elétron pelo não-metal mais a energia de rede (lattice energy) do sólido iônico. Íons com cargas maiores e raios menores aumentam a energia de rede (favorecendo ionicidade).
Passo 6
Regra de Fajans (polarização) e efeito sobre a natureza da ligação:
- Cátions pequenos e com carga alta (ex.:
) têm alta densidade de carga e polarizam o ânion, puxando a nuvem eletrônica do ânion criando caráter covalente. - Íons grandes com baixa densidade de carga (ex.:
, é maior que ) polarizam menos, favorecendo caráter iônico.
Portanto, mesmo commoderada, se o cátion polariza fortemente o ânion pode ocorrer caráter covalente significativo (caso clássico: compostos de ).
Passo 7
Agora aplico as ideias a cada composto, calculando
quando faz sentido e discutindo
,
e polarização.
-
.
-
. - Interpretação: diferença muito grande. Além disso,
é um metal (baixa energia de ionização) e é um halogênio com alta afinidade eletrônica. A energia de rede do cristal é alta e torna energeticamente favorável a formação de e . - Conclusão: predominantemente iônico.
-
.
-
. - K é metal alcalino com
ainda menor que Li; F atrai elétron fortemente. Produto de cargas e energia de rede muito grande → íonizações compensadas. - Conclusão: predominantemente iônico.
-
.
-
. - Ba é metal alcalinoterroso que forma
(energia de ionização maior que metais alcalinos simples, mas a formação de um cátion é compensada por uma energia de rede ainda mais alta porque a carga aumenta fortemente a atração eletrostática no sólido). Br é halogênio, boa afinidade eletrônica. - Conclusão: caráter marcadamente iônico (sólido iônico
com forte energia de rede).
-
.
-
entre Si e Cl: (região intermediária). - Mas Si não é um metal simples que doa elétrons para formar
espontaneamente; em vez disso o silício forma ligações covalentes compartilhando elétrons com os cloros. é conhecido como molécula covalente molecular (tetraédrica), não como sal iônico. As ligações são polar-covalentes (parcialmente polares) devido à diferença de eletronegatividade, mas o composto existe como moléculas discretas, não como rede iônica. - Conclusão: molecular (covalente polar nas ligações, mas molécula bem definida, não iônica).
-
(eteno).
- Ligações relevantes: C–C e C–H.
(quase apolar). - Não há metal nem formação favorável de íons; ligação por compartilhamento de elétrons (dupla ligação C=C e ligações C–H). É claramente molecular covalente apolar.
- Conclusão: molecular (covalente, não iônico).
-
.
-
(perto do limiar). - No entanto, Be forma
que é íon muito pequeno com carga relativamente alta → forte polarização dos ânions (Fajans). Além disso, a energia de ionização do berílio não é tão baixa quanto a dos metais alcalinos: formar é caro energeticamente. Na fase gasosa existe como molécula linear com ligações covalentes (ou seja, comportamento molecular/covalente). No estado sólido, forma uma estrutura polimérica com pontes Cl (ligação covalente com caráter de ponte), ou seja caráter covalente bastante pronunciado em vez de um sal iônico típico. - Conclusão: predominantemente covalente (molecular/em estruturas poliméricas covalentes), devido à alta polarização de
e alta energia de ionização de Be.
-
.
- Ligações O–H:
(polar covalente). Ligações O–O também covalentes. Não há metais nem tendência forte à formação de íons inteiros e na molécula neutra; o peróxido é uma molécula covalente (líquido) com ligações polares e capacidade de formar ligações de hidrogênio entre moléculas. - Conclusão: molecular (covalente polar).
Passo 8
Resumo interpretativo (breve regras aplicadas):
- Compostos contendo metais alcalinos/ alcalinoterrosos com halogênios e grandes
( ) → iônicos. - Compostos sem metal ou com metálicos de pequena dimensão e alta carga que polarizam (Si, Be, C, H, O) → covalentes/moleculares; mesmo quando
é moderada, a física do cátion (EI alto para Be, comportamento covalente de Si) e as regras de polarização determinam caráter não iônico.