Questão 6. Descreva o processo de formação do \mathrm{MgCl}_{2}, incluindo as configurações eletrônicas dos íons \mathrm{Mg}^{2+} e \mathrm{Cl}^{-}. Explique por que são necessários dois átomos de cloro para cada átomo de magnésio.

Passo 1

O enunciado pede duas coisas principais:
  • Descrever o processo de formação do \mathrm{MgCl}_{2}, isto é, como os átomos se transformam em íons e se ligam para formar o composto.
  • Apresentar as configurações eletrônicas dos íons \mathrm{Mg}^{2+} e \mathrm{Cl}^{-} e explicar por que são necessários dois átomos de cloro para cada átomo de magnésio.
Informações dadas implicitamente (não há números adicionais no enunciado):
  • Elementos envolvidos: magnésio ( \mathrm{Mg}) e cloro ( \mathrm{Cl}).
  • O composto final é \mathrm{MgCl}_{2}.

Passo 2

Primeiro vamos escrever as configurações eletrônicas dos átomos neutros e explicar a notação (aquela coisa que parece intimidadora, mas é só contar elétrons por camadas).
  • Para o magnésio neutro ( \mathrm{Mg}, número atômico Z=12):
    a configuração eletrônica é
    1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2,
    que também podemos escrever na forma simplificada (por gás nobre) como [Ne]\,3s^2.
    Aqui cada termo significa: camada principal 1,2,3 e subníveis s,p com seus expoentes indicando número de elétrons.
  • Para o cloro neutro ( \mathrm{Cl}, Z=17):
    a configuração eletrônica é
    1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5,
    ou na forma de gás nobre [Ne]\,3s^2\,3p^5.
Explicação rápida do objetivo desses elétrons: átomos tendem a alcançar configurações mais estáveis (tipicamente a dos gases nobres) ao perder ou ganhar elétrons. Isso é a base da formação de íons.

Passo 3

Formação do íon magnésio \mathrm{Mg}^{2+}.
  • O magnésio tem dois elétrons no subnível 3s: [Ne]\,3s^2.
  • Para ficar com a configuração estável de um gás nobre, ele pode perder esses dois elétrons. A reação de ionização escrita de forma simples é \mathrm{Mg} \to \mathrm{Mg}^{2+} + 2e^-.
  • Ao perder os dois elétrons 3s, o \mathrm{Mg}^{2+} passa a ter a configuração 1s^2\,2s^2\,2p^6,que é a mesma de [Ne]. Ou seja, \mathrm{Mg}^{2+} tem a configuração eletrônica [Ne].
Didaticamente: perder elétrons custa energia (energia de ionização), mas em químicas reais isso é compensado por energias liberadas depois (ligações, energia de rede), então o processo global pode ser favorável.

Passo 4

Formação do íon cloreto \mathrm{Cl}^{-}.
  • O cloro neutro tem configuração [Ne]\,3s^2\,3p^5, faltando apenas um elétron para completar o subnível 3p e atingir a configuração do gás nobre seguinte.
  • O ganho de um elétron é descrito por \mathrm{Cl} + e^- \to \mathrm{Cl}^-.
  • Ao ganhar esse elétron, o \mathrm{Cl}^{-} fica com a configuração 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6,que é a configuração do gás nobre [Ar].
Didaticamente: ganhar um elétron libera energia (afinidade eletrônica, no caso do cloro é uma energia relativamente favorável), e o íon resultante fica eletronicamente estável.

Passo 5

Por que aparecem exatamente dois \mathrm{Cl} para cada \mathrm{Mg}?
  • O magnésio, quando se transforma em íon, doa dois elétrons e fica com carga +2: \mathrm{Mg}^{2+}.
  • Cada átomo de cloro aceita um elétron e forma um íon com carga -1: \mathrm{Cl}^{-}.
  • Para que a carga total do composto seja neutra (condição obrigatória para um sólido neutro), é necessário que a soma das cargas dos íons seja zero. Assim: +2 \;(\text{de }\mathrm{Mg}^{2+}) + (-1) + (-1) \;(\text{de dois }\mathrm{Cl}^-) = 0.
  • Em termos de conservação de elétrons: o \mathrm{Mg} doa 2 elétrons; cada \mathrm{Cl} recebe 1 elétron; portanto são precisos dois \mathrm{Cl} para aceitar os dois elétrons do \mathrm{Mg}.
Escrito como reação iônica global:
\mathrm{Mg}^{2+} + 2\,\mathrm{Cl}^{-} \to \mathrm{MgCl}_{2}.

Passo 6

Energia e formação do composto sólido (um pouco de física por trás, mastigado).
  • O custo energético de tirar dois elétrons do \mathrm{Mg} (ionização) é compensado pela energia liberada quando os íons opostos se atraem e formam um reticulado iônico: essa energia liberada chama-se energia de rede (lattice energy).
  • A afinidade eletrônica do cloro (energia liberada ao ganhar um elétron) também ajuda a tornar o processo global favorável.
  • No estado sólido, os íons não ficam simplesmente aos pares isolados; formam uma estrutura cristalina onde cada \mathrm{Mg}^{2+} e \mathrm{Cl}^{-} estão cercados por vários contra-íons, maximizando atrações eletrostáticas e estabilizando o sólido. O resultado macroscópico é a proporção \mathrm{Mg}:\mathrm{Cl}=1:2 no cristal.

Passo 7

Resumo do mecanismo passo a passo, de forma concreta:
  1. Um átomo de \mathrm{Mg} perde dois elétrons: \mathrm{Mg} \to \mathrm{Mg}^{2+} + 2e^-.
  2. Dois átomos de \mathrm{Cl} capturam, cada um, um elétron: 2\bigl(\mathrm{Cl} + e^- \to \mathrm{Cl}^-\bigr).
  3. Íons formados se atraem eletrostaticamente e formam o composto neutro: \mathrm{Mg}^{2+} + 2\,\mathrm{Cl}^- \to \mathrm{MgCl}_2.

Passo 8

Conexão final com conceitos úteis para a prova (dicas rápidas e lembranças):
  • Sempre escreva as configurações eletrônicas dos átomos neutros primeiro e veja quantos elétrons precisam ser perdidos/ganhos para chegar à configuração de gás nobre — isso indica a carga do íon.
  • A estequiometria do composto iônico vem da neutralidade de cargas: combine cargas até a soma ser zero.
  • Em perguntas parecidas: se um metal forma \mathrm{M}^{2+} e um não-metal forma \mathrm{X}^{-}, o composto será \mathrm{MX}_2. Se o não-metal formasse \mathrm{X}^{2-}, então \mathrm{M}^{2+} e \mathrm{X}^{2-} dariam \mathrm{MX}.
Vai dar certo — lembra que pensar em “elétrons doados” e “elétrons aceitos” ajuda muito a montar a fórmula no calor da prova. Força que você consegue!

Resposta

Configuração de \mathrm{Mg}^{2+}: 1s^2\,2s^2\,2p^6 (ou [Ne]).
Configuração de \mathrm{Cl}^{-}: 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6 (ou [Ar]).
Por que dois \mathrm{Cl} por \mathrm{Mg}: \mathrm{Mg} doa 2 elétrons formando \mathrm{Mg}^{2+} e cada \mathrm{Cl} aceita 1 elétron formando \mathrm{Cl}^{-}; a neutralidade de carga exige \mathrm{Mg}^{2+}+2\mathrm{Cl}^{-}\to\mathrm{MgCl}_2.

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