A Regra do Octeto estabelece que os átomos tendem a ganhar, perder ou compartilhar elétrons até atingir oito elétrons na camada de valência. Considere os átomos de cálcio ( \mathrm{Ca}, \mathrm{Z}=20 ) e enxofre ( S , \mathrm{Z}=16 ) e a formação do sulfeto de cálcio (CaS).
a) Faça a distribuição eletrônica do Ca e do S e determine a quantidade de elétrons que cada átomo precisa perder ou ganhar para atingir a estabilidade.
b) Identifique o tipo de ligação química formada entre Ca e S , justificando com base na diferença de eletronegatividade entre os elementos.
c) Represente, por meio de símbolos, os íons formados e indique as cargas resultantes.

Passo 1

O enunciado nos dá as seguintes informações e pede respostas claras:
  • Dados fornecidos:
    • Átomo de cálcio: \mathrm{Ca} com número atômico Z=20.
    • Átomo de enxofre: \mathrm{S} com número atômico Z=16.
    • Formação do composto sulfeto de cálcio ( \mathrm{CaS}).
  • Perguntas a responder:
    a) Fazer a distribuição eletrônica de \mathrm{Ca} e de \mathrm{S} e determinar quantos elétrons cada átomo precisa perder ou ganhar para ficar estável segundo a Regra do Octeto.
    b) Identificar o tipo de ligação química formada entre \mathrm{Ca} e \mathrm{S}, justificando com base na diferença de eletronegatividade.
    c) Representar, por símbolos, os íons formados e indicar as cargas resultantes.

Passo 2

Como montar a distribuição eletrônica (aula rápida e prática).
  • Ideia principal: a distribuição eletrônica descreve como os elétrons ocupam camadas e subníveis ao redor do núcleo. Usa-se a ordem (prática) dos subníveis: 1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,\dots e cada orbital tem limite de elétrons (orbital s até 2, p até 6, d até 10).
  • Para um átomo com número atômico Z, colocamos Z elétrons seguindo essa ordem.
  • Sempre que for útil para prova, também pode-se usar a forma abreviada com gás nobre anterior: por exemplo [\mathrm{Ar}] significa a configuração do argônio.
Agora aplicamos isso aos átomos dados.

Passo 3

Distribuição eletrônica do cálcio ( \mathrm{Ca}, Z=20).
  • Colocando 20 elétrons na ordem dos subníveis: 1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;3s^{2}\;3p^{6}\;4s^{2}.
  • Forma abreviada com gás nobre: [\mathrm{Ar}]\,4s^{2}.
  • Identificando os elétrons de valência: são os elétrons na camada mais externa (aqui a camada 4), portanto \;4s^{2} 2 elétrons de valência.
  • Segundo a Regra do Octeto, o cálcio tende a obter a configuração do gás nobre mais próximo (o argônio) — isso acontece removendo os 2 elétrons da camada 4. Assim, o cálcio precisa perder 2 elétrons para alcançar estabilidade.

Passo 4

Distribuição eletrônica do enxofre ( \mathrm{S}, Z=16).
  • Colocando 16 elétrons: 1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;3s^{2}\;3p^{4}.
  • Forma abreviada: [\mathrm{Ne}]\,3s^{2}\;3p^{4}.
  • Elétrons de valência: na terceira camada, 3s^{2}3p^{4} → total de 6 elétrons de valência.
  • Para obedecer à Regra do Octeto (alcançar 8 elétrons na camada de valência), o enxofre precisa ganhar 2 elétrons (ficaria com 3s^{2}3p^{6}, isoelectrônico com o argônio).

Passo 5

Transferência de elétrons e formação de íons (explicação passo a passo).
  • O cálcio, tendo 2 elétrons de valência e sendo um metal com tendência a perder elétrons, doa seus 2 elétrons externos: \mathrm{Ca} \longrightarrow \mathrm{Ca}^{2+} + 2e^{-}.
  • O enxofre, precisando de 2 elétrons, aceita esses 2 elétrons: \mathrm{S} + 2e^{-} \longrightarrow \mathrm{S}^{2-}.
  • Resultado prático: houve transferência completa de 2 elétrons do cálcio para o enxofre. Cada átomo alcança uma configuração estável (estrutura de gás nobre) após essa transferência.

Passo 6

Tipo de ligação entre \mathrm{Ca} e \mathrm{S} — como decidir pela diferença de eletronegatividade.
  • Conceito rápido: eletronegatividade ( \chi) mede a tendência de um átomo atrair elétrons numa ligação. Diferenças grandes de eletronegatividade favorecem transferência completa de elétrons (ligação iônica); diferenças pequenas favorecem compartilhamento (ligação covalente).
  • Valores típicos na escala de Pauling (aproximações usadas em provas e tabelas): \chi(\mathrm{Ca}) \approx 1,00,\qquad \chi(\mathrm{S}) \approx 2,58.
  • Diferença: \Delta\chi = \chi(\mathrm{S})-\chi(\mathrm{Ca}) \approx 2,58-1,00 = 1,58.
  • Interpretação didática: critérios por faixas são aproximados (ex.: \Delta\chi\gtrsim1{,}7 tende a indicar ligação fortemente iônica), mas além do número há a natureza metal versus ametal. Como \mathrm{Ca} é um metal alcalino-terroso (facilmente perde elétrons) e \mathrm{S} é um ametal que aceita elétrons, a interação resulta na transferência efetiva de elétrons e formação de íons — ou seja, ligação iônica.
  • Conclusão clara e prática: a ligação em \mathrm{CaS} é predominantemente iônica (sulfeto de cálcio é um sal iônico).

Passo 7

Representação dos íons formados e indicação das cargas (simbologia e equilíbrio de cargas).
  • Reações de ionização/aceitação de elétrons (já indicadas): \mathrm{Ca} \longrightarrow \mathrm{Ca}^{2+} + 2e^{-}
\mathrm{S} + 2e^{-} \longrightarrow \mathrm{S}^{2-}
  • Íons formados (símbolos finais): \mathrm{Ca}^{2+}\quad\text{e}\quad \mathrm{S}^{2-}.
  • O composto neutro que surge por atração eletrostática entre esses íons é: \mathrm{Ca}^{2+} + \mathrm{S}^{2-} \longrightarrow \mathrm{CaS},onde as cargas se cancelam ( +2 e -2 ) resultando num composto eletricamente neutro.
  • Representação do octeto por diagramas de elétrons (forma simples, sem detalhar posições exatas dos pontos): antes e depois da transferência: \text{Antes: }\mathrm{Ca}(\text{2 e}^- \text{ de valência})\quad\text{e}\quad \mathrm{S}(\text{6 e}^- \text{ de valência})êê
\text{Depois: }\mathrm{Ca}^{2+}(\text{sem elétrons de valência mostrados})\quad\text{e}\quad \mathrm{S}^{2-}(\text{8 e}^- \text{ na camada de valência}).éêê

Passo 8

Recapitulando de forma motivadora (pra gravar na prova)
  • Ca perde 2 elétrons → fica \mathrm{Ca}^{2+}.
  • S ganha 2 elétrons → fica \mathrm{S}^{2-}.
  • A ligação é iônica, formada pela atração eletrostática entre \mathrm{Ca}^{2+} e \mathrm{S}^{2-}, resultando no sal \mathrm{CaS}.
    Força na prova — isso cai com frequência: metal do grupo 2 + ametal do grupo 16 → fabricantes de sais iônicos do tipo M^{2+}X^{2-}.

Resposta

a) \mathrm{Ca}:\\\ 1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;3s^{2}\;3p^{6}\;4s^{2}=[\mathrm{Ar}]4s^{2} → perde 2 elétrons.
\mathrm{S}:\\\ 1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;3s^{2}\;3p^{4}=[\mathrm{Ne}]3s^{2}3p^{4} → ganha 2 elétrons.
b) Ligação iônica (transferência de elétrons); \Delta\chi\approx 2,58-1,00=1,58 e comportamento metal/ametálico favorecem enlace iônico.
c) Íons formados: \mathrm{Ca}^{2+} e \mathrm{S}^{2-} (composto neutro: \mathrm{CaS}).

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