Represente a formação do composto iônico entre alumínio (Al) e nitrogênio (N).
(a) Indique os íons formados.
(b) Determine a fórmula do composto.
(c) Quantos elétrons são transferidos no processo?

Passo 1

O enunciado pede três coisas sobre a formação do composto iônico entre alumínio e nitrogênio:
(a) indicar quais íons se formam quando cada átomo se ioniza;
(b) determinar a fórmula do composto iônico formado;
(c) dizer quantos elétrons são transferidos no processo (por unidade de fórmula).
Informações fornecidas: os elementos envolvidos são alumínio (Al) e nitrogênio (N). Não há outros dados numéricos; portanto vamos usar as propriedades eletrônicas padrão desses átomos (números atômicos e configurações eletrônicas).

Passo 2

Conceitos básicos e estratégia (mini-aula rápida):
  • Íon é um átomo que ganhou ou perdeu elétrons. Cátion = perda de elétrons (carga positiva). Ânion = ganho de elétrons (carga negativa).
  • Átomos tendem a alcançar uma configuração eletrônica estável — frequentemente a configuração do gás nobre mais próximo (regra do octeto para muitos elementos do 2º e 3º períodos).
  • Valence electrons (elétrons de valência) são os elétrons na camada de mais alta energia e são os que participam das transferências. Para prever cargas, contamos elétrons de valência e vemos quantos são perdidos ou ganhos para completar o octeto.
  • Método prático: escrever a configuração eletrônica do átomo, identificar quantos elétrons de valência tem e decidir se perde ou ganha elétrons para atingir a configuração estável.

Passo 3

Alumínio — configuração eletrônica e formação do cátion:
  • O número atômico do alumínio é 13. A configuração eletrônica completa é
\mathrm{Al}: 1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;3s^{2}\;3p^{1}.
  • Os elétrons de valência estão na camada n=3: são 3s^{2}3p^{1}, ou seja, 3 elétrons de valência.
  • Para atingir a configuração do gás nobre anterior (neônio, \mathrm{Ne} com 1s^{2}2s^{2}2p^{6}), o alumínio tende a perder os 3 elétrons de valência. Ao perder 3 elétrons, forma-se o cátion
\mathrm{Al} \longrightarrow \mathrm{Al}^{3+} + 3e^{-}.
  • Explicação: perder 3 elétrons deixa a configuração \;1s^{2}2s^{2}2p^{6}, igual à de \mathrm{Ne}, que é estável.

Passo 4

Nitrogênio — configuração eletrônica e formação do ânion:
  • O número atômico do nitrogênio é 7. A configuração eletrônica é
\mathrm{N}: 1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{3}.
  • Elétrons de valência: na camada n=2 2s^{2}2p^{3}, totalizando 5 elétrons de valência.
  • Para completar o octeto (atingir a configuração do gás nobre seguinte, neônio), o nitrogênio precisa ganhar 3 elétrons, passando a ter 2s^{2}2p^{6}. A aquisição de 3 elétrons forma o ânion
\mathrm{N} + 3e^{-} \longrightarrow \mathrm{N}^{3-}.
  • Explicação: ganhar 3 elétrons deixa a configuração igual à de \mathrm{Ne}, estável.

Passo 5

Escrevendo as semi-reações e identificando os íons (resposta detalhada para o item (a)):
  • Semi-reações (mostrando que os elétrons vêm do alumínio e vão para o nitrogênio):
\mathrm{Al} \longrightarrow \mathrm{Al}^{3+} + 3e^{-},
\mathrm{N} + 3e^{-} \longrightarrow \mathrm{N}^{3-}.
  • Portanto, os íons formados são \mathrm{Al}^{3+} (cátion) e \mathrm{N}^{3-} (ânion).

Passo 6

Determinar a fórmula do composto iônico (item (b)) — explicação passo a passo:
  • Regra de neutralidade: um composto iônico é eletricamente neutro, então a soma algébrica das cargas deve ser zero.
  • As cargas dos íons são +3 para \mathrm{Al}^{3+} e -3 para \mathrm{N}^{3-}. Se combinarmos um íon de cada, a soma das cargas é
(+3) + (-3) = 0.
  • Logo, a proporção estequiométrica necessária é 1 átomo de Al para 1 átomo de N, resultando na fórmula empírica simples
\mathrm{AlN}.
  • Observação prática: quando os módulos das cargas são iguais ( 3 e 3), o composto tem razão 1:1.

Passo 7

Quantos elétrons são transferidos no processo (item (c)) — contagem e explicação:
  • Pela semi-reação do alumínio, cada átomo de Al perde 3 elétrons. Cada átomo de N ganha 3 elétrons.
  • No composto por unidade de fórmula \mathrm{AlN} (1 Al combinado com 1 N), o número total de elétrons efetivamente transferidos é 3: os 3 elétrons saem do Al e vão para o N.
  • Então, por fórmula unitária, há transferência de 3 elétrons.

Passo 8

Resumo final (rápido e encorajador): o alumínio perde três elétrons para virar \mathrm{Al}^{3+}; o nitrogênio ganha três elétrons para virar \mathrm{N}^{3-}; os dois íons se combinam na razão 1:1 formando \mathrm{AlN}; e, por unidade de fórmula, três elétrons foram transferidos. Dá pra decorar: Al costuma formar +3, N costuma formar -3 — assim fica fácil identificar a fórmula na prova. Vai dar certo!

Resposta

(a) \mathrm{Al}^{3+} e \mathrm{N}^{3-}
(b) \mathrm{AlN}
(c) 3 elétrons transferidos por fórmula unitária

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