Sobre as propriedades dos sólidos iônicos, responda:
Por que os sólidos iônicos são normalmente muito duros e pouco tenazes?
Por que os sólidos iônicos são normalmente muito duros e pouco tenazes?
Passo 1
O enunciado pergunta por que sólidos iônicos, como NaCl ou MgO, costumam ser muito duros (ou seja, resistem bem a penetração) e ao mesmo tempo pouco tenazes (são frágeis, quebram em vez de deformar plasticamente). Para responder isso, vamos recorrer ao modelo de retículo cristalino iônico e às forças eletrostáticas que mantêm os íons unidos.
Passo 2
A dureza dos sólidos iônicos vem da enorme energia necessária para separar íons de cargas opostas no retículo. Essas forças são descritas qualitativamente pela lei de Coulomb, que diz que a energia de interação entre um cátion de carga
e um ânion de carga
separados por distância
é
onde
é a constante eletrostática. Como
e
são tipicamente múltiplos da carga elementar e
é pequeno (distâncias interiónicas da ordem de alguns Ångströms), o valor absoluto de
é muito grande. Em termos práticos, isso significa que qualquer tentativa de penetrar ou riscar o cristal exige vencer essas fortes ligações, resultando em alta dureza.
Passo 3
A baixa tenacidade (ou alta fragilidade) decorre do fato de que, ao tentar deformar o cristal por cisalhamento, planos iônicos vizinhos se deslocam e passam a alinhar íons de mesma carga uns sobre os outros. Nesse novo arranjo, surgem forças repulsivas muito fortes entre íons iguais, pois
com
ainda pequena. Essa repulsão abrupta causa a fratura rápida do cristal em vez de permitir deslizamento contínuo (deformação plástica). Como não há um “mecanismo de dislocação” eficiente—ao contrário dos metais—o sólido se rompe em vez de se dobrar, revelando sua pouca tenacidade.
Resposta
Sólidos iônicos são muito duros porque as ligações eletrostáticas entre cátions e ânions exigem grande energia para serem rompidas, mas são pouco tenazes porque qualquer deslocamento de planos iônicos leva a repulsão forte entre íons de mesma carga, provocando fratura em vez de deformação plástica.