Tem-se dois elementos químicos \mathbf{A}\left([\mathrm{X}] \mathrm{Ys}^{2} \mathrm{Yp}^{1}\right) e \mathbf{B}\left([\mathrm{X}] \mathrm{Ys}^{2} \mathrm{Yp}^{4}\right).
a. Demonstre o tipo de ligação que ocorrerá entre esses compostos.
b. Qual a fórmula do composto formado?
c. Discuta, comparativamente, a eletronegatividade e a energia de ionização dos elementos A e B

Passo 1

Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede. (Peguei as configurações eletrônicas diretamente do enunciado.)
  • Dados:
    • Elemento \mathrm{A}: [\mathrm{X}]\\ \mathrm{Y}s^{2}\mathrm{Y}p^{1}.
    • Elemento \mathrm{B}: [\mathrm{X}]\\ \mathrm{Y}s^{2}\mathrm{Y}p^{4}.
  • O enunciado pede:
    a. Demonstrar o tipo de ligação que ocorrerá entre esses elementos.
    b. Determinar a fórmula do composto formado.
    c. Discutir, comparativamente, a eletronegatividade e a energia de ionização de \mathrm{A} e \mathrm{B}.

Passo 2

Interpretar a notação eletrônica e contar elétrons de valência (isto é, os elétrons no nível de valência que participam da ligação).
  • Pela notação, as camadas internas estão em [\mathrm{X}] e a camada de valência é a etiqueta \mathrm{Y}.
  • Em \mathrm{A}: a configuração de valência é \mathrm{Y}s^{2}\mathrm{Y}p^{1}. Logo, \mathrm{A} tem 2+1=3 elétrons de valência.
  • Em \mathrm{B}: a configuração de valência é \mathrm{Y}s^{2}\mathrm{Y}p^{4}. Logo, \mathrm{B} tem 2+4=6 elétrons de valência.
Explicação didática curta sobre o porquê disso importar:
  • Os elétrons de valência determinam se um átomo tende a perder ou ganhar elétrons para ficar com configuração estável (regra do octeto: completar 8 elétrons na camada de valência, na maioria dos casos).
  • Um átomo com poucos elétrons de valência (como 3) costuma perder elétrons; um átomo com muitos elétrons de valência, próximo de 8, tende a ganhar elétrons (como 6 tende a ganhar 2).

Passo 3

Decidir quantos elétrons cada átomo tenderá a ganhar/perder para atingir configuração estável.
  • \mathrm{A} tem 3 elétrons de valência. Para completar um octeto, poderia ganhar 5 elétrons ou perder 3. Ganhar 5 é energeticamente desfavorável na maioria dos casos; perder 3 é típico para elementos do grupo com configuração s^{2}p^{1}. Portanto \mathrm{A} tende a perder 3 elétrons e formar o cátion \mathrm{A}^{3+}.
  • \mathrm{B} tem 6 elétrons de valência. Para completar o octeto, tende a ganhar 2 elétrons, formando o ânion \mathrm{B}^{2-}. (Perder 6 elétrons é muito desfavorável.)
Mostrando em símbolos:
  • \mathrm{A}\longrightarrow \mathrm{A}^{3+}+3\,\mathrm{e}^{-}.
  • \mathrm{B}+2\,\mathrm{e}^{-}\longrightarrow \mathrm{B}^{2-}.

Passo 4

Determinar a fórmula do composto pela neutralidade elétrica (balanceamento de cargas).
  • Cargas: \mathrm{A}^{3+} e \mathrm{B}^{2-}.
  • Para que o composto seja eletricamente neutro, devemos combinar íons em números inteiros tal que a soma algébrica das cargas seja zero. O mínimo múltiplo comum entre +3 e -2 é 6.
  • Colocando coeficientes: 2 íons \mathrm{A}^{3+} dão 2\times(+3)=+6.
    3 íons \mathrm{B}^{2-} dão 3\times(-2)=-6.
  • Assim a fórmula empírica é \mathrm{A}_{2}\mathrm{B}_{3}, porque
2\cdot(+3)+3\cdot(-2)=0.

Passo 5

Explicar o tipo de ligação a partir do que acontece com os elétrons.
  • Como ocorre transferência completa (ou quase completa) de elétrons de \mathrm{A} para \mathrm{B} \mathrm{A} perde elétrons e \mathrm{B} ganha — a ligação é de caráter iônico: há atração eletrostática entre íons positivos e negativos.
  • Didática: ligação iônica caracteriza-se por formação de cátions e ânions por transferência de elétrons, geralmente entre um elemento com baixa eletronegatividade (tende a perder elétrons) e outro com alta eletronegatividade (tende a ganhar elétrons). O resultado é um sólido iônico formado por íons em proporções discretas (aqui \mathrm{A}_{2}\mathrm{B}_{3}).
Exemplo concreto para fixar (analogia): alumínio e oxigênio têm configurações semelhantes a \mathrm{A} e \mathrm{B} (Al: s^{2}p^{1}, O: s^{2}p^{4}) e formam \mathrm{Al}_{2}\mathrm{O}_{3}, composto iônico com a mesma estequiometria.

Passo 6

Diálogo didático sobre eletronegatividade e energia de ionização — definições e tendências
  • Definições:
    • Eletronegatividade: tendência que um átomo tem de atrair para si os elétrons numa ligação química.
    • Energia de ionização: energia necessária para remover um elétron de um átomo isolado no estado gasoso (primeira energia de ionização é para remover o primeiro elétron; segunda para o segundo, etc.).
  • Tendências periódicas importantes (que vou usar para comparar \mathrm{A} e \mathrm{B}):
    • Ao mover-se da esquerda para a direita numa mesma linha (mesmo nível \mathrm{Y}), a eletronegatividade aumenta e a energia de ionização aumenta (os átomos têm mais prótons atraindo os elétrons de valência).
    • Para elementos na mesma coluna, eletronegatividade diminui ao descer; mas aqui, pela notação, \mathrm{A} e \mathrm{B} têm a mesma letra \mathrm{Y} na camada de valência, ou seja, estão no mesmo período (mesma camada principal).
  • Aplicando isso aos nossos elementos:
    • \mathrm{A} (com s^{2}p^{1}) está mais à esquerda no bloco p do que \mathrm{B} (com s^{2}p^{4}). Portanto \mathrm{A} tem menor eletronegatividade que \mathrm{B}.
    • Consequentemente, a energia necessária para retirar elétrons ( \text{IE}, energia de ionização) de \mathrm{A} será menor do que a de \mathrm{B} — é mais fácil remover os 3 elétrons de valência de \mathrm{A} do que remover elétrons de \mathrm{B}.
  • Comentário prático sobre afinidade eletrônica: \mathrm{B} tende a ganhar elétrons com ganho de energia (afinidade eletrônica relativamente alta), favorecendo a formação de \mathrm{B}^{2-}. Observação: em casos reais, a segunda afinidade eletrônica pode ser menos favorecida (algumas primeiras afinidades são muito favoráveis, a segunda pode ser menos), mas em sólidos iônicos a estabilização pela rede cristalina compensa.

Passo 7

Representação por pontos de Lewis (para fixar a ideia de transferência de elétrons)
  • \mathrm{A}: \mathrm{A}\!:\!\bullet\\ \bullet\\ \bullet (3 elétrons de valência) — perde os três pontos e vira \mathrm{A}^{3+}.
  • \mathrm{B}: \mathrm{B}\!:\!\bullet\\ \bullet\\ \bullet\\ \bullet\\ \bullet\\ \bullet (6 elétrons de valência) — ganha 2 pontos e vira \mathrm{B}^{2-} com octeto completo.
  • Dois \mathrm{A} doam no total 6 elétrons, que são aceitos por três \mathrm{B}, resultando no arranjo iônico \mathrm{A}_{2}\mathrm{B}_{3}.

Passo 8

Resumo final e encorajamento: em prova, faça sempre estes passos rápidos — contar elétrons de valência, pensar em ganhar/perder até octeto, formar íons e balancear cargas; isso resolve muita questão de ligações rapidamente. Força — você consegue!

Resposta

(a) Ligação iônica (transferência de elétrons: \mathrm{A}\to\mathrm{A}^{3+} e \mathrm{B}\to\mathrm{B}^{2-}).
(b) \mathrm{A}_{2}\mathrm{B}_{3}.
(c) \mathrm{A} tem menor eletronegatividade e menor energia de ionização que \mathrm{B}; \mathrm{B} é mais eletronegativo e apresenta maior energia de ionização (por isso \mathrm{A} tende a perder elétrons e \mathrm{B} a ganhar).

Exercícios relacionados