Exemplo de ligação iônica

A ligação iônica é dada pela presença de um cátion e um ânion, espécies químicas com cargas elétricas de signos opostos. É definida como a força eletrostática que liga os íons em um composto iônico.

Átomos de elementos com baixas energias de ionização tendem a formar cátions. Em contraste, aqueles com alta afinidade eletrônica tendem a formar ânions.

Os metais alcalinos e alcalino-terrosos são mais propensos a formar cátions em compostos iônicos, e os halogênios e o oxigênio são os mais propensos a formar ânions. Como consequência, a composição de uma grande variedade de compostos iônicos resulta da combinação de um metal do grupo IA ou IIA e um halogênio ou oxigênio.

Por exemplo, a reação entre o lítio e o flúor produz fluoreto de lítio, um pó branco venenoso usado para diminuir o ponto de fusão da solda e na fabricação de cerâmicas. A configuração eletrônica do lítio é 1s², 2s¹, e o do flúor é 1s², 2s², 2 P⁵. Quando esses átomos entram em contato, o elétron de valência 2s¹ O lítio é transferido para o átomo de flúor.

É válido supor que o procedimento comece com o desprendimento do elétron de lítio, ionizando-o para atingir a valência 1+ positiva. Ele continua com a recepção desse elétron pelo flúor, que lhe dá uma carga negativa. No final, a formação da ligação iônica ocorre por atração eletrostática. O composto de fluoreto de lítio será eletricamente neutro.

Muitas reações comuns levam à formação de ligações iônicas. Por exemplo, a combustão de cálcio em oxigênio produz óxido de cálcio:

A molécula diatômica de oxigênio se separa em dois átomos individuais. Em seguida, haverá uma transferência de dois elétrons do átomo de cálcio para cada átomo de oxigênio. Ambos terão então suas respectivas cargas: para o Cálcio 2+ para cada átomo e para o Oxigênio 2- para cada átomo. Após a ligação final, a molécula de óxido de cálcio é eletricamente neutra.

Energia de rede de compostos iônicos

Com a energia de ionização e os valores de afinidade eletrônica dos elementos é possível prever o que elementos formam compostos iônicos, mas também é necessário avaliar a estabilidade deste tipo de compostos.

Energia de ionização e afinidade eletrônica são definidas para processos que ocorrem na fase gasosa, embora todos os compostos iônicos sejam sólidos a 1 atmosfera de pressão e 25 ° C. O estado sólido é uma condição muito diferente porque cada cátion é rodeado por um número específico de ânions e vice-versa. Consequentemente, a estabilidade geral do composto iônico sólido depende das interações de todos os íons e não apenas da interação de um cátion com um ânion.

Uma medida quantitativa da estabilidade de qualquer sólido iônico é o seu energia da rede, que é definido como A energia necessária para separar completamente uma molécula de um composto iônico sólido em seus íons no estado gasoso.

Ciclo de Born-Haber para determinar a energia da rede

Não é possível medir a energia da rede diretamente. No entanto, se a estrutura e composição de um composto iônico são conhecidas, é viável calcular sua energia de rede aplicando a Lei de Coulomb, que afirma que a energia potencial entre dois íons é diretamente proporcional ao produto de suas cargas e inversamente proporcional à distância entre eles. Parar.

Como a carga do cátion é positiva e a do ânion é negativa, o produto dará um resultado negativo em energia. Isso representa uma reação exotérmica. Consequentemente, para reverter o processo, a energia deve ser fornecida.

Também é possível determinar a energia da rede indiretamente, se for assumido que um composto iônico é formado em vários estágios. Este procedimento é conhecido como Ciclo Born-Haber, que relaciona as energias de rede de compostos iônicos com energias de ionização, afinidade eletrônica e outras propriedades atômicas e moleculares. Este método é baseado na Lei da Soma Algébrica de Reações Químicas de Hess e foi desenvolvido por Max Born e Fritz Haber. O ciclo de Born-Haber define as diferentes etapas que precedem a formação de um sólido iônico.

Cloreto de sódio

O Cloreto de Sódio é um composto iônico com ponto de fusão de 801 ° C, que conduz eletricidade no estado fundido e em solução aquosa. O sal-gema é uma das fontes de cloreto de sódio e é encontrado em depósitos subterrâneos que costumam ter várias centenas de metros de espessura. O cloreto de sódio também é obtido da água do mar ou da salmoura (uma solução concentrada de NaCl) por evaporação solar. Além disso, é encontrado na natureza no mineral chamado Halite.

O cloreto de sódio é mais usado do que qualquer outro material na fabricação de compostos químicos inorgânicos. O consumo mundial dessa substância é de cerca de 150 milhões de toneladas por ano. O Cloreto de Sódio é usado principalmente na produção de outros compostos químicos inorgânicos, como gás cloro, hidróxido de sódio, sódio metálico, gás hidrogênio e carbonato de sódio. Também é usado para derreter gelo e neve em rodovias e estradas.