Exercícios: Ligação iónica, covalente e metálica

No sal, na água e no cobre, os átomos se encontram unidos de três formas distintas.

1. a) Descreva o que acontece com os elétrons de valência na ligação iônica, na covalente e na metálica.
2. b) Use os termos «transferência», «compartilhamento» e «deslocalização» na sua resposta.
3. c) Associe cada uma das três substâncias do enunciado ao respectivo tipo de ligação.

O sal comum, $\text{NaCl}$, é formado por íons ordenados em um cristal.

1. a) Explique o que acontece com os elétrons de valência do sódio e do cloro quando o composto se forma.
2. b) Que partículas formam o sal e que força as mantém unidas?
3. c) Desenhe no seu caderno uma porção da rede cristalina alternando íons $\text{Na}^{+}$ e $\text{Cl}^{-}$.

Você pode fazer isso no papel e enviar uma foto com a sua resposta.

Uma molécula de água, $\text{H}_2\text{O}$, contém um átomo de oxigênio ligado a dois átomos de hidrogênio.

1. a) Que tipo de ligação une o oxigênio aos hidrogênios?
2. b) Quantas ligações existem na molécula e quantos elétrons o oxigênio compartilha no total?
3. c) Quantos elétrons cada átomo de hidrogênio fornece para a sua ligação?

Um prego de ferro é um pedaço de metal formado unicamente por átomos de $\text{Fe}$.

1. a) Explique em que consiste o «mar de elétrons» da ligação metálica.
2. b) O que significa dizer que os elétrons estão deslocalizados?
3. c) Se os elétrons compartilhados desaparecessem, como os cátions de ferro interagiriam entre si? Justifique por que se diz que o mar de elétrons é a «cola» do metal.

Classifique as seguintes substâncias de acordo com o tipo de ligação predominante, justificando cada resposta com base nos elementos que se combinam:

1. a) $\text{MgO}$, o óxido de magnésio dos antiácidos.
2. b) $\text{CO}_2$, o gás das bolhas dos refrigerantes.
3. c) $\text{Cu}$, o metal dos cabos.
4. d) $\text{NH}_3$, a amônia dos produtos de limpeza.
5. e) $\text{KBr}$, um sal utilizado em fotografia.
6. f) $\text{N}_2$, o gás majoritário do ar.

Algumas substâncias formam redes cristalinas e outras formam moléculas.

1. a) Explique a diferença entre as duas estruturas.
2. b) Apresente um exemplo de substância que forme uma rede cristalina e um exemplo de substância molecular.
3. c) Em qual dos dois casos faz sentido falar de «uma molécula» isolada? Justifique a resposta.

O diamante é carbono puro. Nele, cada átomo de carbono está ligado a outros quatro átomos de carbono, formando uma estrutura tridimensional contínua.

1. a) Que tipo de ligação une os átomos de carbono entre si?
2. b) O diamante é uma substância molecular ou uma rede cristalina?
3. c) Quantas ligações forma cada átomo de carbono?

A eletronegatividade mede a força com que um átomo atrai para si os elétrons de uma ligação; os metais têm eletronegatividade baixa e os não metais, alta.

1. a) Complete a regra prática: metal + não metal → ligação ...; não metal + não metal → ligação ...; metal + metal → ligação ....
2. b) Justifique cada caso pensando em quem «puxa» com mais força os elétrons.

Escreva a fórmula do composto iônico formado pelos seguintes pares de íons, sabendo que o conjunto deve ser eletricamente neutro:

1. a) $\text{Ca}^{2+}$ e $\text{Cl}^{-}$, o sal usado para derreter o gelo nas rodovias.
2. b) $\text{Al}^{3+}$ e $\text{O}^{2-}$, a camada de óxido que protege o alumínio.
3. c) $\text{Na}^{+}$ e $\text{S}^{2-}$.

Em cada caso, indique quantos íons de cada tipo são necessários e verifique que a carga total é zero.

O dióxido de carbono, $\text{CO}_2$, é exalado por nós na respiração e absorvido pelas plantas. Dados: $Z(\text{C}) = 6$, $Z(\text{O}) = 8$.

1. a) Calcule o número total de elétrons de valência da molécula.
2. b) Sabendo que o carbono forma uma ligação dupla com cada oxigênio, desenhe no seu caderno o diagrama de Lewis da molécula.
3. c) Quantos pares de elétrons o carbono compartilha? Verifique que cumpre a regra do octeto.

Você pode fazer isso no papel e enviar uma foto com a sua resposta.

O amoníaco, $\text{NH}_3$, confere o seu cheiro característico a muitos produtos de limpeza. Dados: $Z(\text{N}) = 7$, $Z(\text{H}) = 1$.

1. a) Calcule o número total de elétrons de valência da molécula.
2. b) Desenhe no seu caderno o diagrama de Lewis dela.
3. c) Quantos pares de elétrons compartilhados e quantos pares não compartilhados o nitrogênio apresenta?

Você pode fazê-lo em papel e enviar uma foto com a sua resposta.

Ninguém jamais isolou «uma molécula de sal»: o $\text{NaCl}$ forma uma rede cristalina cúbica na qual cada íon está rodeado por seis íons de carga oposta.

1. a) Explique por que, para os compostos iônicos, se fala em «unidade de fórmula» e não em molécula.
2. b) O que representa, então, a fórmula $\text{NaCl}$?
3. c) Desenhe no seu caderno uma camada da rede, alternando íons $\text{Na}^{+}$ e $\text{Cl}^{-}$.

Você pode fazê-lo no papel e enviar uma foto com a sua resposta.

Classifique a ligação de cada substância e indique se forma moléculas ou rede cristalina, justificando a resposta:

1. a) O bronze dos sinos, uma liga de cobre e estanho.
2. b) A areia da praia, $\text{SiO}_2$.
3. c) O fluoreto de sódio dos cremes dentais, $\text{NaF}$.
4. d) O nitrogênio do ar, $\text{N}_2$.
5. e) O cloreto de cálcio do sal para derretimento de gelo, $\text{CaCl}_2$.

Com estes valores de eletronegatividade: $\text{Na} = 0,9$, $\text{Cl} = 3,0$, $\text{H} = 2,1$, $\text{O} = 3,5$, $\text{C} = 2,5$ e $\text{Mg} = 1,2$; e a regra prática de que uma diferença de eletronegatividade $\Delta\text{EN} > 1,7$ corresponde a uma ligação predominantemente iônica. Os valores de eletronegatividade estão representados sobre uma escala na figura.

1. a) Calcule $\Delta\text{EN}$ para as ligações de $\text{NaCl}$, $\text{H}_2\text{O}$ (ligação $\text{O}-\text{H}$), $\text{CO}_2$ (ligação $\text{C}-\text{O}$) e $\text{MgO}$.
2. b) Classifique cada ligação como predominantemente iônica ou covalente.
3. c) Explique por que razão a ligação $\text{O}-\text{H}$, sendo covalente, é considerada «polar».

O nitrogênio dos pacotes de batata frita protege o alimento por ser um gás muito pouco reativo. As moléculas $\text{H}_2$, $\text{O}_2$ e $\text{N}_2$ têm, respectivamente, uma ligação simples, uma dupla e uma tripla.

1. a) Desenhe no seu caderno o diagrama de Lewis das três moléculas.
2. b) Quantos elétrons são compartilhados em cada uma?
3. c) Justifique por que a ligação tripla do $\text{N}_2$ o torna um gás tão inerte que é utilizado como atmosfera protetora.

Você pode fazer isso no papel e enviar uma fotografia com a sua resposta.

Um laboratório analisa duas substâncias desconhecidas. A substância A funde a $770\ \celsius$, não conduz a corrente no estado sólido, mas conduz fundida ou dissolvida em água, e é muito solúvel. A substância B ferve a $-161\ \celsius$, não conduz em nenhum estado e é insolúvel em água.

1. a) Deduza, fundamentando, que tipo de ligação predomina em cada substância.
2. b) Proponha uma substância conhecida que possa corresponder a cada uma.
3. c) Explique, com base na estrutura de cada uma, o dado relativo à condutibilidade elétrica.

O diamante e o sal comum são ambos redes cristalinas com pontos de fusão extremamente elevados e, contudo, comportam-se de maneira muito distinta.

1. a) Explique que partículas ocupam os nós de cada rede e que forças as mantêm unidas.
2. b) O sal fundido conduz a eletricidade, mas o diamante no estado sólido não a conduz: explique a diferença com base nos elétrons de cada estrutura.
3. c) Justifique por que razão ambas as substâncias fundem a temperaturas tão elevadas, apesar de as ligações delas terem natureza diferente.

Na água é necessário distinguir dois tipos de forças: as ligações covalentes $\text{O}-\text{H}$ no interior de cada molécula, muito fortes, e as forças entre moléculas (ligações de hidrogênio), muito mais fracas. Observe o esquema:

1. a) Explique a diferença entre forças intramoleculares e intermoleculares.
2. b) Para ferver a água, que forças é necessário vencer? E para decompô-la em $\text{H}_2$ e $\text{O}_2$?
3. c) Utilize o que você aprendeu para explicar por que a água ferve a apenas $100\ \celsius$, mas decompô-la quimicamente exige temperaturas extremamente elevadas ou uma eletrólise.

A molécula de $\text{CO}_2$ tem $16$ elétrons de valência e duas ligações duplas.

1. a) Verifique, por meio da contagem de elétrons, que com essa estrutura o carbono e os dois oxigênios cumprem a regra do octeto.
2. b) Quantos pares de elétrons ligantes e quantos pares não ligantes existem na molécula?
3. c) Aplique a mesma contagem à molécula de $\text{N}_2$ ($10$ elétrons de valência, ligação tripla) e desenhe ambos os diagramas de Lewis no seu caderno.

Você pode fazer isso no papel e enviar uma foto com a sua resposta.

O mercúrio é o único metal líquido à temperatura ambiente e, assim como o cobre ou o alumínio, conduz a corrente elétrica.

1. a) Descreva o modelo da ligação metálica: que partículas existem e como estão organizadas.
2. b) Explique, recorrendo a esse modelo, por que razão um metal conduz a eletricidade tanto no estado sólido quanto no líquido.
3. c) O bronze (cobre e estanho) e o aço inoxidável (ferro, cromo e níquel) também conduzem: explique por que razão misturar vários metais não «destrói» a ligação metálica.

Redação: «Três formas de ligação».

1. a) Compare a ligação iônica, a covalente e a metálica respondendo, para cada uma, a três perguntas: o que acontece com os elétrons de valência?, que estrutura se forma, moléculas ou rede?, que exemplo a ilustra melhor, $\text{NaCl}$, $\text{CO}_2$ ou $\text{Fe}$?
2. b) Conclua explicando como é possível prever o tipo de ligação a partir da posição dos elementos na tabela periódica.