Das ligações às propriedades
Na aula de laboratório, a professora entrega-te quatro sólidos brancos ou cinzentos, sem rótulo. Não podes provar nem cheirar. Como descobres de que tipo de material é cada um? Basta fazeres três perguntas simples: «Funde com facilidade?», «Conduz corrente?» e «Dissolve-se em água?». As respostas dizem-te como estão ligadas as partículas lá dentro.
Três testes, três pistas
O tipo de ligação química determina o comportamento de um material. Em laboratório, usamos três testes:
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Temperatura de fusão: quanto mais fortes forem as ligações entre as partículas, mais energia é preciso para as separar e mais alta é a temperatura de fusão.
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Condutibilidade elétrica: só há corrente se existirem cargas livres para se mover. Podem ser eletrões livres ou iões livres.
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Solubilidade em água: a água dissolve bem muitos compostos iónicos, mas não os metais nem muitas substâncias moleculares e covalentes em rede.
Repara: o que importa não é só se conduz, mas em que estado conduz (sólido, fundido ou em solução).
Na aula, a professora apresentou quatro sólidos identificados apenas pelas letras W, X, Y e Z, juntamente com a tabela dos resultados de alguns testes laboratoriais. |…
Na aula, a professora apresentou quatro sólidos identificados apenas pelas letras W, X, Y e Z, juntamente com a tabela dos resultados de alguns testes laboratoriais.
| Sólido | Temperatura de fusão | Conduz corrente no estado sólido? | Solúvel em água? | A solução aquosa conduz? |
|---|---|---|---|---|
| W | cerca de $800\ \celsius$ | Não | Sim | Sim |
| X | cerca de $1\,085\ \celsius$ | Sim | Não | — |
| Y | cerca de $60\ \celsius$ | Não | Não | — |
| Z | acima de $3\,500\ \celsius$ | Não | Não | — |
- a) Atribui a cada sólido o tipo de estrutura que melhor explica os resultados: sólido iónico, sólido metálico, substância molecular ou sólido covalente (rede covalente). Justifica cada escolha.
- b) Propõe uma substância concreta, indicando o seu nome, que possa corresponder a cada uma das letras.
- c) Explica por que razão o sólido W não conduz corrente no estado sólido, mas a sua solução aquosa conduz.
- d) Para os sólidos X e Y a última coluna não apresenta resultados (—). Justifica a ausência desses testes.
Quatro famílias de materiais
Juntando os três testes, podemos distinguir quatro tipos de sólidos.
| Tipo | Ligação | T. de fusão | Conduz no sólido? | Solúvel em água? | Conduz em solução ou fundido? | Exemplo |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Iónico | iónica (catiões e aniões) | alta | não | geralmente sim | sim | cloreto de sódio |
| Metálico | metálica | em geral alta | sim | não | sim (conduz também fundido) | cobre, ferro |
| Molecular | covalente entre os átomos de cada molécula | baixa | não | varia | não | açúcar, cera |
| Covalente em rede | covalente por toda a rede | muito alta | em geral não (a grafite conduz) | não | — | diamante |
Porque é que as substâncias moleculares têm temperaturas de fusão baixas? Ao fundir, separam-se as moléculas umas das outras, e as forças entre elas são fracas. As ligações covalentes dentro de cada molécula não se rompem. No diamante, pelo contrário, para fundir é preciso partir ligações covalentes por todo o cristal, e isso exige muita energia.
Prever e justificar numa atividade laboratorial
Numa atividade laboratorial, convém prever os resultados antes de testar e depois comparar. Organiza sempre os resultados numa tabela e justifica cada classificação com os dados.
Na atividade laboratorial «Propriedades de alguns materiais», a turma da Matilde dispôs de quatro amostras: sal de cozinha (cloreto de sódio), açúcar (sacarose), um…
Na atividade laboratorial «Propriedades de alguns materiais», a turma da Matilde dispôs de quatro amostras: sal de cozinha (cloreto de sódio), açúcar (sacarose), um prego de ferro e cera de vela. Para cada amostra, os alunos testaram a solubilidade em água e a condução de corrente elétrica no estado sólido.
- a) Organiza numa tabela os resultados que esperas obter, com as colunas: amostra, solúvel em água (sim/não) e conduz corrente no sólido (sim/não).
- b) Classifica cada amostra como sólido iónico, sólido metálico ou substância molecular, justificando com os resultados da tabela.
- c) O sal e o açúcar dissolvem-se ambos em água, mas só uma das soluções conduz corrente elétrica. Indica qual e explica a diferença a nível das partículas em solução.
- d) Indica duas regras de segurança que devem ser cumpridas durante esta atividade laboratorial.
Em resumo
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A temperatura de fusão mede a força das ligações entre as partículas: é alta nos compostos iónicos e nos sólidos covalentes em rede, e baixa nas substâncias moleculares.
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Só há corrente elétrica se houver cargas livres: eletrões livres nos metais, iões livres nos compostos iónicos fundidos ou em solução.
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Os metais conduzem no estado sólido. Os compostos iónicos só conduzem fundidos ou em solução.
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As substâncias moleculares não conduzem em nenhum estado e têm temperaturas de fusão baixas.
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Para classificar uma amostra, combina os três testes e justifica sempre com os resultados da tabela.
De volta ao início: perante os quatro sólidos sem rótulo, a temperatura de fusão, a condução no sólido e a solubilidade (com a condução da solução) indicam a classe de cada um.