Resumo de Química Inorgânica I Sólidos Amorfos e Cristalinos

Resumo de Química Inorgânica I

Sólidos Amorfos e Cristalinos

Os sólidos amorfos são aqueles que não têm uma organização interna repetida a longo alcance. São exemplos de sólidos amorfos, vidros, borrachas e plásticos. Uma das características desses sólidos é o amolecimento lento, quando aquecidos. Já os sólidos cristalinos caracterizam-se por apresentarem uma ordem que se repete a longas distâncias e, quando aquecidos, se fundem em temperaturas definidas. Deve-se registrar que muitos sólidos podem apresentar regiões cristalinas e não cristalinas. Isso ocorre principalmente com os plásticos.

Sólidos Cristalinos

Os sólidos cristalinos, pelas suas características, são classificados em:

• Sólidos Metálicos: formados por átomos metálicos unidos por ligação metálica;
• Sólidos Covalentes: constituídos de átomos ligados covalentemente por toda a extensão do sólido;
• Sólidos Iônicos: constituídos de cátions e ânions unidos por ligação iônica;
• Sólidos Moleculares: formados por átomos ou moléculas discretas unidas por forças intermoleculares.

A estrutura interna destes sólidos é descrita como uma rede tridimensional de átomos, íons ou moléculas ordenadas a longas distâncias, formando um retículo cristalino. A menor unidade que se repete ao longo de todo o retículo é denominada de célula unitária, a qual é especificada pelos parâmetros de rede a, b, c, α, β e δ.

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Neste sistema, a = b = c e α = β = δ = 90o, e as espécies químicas que formam os sólidos podem ocupar os vértices, o centro e o centro das faces do cubo. Existem três simetrias para o sistema cúbico, que são: cúbico simples (CS); cúbico de corpo centrado (CCC); e cúbico de face centrada (CFC).

	Molecular	Iônico	Covalente	Metálico
Unidade Química no Sítio de Rede	Moléculas ou átomos	Íons positivos e negativos	Átomos	Íons positivos
Forças que Mantém o Sólido Coeso	Forças de London, dipolo-dipolo, ponte de hidrogênio	Atração eletrostática entre íons positivos e negativos	Ligações covalentes	Atração eletrostática entre íons positivos e o mar de elétrons
Algumas Propriedades	Macios, geralmente com baixos pontos de fusão, maus condutores	Duros, quebradiços, altos pontos de fusão, maus condutores no estado sólido	Duros, pontos de fusão altos, maus condutores	Duros a moles, baixo a alto ponto de fusão, grande brilho, bons condutores
Alguns Exemplos	CO2 H2O (gelo) C12H22O11 I2	NaCl CaCO3 MgSO4	SiC C (diamante) WC	Na Fe W

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Sólidos Iônicos

As ligações iônicas são estabelecidas entre íons de cargas opostas. Esses íons são formados mediante transferência de elétrons entre átomos ou grupos de átomos, conferindo-lhes determinadas cargas. Nesses processos, a espécie que fica com carga positiva é denominada cátion e a que fica com carga negativa recebe o nome de ânion. Os compostos que apresentam esse tipo de ligação, ao invés de formarem moléculas isoladas, formam aglomerados de íons, assumindo a forma sólida à temperatura ambiente, sendo cristalinos, duros, não condutores de eletricidade quando puros, mas bons condutores quando em solução. Nos arranjos estruturais desses compostos, os íons positivos e negativos se alternam formando estruturas tridimensionais (o cristal do composto), com alta estabilidade termodinâmica.

Vamos analisar a formação do cloreto de sódio em todas as suas etapas, objetivando entender o mecanismo e as energias envolvidas na formação desse composto que, guardadas certas peculiaridades, se assemelham à de outros compostos dessa natureza. Inicialmente, podemos dizer que a síntese do NaCl se faz pela reação entre o sódio metálico e o cloro gasoso, num processo que pode ser expresso na forma:

Na(s) + ½Cl2(g) NaCl(s); ΔHf = - 412 kJ mol-1.

A variação de entalpia observada em reações dessa natureza (síntese a partir dos elementos constituintes) é definida como entalpia de formação ( ΔHf) e como, nesse caso, o seu valor é bastante negativo (-412 kJ mol-1), pode-se dizer que a síntese do cloreto de sódio é bastante exotérmica, o que indica que as ligações entre os íons Na+ e Cl- são muito fortes nesse composto.

Configuração eletrônica do sódio é 1s2, 2s2, 2p6, 3s1 e a do cloro é 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p5. Assim, para que os dois assumam configuração de octeto no nível de valência, basta o sódio transferir um elétron para o cloro. Porém, no estado padrão, os átomos de sódio estão ligados entre si formando um sólido (Na(s)) e os átomos de cloro estão ligados formando moléculas (Cl2(g)). Portanto, para que os dois possam reagir, é necessário que os seus átomos rompam tais ligações. Ou seja: é necessário que ocorram os processos: