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.

[pic 1]

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).

[pic 2]

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:

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