Ligação iônica é a atração elétrica que mantém unidos íons com cargas opostas. Ela se estabelece, em geral, quando um átomo transfere um ou mais elétrons para outro: o átomo que perde elétrons torna-se positivo, enquanto o que recebe elétrons torna-se negativo. Esse modelo ajuda a explicar a formação de substâncias como o cloreto de sódio, principal componente do sal de cozinha.
O que é ligação iônica?
Os átomos possuem prótons, de carga positiva, e elétrons, de carga negativa. Em um átomo eletricamente neutro, o número de prótons é igual ao número de elétrons. Porém, os elétrons podem ser perdidos ou recebidos durante interações químicas. Quando isso acontece, o átomo deixa de ser neutro e passa a ser chamado de íon.
A ligação iônica não é uma simples união entre dois átomos neutros. Ela resulta, primeiro, da formação de íons e, depois, da atração eletrostática entre eles. Íons positivos e negativos se atraem, pois cargas elétricas de sinais contrários exercem força de atração. Íons de mesmo sinal, por sua vez, se repelem.
Esse tipo de ligação ocorre mais frequentemente entre um metal, que tende a perder elétrons, e um ametal, que tende a recebê-los. Na tabela periódica, os metais ficam predominantemente à esquerda e no centro; os ametais se concentram na região direita. Essa posição está relacionada à tendência de cada grupo de elementos em formar determinados íons.
Em uma ligação iônica, o mais importante não é o compartilhamento de elétrons, mas a transferência eletrônica e a atração entre os íons formados.
Como os íons se formam?
Os elétrons envolvidos nas ligações químicas são principalmente os da camada mais externa do átomo, chamada camada de valência. Muitos átomos tendem a alcançar uma configuração eletrônica mais estável, frequentemente semelhante à de um gás nobre. A regra do octeto é uma ferramenta didática útil para representar essa tendência, embora não explique todos os casos existentes na Química.
Cátions
Quando um átomo perde elétrons, fica com mais prótons do que elétrons. Por isso, apresenta carga positiva e recebe o nome de cátion. O sódio, por exemplo, possui 11 prótons e 11 elétrons quando está neutro. Ao perder um elétron, continua com 11 prótons, mas passa a ter 10 elétrons: forma-se o íon Na+.
Ânions
Quando um átomo recebe elétrons, passa a ter mais elétrons do que prótons. Sua carga total torna-se negativa, e ele é chamado de ânion. O cloro neutro possui 17 prótons e 17 elétrons. Ao receber um elétron, fica com 18 elétrons e forma o íon Cl-.
Algumas cargas iônicas são bastante frequentes e ajudam na resolução de exercícios:
- metais do grupo 1, como lítio, sódio e potássio, costumam formar cátions de carga +1;
- metais do grupo 2, como magnésio e cálcio, costumam formar cátions de carga +2;
- elementos do grupo 17, como flúor, cloro e bromo, costumam formar ânions de carga -1;
- elementos do grupo 16, como oxigênio e enxofre, costumam formar ânions de carga -2.
Há exceções e casos que exigem consulta à carga indicada no composto ou ao conhecimento de íons específicos. Metais de transição, como ferro e cobre, por exemplo, podem formar cátions com mais de uma carga.
Como ocorre a ligação iônica?
O exemplo clássico envolve sódio e cloro. O sódio tem um elétron na camada de valência e tende a perdê-lo, produzindo Na+. O cloro tem sete elétrons nessa camada e tende a receber um, produzindo Cl-. Após a transferência, os íons apresentam cargas opostas e se atraem. A fórmula do composto formado é NaCl.
É importante observar que, no estado sólido, o cloreto de sódio não é composto por moléculas isoladas de NaCl organizadas em pares. Seus íons constituem uma grande rede tridimensional ordenada, chamada retículo cristalino. Cada íon interage com vários íons de carga oposta ao seu redor, o que aumenta a estabilidade do sólido.
A atração entre os íons depende, entre outros fatores, do valor das cargas e da distância entre eles. Cargas maiores tendem a produzir interações mais intensas. Assim, em termos gerais, uma rede formada por Mg2+ e O2- apresenta atração eletrostática mais intensa que uma rede formada por Na+ e Cl-, considerando também as dimensões dos íons.
A ligação iônica é explicada pela eletrostática: depois da transferência de elétrons, cátions e ânions permanecem associados pela atração entre cargas opostas.
Como escrever a fórmula dos compostos iônicos
Uma fórmula química de composto iônico deve expressar a proporção mínima entre os íons que torna a carga total igual a zero. Portanto, o composto final é eletricamente neutro. Não se escrevem, na fórmula final, as cargas dos íons; elas são usadas apenas para determinar os índices.
Considere o cálcio, Ca2+, e o cloro, Cl-. Um cátion cálcio tem carga +2, enquanto cada ânion cloreto tem carga -1. São necessários dois cloretos para compensar a carga positiva de um cálcio. A fórmula é CaCl2.
Outro exemplo é a combinação entre alumínio, Al3+, e oxigênio, O2-. O menor total positivo e negativo comum é 6: dois íons Al3+ somam +6, e três íons O2- somam -6. Logo, a fórmula é Al2O3.
| Íons envolvidos | Cargas | Proporção neutra | Fórmula |
|---|---|---|---|
| Sódio e cloreto | Na+ e Cl- | 1 : 1 | NaCl |
| Magnésio e óxido | Mg2+ e O2- | 1 : 1 | MgO |
| Cálcio e cloreto | Ca2+ e Cl- | 1 : 2 | CaCl2 |
| Alumínio e óxido | Al3+ e O2- | 2 : 3 | Al2O3 |
Quando há íons poliatômicos, ou seja, conjuntos de átomos que possuem carga total, o princípio é o mesmo. No sulfato de sódio, os íons são Na+ e SO42-. Como são necessários dois sódios para equilibrar um sulfato, a fórmula é Na2SO4. Se for preciso repetir um íon poliatômico, usam-se parênteses, como em Ca(OH)2.
Propriedades dos compostos iônicos
As características de uma substância iônica decorrem da organização de seus íons no retículo cristalino. Como as forças de atração na rede são intensas, esses compostos geralmente são sólidos à temperatura ambiente e apresentam altos pontos de fusão e de ebulição. Contudo, os valores exatos variam conforme os íons presentes e a estrutura da rede.
Outra propriedade relevante é a condução elétrica. No estado sólido, os íons ficam presos em posições relativamente fixas no retículo e não se movimentam livremente. Por isso, um cristal de sal sólido não conduz eletricidade de modo eficiente. Quando o composto é fundido ou dissolvido em água, os íons podem se deslocar; nessas condições, a condução elétrica torna-se possível.
Isso não significa que toda substância que se dissolve em água seja iônica, nem que todo composto iônico tenha a mesma solubilidade. A água consegue separar alguns íons da rede cristalina devido às suas interações com eles, mas a solubilidade depende do equilíbrio entre essas interações e as forças internas do cristal.
- costumam formar sólidos cristalinos;
- em geral, apresentam pontos de fusão e ebulição elevados;
- são quebradiços: ao sofrer deslocamento na rede, íons de mesma carga podem se aproximar e se repelir;
- conduzem corrente elétrica quando fundidos ou em solução aquosa, desde que haja íons móveis;
- podem ser solúveis em água, mas essa propriedade varia de composto para composto.
Diferenças entre ligação iônica, covalente e metálica
As ligações químicas são classificadas conforme a maneira pela qual os elétrons participam da interação entre os átomos. A divisão em iônica, covalente e metálica é essencial para prever propriedades e interpretar fórmulas químicas, embora existam substâncias com características intermediárias.
| Tipo de ligação | Comportamento dos elétrons | Ocorrência comum | Exemplo |
|---|---|---|---|
| Iônica | Transferência de elétrons e atração entre íons | Metal e ametal | NaCl |
| Covalente | Compartilhamento de pares de elétrons | Entre ametais | H2O |
| Metálica | Elétrons deslocalizados entre átomos metálicos | Entre metais | Fe |
Na ligação covalente, os átomos compartilham elétrons, como acontece entre hidrogênio e oxigênio na água. Já na ligação metálica, os elétrons de valência possuem mobilidade pela estrutura do metal, contribuindo para propriedades como condutividade elétrica e maleabilidade. Não se deve classificar uma substância apenas por uma propriedade isolada; é necessário analisar sua composição e seu comportamento.
Síntese e pontos de revisão
A ligação iônica é formada pela atração entre cátions e ânions produzidos, geralmente, pela transferência de elétrons entre um metal e um ametal. Para resolver questões, identifique primeiro as cargas mais prováveis dos íons e, em seguida, ajuste suas quantidades até que a soma das cargas seja zero.
- Átomo que perde elétrons forma cátion, de carga positiva.
- Átomo que recebe elétrons forma ânion, de carga negativa.
- O composto iônico final deve ser eletricamente neutro.
- Índices na fórmula indicam a proporção entre os íons, não suas cargas.
- Compostos iônicos conduzem eletricidade quando possuem íons livres para se movimentar, como no estado fundido ou em certas soluções aquosas.
Por fim, lembre-se de que a fórmula NaCl representa a menor proporção entre Na+ e Cl-, e não necessariamente uma molécula isolada. Essa ideia de rede cristalina é central para compreender as propriedades dos sólidos iônicos.
