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Produção de sal e as ligações iônicas Química 4º bimestre – Aula 4 Ensino Médio ● Ligação iônica; ● Composto iônico; ● Cátions e ânions; ● Teoria do octeto; ● Camada de valência; ● Fórmula iônica e fórmula de Lewis. ● Contextualizar e aprofundar estudos sobre as ligações iônicas; ● Representar as ligações por meio de fórmula iônica e fórmula de Lewis ou fórmula eletrônica. Relembre COM SUAS PALAVRAS Importância das ligações químicas Saleiro Salina 1. O que as imagens têm em comum? 2. De acordo com as imagens, como o sal (cloreto de sódio) é produzido? 3. Qual a utilidade do cloreto de sódio? 4. Qual a composição do cloreto de sódio? Como ocorre a ligação desses átomos? Imagens © Getty Images • Vimos anteriormente que os átomos são formados por núcleos que contêm prótons e nêutrons e, ao seu redor, na eletrosfera, estão localizados os elétrons. Os elementos neutros apresentam a mesma quantidade de prótons e elétrons. • Um íon é formado quando a quantidade de prótons e elétrons é diferente, pois houve transferência de elétrons da camada de valência. Formação de íons Foco no Conteúdo Átomo neutro Prótons = Elétrons Cátion Prótons > Elétrons Perde elétron, fica com carga positiva Átomo neutro Prótons = Elétrons Ânion Prótons elétrons, sendo um cátion. A diferença é de 2 prótons, assim, a carga desse elemento é +2. 5 MINUTOS Atualmente, o principal processo de obtenção do cloreto de sódio dá-se pela evaporação da água do mar nas salinas. É o composto iônico mais comum. Esse sal é utilizado para salgar e conservar os alimentos; na produção de xampus, de papel, e de sabões e detergentes; nos isotônicos para reposição eletrolítica corporal; em soluções descongestionantes nasais; na produção do soro fisiológico; na alimentação para o gado etc. Cloreto de sódio (NaCl) Foco no conteúdo Estrutura cristalina do cloreto de sódio, NaCl Salinas em Araruama, Rio de Janeiro, década de 1940 Cloreto de sódio (NaCl) Reprodução - DOMÍNIO PÚBLICO/ACERVO ARQUIVO NACIONAL/WIKIPEDIA, 2018. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Salinas_e m_Araruama_(RJ).tif. Acesso em: 4 ago. 2024. Reprodução - BENJAH- BMM27/WIKIPEDIA, 2006. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Sodium -chloride-3D-ionic.png. Acesso em: 4 ago. 2024. Reprodução - ONDREJ MANGL/WIKIPEDIA, 2007. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Chlorid_so dn%C3%BD.JPG. Acesso em: 4 ago. 2024. • Para o ser humano, o NaCl possui grande importância, pois ajuda na reposição de eletrólitos após atividades físicas e seus íons (Na+ e Cl–) apresentam diversas funções no organismo, dentre elas: • Prevenção de coagulação sanguínea; • Controle de pressão arterial; • Estímulo aos impulsos nervosos; • Ajuda na contração muscular. Mas como essas substâncias são formadas? Compostos iônicos – Cloreto de sódio Foco no conteúdo Pressão arterial Sistema nervoso Imagens: © Getty Images CONTINUA Compostos iônicos Foco no conteúdo –+ Forças de atração São formados por ligação iônica que ocorre entre íons positivos (cátions) e negativos (ânions). Esse tipo de ligação é caracterizada pela existência de forças de atração eletrostática entre os íons. ✓ Formam estruturas cristalinas; ✓ Maus condutores de eletricidade no estado sólido; ✓ Geralmente são condutores no estado líquido e dissolvidos (geram soluções eletrolíticas); A ligação iônica ocorre, então, entre elementos que apresentam tendências opostas, ou seja, é necessário que um dos átomos participantes da ligação possua a tendência de perder elétrons enquanto o outro, a de receber elétrons. Principais características: © Getty Images. ✓ São sólidos à temperatura ambiente; ✓ São duros e quebradiços; ✓ Possuem elevados pontos de ebulição e fusão. Podemos observar que a formação do cloreto de sódio acontece pela interação entre os íons formados pelos átomos de sódio (Na) e cloro (Cl). Formação de compostos iônicos Foco no conteúdo Na (Z = 11) 1s2 2s2 2p6 3s1 Na Na+ (Z = 11) 1s2 2s2 2p6 Na+ Perde 1 elétron Cl (Z = 17) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 Cl– (Z = 17) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 Ganha 1 elétron Cl Cl– TODO MUNDO ESCREVE Elaborado especialmente para a aula. CONTINUA Para a formação do cloreto de sódio, os íons formados por Na e Cl se atraem eletrostaticamente e formam retículos cristalinos com os íons Na+ e Cl–. Foco no conteúdo Na Cl Na+ Cl– Na+ + Cl– NaCl Retículo cristalino © Getty Images Elaborado especialmente para a aula. // B • A fórmula dos compostos iônicos indica a proporção em relação aos cátions e ânions que compõem a estrutura cristalina. • Nessa representação, o cátion sempre aparece à esquerda na fórmula e o ânion à direita. Fórmula Iônica Foco no conteúdo CÁTION ÂNION +X –Y A AYBX Exemplos: Ca+2 + F– CaF2 Cálcio (Ca) doa 2 elétrons e o flúor (F) precisa ganhar 1 elétron para ambos ficarem estáveis. Um átomo de Ca doa elétrons para 2 átomos de F. Al+3 + S–2 Al2S3 Mg+2 + O–2 MgO • A fórmula de Lewis representa os elétrons da camada de valência de cada átomo. Fórmula de Lewis Foco no conteúdo Mg + Cl – Na + Na + Cl F F Mg + F F +2 NaCl MgF2 Exemplos: – – Pause e responda Um elemento X da família dos metais alcalinos terrosos (Grupo 2) interage com um elemento Y da família dos halogênios (Grupo 17). Qual alternativa apresenta corretamente o tipo de ligação que ocorre entre esses elementos e a sua fórmula? Qual composto é formado? Ligação iônica, XY2 Ligação metálica, X2Y Ligação iônica, X2Y Ligação covalente, XY2 5 MINUTOS Pause e responda Um elemento X da família dos metais alcalinos terrosos (Grupo 2) interage com um elemento Y da família dos halogênios (Grupo 17). Qual alternativa apresenta corretamente o tipo de ligaçãoque ocorre entre esses elementos e a sua fórmula? Qual composto é formado? Ligação iônica, XY2 Ligação metálica, X2Y Ligação iônica, X2Y Ligação covalente, XY2 O elemento X tem 2 elétrons na camada de valência, então forma um íon de carga +2, e o elemento Y tem 7 elétrons na camada de valência e forma um íon de carga –1. Eles interagem por ligação iônica e formam XY2. 5 MINUTOS Ligações iônicas – Fórmula iônica e de Lewis Na prática • Para cada par de elementos genéricos (X e Y) a seguir, determine: a. A distribuição eletrônica e a carga dos átomos. b. A fórmula iônica. c. A fórmula de Lewis. Exemplo: I Fórmula Iônica: X3Y X Y –3+ 3 Número atômico X Y I 19 7 II 13 16 III 3 17 IV 11 8 V 20 9 X = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 Tem 1 elétron na camada de valência, ele doa esse elétron e fica com carga +1. Y = 1s2 2s2 2p3 Tem 5 elétrons na camada de valência, ele ganha 3 elétrons e fica com carga –3. Lewis: a. b. c. TODO MUNDO ESCREVE Na prática Cargas + 3 e – 2 Cargas + 1 e – 1 Cargas + 1 e – 2 Cargas + 2 e – 1 X2Y3 XY X2Y XY2 X Y –2+3 32 X Y –+ X Y –+2 2 X Y –2+ 2 Agora, utilize as respostas obtidas no slide anterior para encontrar os cartões que possuem correlações corretas. Número atômico X Y I 19 7 II 13 16 III 3 17 IV 11 8 V 20 9 Ligações iônicas – Fórmula iônica e de Lewis Na prática Cargas + 3 e – 2 Cargas + 1 e – 1 Cargas + 1 e – 2 Cargas + 2 e – 1 X2Y3 XY X2Y XY2 X Y –2+3 32 X Y –+ X Y –+2 2 X Y –2+ 2 Correção Encontre os cartões que possuem as respostas corretas. Número atômico X Y I 19 7 II 13 16 III 3 17 IV 11 8 V 20 9 Outros exemplos de compostos iônicos no cotidiano Foco no conteúdo • Diversos compostos iônicos fazem parte do nosso dia a dia devido a sua ampla aplicabilidade. Alguns exemplos são: Óxido de cálcio (CaO) Usado em construções Sulfato de cobre (CuSO4) Utilizado como fungicida Nitrato de potássio (KNO3) Presente em explosivos Imagens: © Getty Images • Além dos elementos representativos (distribuição terminada em subnível s ou p), os metais de transição também podem se ligar através de ligação iônica. Entretanto, eles formam cátions diferentes com cargas que não obedecem o padrão da regra do octeto. • Os cátions formados pelos elementos da tabela são mostrados abaixo. Casos particulares de íons Foco no conteúdo CONTINUA Fonte: USBERCO; KAUFMANN, 2016. p. 190. Elaborado especialmente para a aula. • Um metal de transição muito importante é o ferro, que apresenta cátions de carga +2 e +3. Fe (Z = 26) Átomo neutro: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 Cátion Fe2+ (perde 2 elétrons do subnível 4s): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 Cátion Fe3+ (perde 3 elétrons, 2 do subnível 4s e 1 do subnível 3d): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 Casos particulares de íons Foco no conteúdo Minério de ferro © Getty Images • Como os íons são formados? • De que maneira os átomos interagem para formar ligações iônicas? • Em que áreas do nosso cotidiano é possível encontrar compostos iônicos? • Qual a importância do consumo de cloreto de sódio para o ser humano? Encerramento COM SUAS PALAVRAS Sulfato de cobre Cloreto de sódio Imagens: © Getty Images. ATKINS, P.; JONES. L. Princípios de Química. Porto Alegre: Bookman, 2018. SÃO PAULO (Estado). Secretaria da Educação. Currículo Paulista: etapa Ensino Médio, 2020. Disponível em: https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp- content/uploads/2023/02/CURR%C3%8DCULO-PAULISTA-etapa-Ensino- M%C3%A9dio_ISBN.pdf. Acesso em: 8 ago. 2024. USBERCO, J.; SALVADOR, E. Química: Química geral. São Paulo: Saraiva, 2014. USBERCO, J.; KAUFMANN, P. S. Química, v. 1. São Paulo: Saraiva, 2016. Identidade visual: Imagens © Getty Images. Imagem de capa: SEDUC https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2023/02/CURR%C3%8DCULO-PAULISTA-etapa-Ensino-M%C3%A9dio_ISBN.pdf. https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2023/02/CURR%C3%8DCULO-PAULISTA-etapa-Ensino-M%C3%A9dio_ISBN.pdf. https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2023/02/CURR%C3%8DCULO-PAULISTA-etapa-Ensino-M%C3%A9dio_ISBN.pdf. Slide 1 Slide 2 Slide 3 Slide 4: Formação de íons Slide 5: Determinação da carga dos íons Slide 6: Determinação da carga dos íons Slide 7: Átomo neutro ou íon? Slide 8: Átomo neutro ou íon? Slide 9: Cloreto de sódio (NaCl) Slide 10: Compostos iônicos – Cloreto de sódio Slide 11: Compostos iônicos Slide 12: Formação de compostos iônicos Slide 13 Slide 14: Fórmula Iônica Slide 15: Fórmula de Lewis Slide 16: Qual composto é formado? Slide 17: Qual composto é formado? Slide 18: Ligações iônicas – Fórmula iônica e de Lewis Slide 19 Slide 20: Ligações iônicas – Fórmula iônica e de Lewis Slide 21: Outros exemplos de compostos iônicos no cotidiano Slide 22: Casos particulares de íons Slide 23: Casos particulares de íons Slide 24 Slide 25 Slide 26