LIGAÇÃO IÔNICA: CARACTERÍSTICAS, COMO É FORMADA E EXEMPLOS - QUÍMICA - 2025

A ligação iônica é um tipo de ligação química na qual há uma atração eletrostática entre íons de carga oposta. Ou seja, um íon carregado positivamente forma uma ligação com um íon carregado negativamente, transferindo elétrons de um átomo para outro.

Este tipo de ligação química ocorre quando os elétrons de valência de um átomo são transferidos permanentemente para outro átomo. O átomo que perde elétrons se torna um cátion (com carga positiva) e o que ganha elétrons se torna um ânion (com carga negativa).

Exemplo de ligação iônica: fluoreto de sódio. O sódio perde um elétron de valência e o transforma em flúor. Wdcf

Conceito de ligação iônica

A ligação iônica é aquela pela qual partículas eletricamente carregadas, chamadas de íons, interagem para dar origem a sólidos e líquidos iônicos. Essa ligação é o produto de interações eletrostáticas entre centenas de milhões de íons e não se limita a apenas alguns deles; ou seja, vai além da atração entre uma carga positiva e uma carga negativa.

Considere, por exemplo, o composto iônico cloreto de sódio, NaCl, mais conhecido como sal de cozinha. No NaCl, a ligação iônica predomina, por isso é composta pelos íons Na ⁺ e Cl ^-. Na ⁺ é o íon ou cátion positivo, enquanto Cl ^- (cloreto) é o íon ou ânion negativo.

Os íons Na + e Cl- no cloreto de sódio são mantidos juntos por ligações iônicas. Fonte: Eyal Bairey via Wikipedia.

Tanto o Na ⁺ quanto o Cl ^- são atraídos por terem cargas elétricas opostas. As distâncias entre esses íons permitem que outros se aproximem, de modo que pares e pares de NaCl aparecem. Os cátions Na ⁺ se repelirão porque têm cargas iguais, e o mesmo acontece uns com os outros com os ânions Cl ^-.

Chega um momento em que milhões de íons Na ⁺ e Cl ^- conseguem se unir, se unir, para criar uma estrutura o mais estável possível; um governado por ligação iônica (imagem superior). Os cátions Na ⁺ são menores do que os ânions Cl ^- devido ao aumento da força nuclear efetiva de seu núcleo sobre os elétrons externos.

Ligação iônica de NaCl. Rhannosh / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

A ligação iônica é caracterizada por estabelecer estruturas ordenadas onde a distância entre os íons (Na ⁺ e Cl ^- no caso do NaCl) é pequena em comparação com os demais sólidos. Portanto, falamos de uma estrutura cristalina iônica.

Como uma ligação iônica é formada?

A ligação iônica só ocorre se uma distribuição de elétrons ocorrer de forma que as cargas dos íons surjam. Esse tipo de ligação nunca pode ocorrer entre partículas neutras. Deve haver necessariamente cátions e ânions. Mas de onde eles vêm?

Ilustração de ligação iônica. a) O sódio tem uma carga líquida negativa. b) O sódio dá um elétron ao cloro. O sódio permanece com uma carga líquida positiva e o cloro com uma carga líquida negativa, gerando a ligação iônica. Esse tipo de ligação entre milhões de átomos de Na e Cl dá origem ao sal físico. OpenStax College / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Existem muitos caminhos pelos quais os íons se originam, mas essencialmente muitos são baseados em uma reação de redução de oxidação. A maioria dos compostos iônicos inorgânicos consiste em um elemento metálico ligado a um elemento não metálico (aqueles no bloco p da tabela periódica).

O metal deve oxidar, perder elétrons, para se tornar um cátion. Por outro lado, o elemento não metálico é reduzido, ganha esses elétrons e se torna um ânion. A imagem a seguir ilustra este ponto para a formação de NaCl a partir de átomos de sódio e cloro:

Formação de uma ligação iônica. Fonte: Shafei na Wikipedia árabe / domínio público

O átomo de Na doa um de seus elétrons de valência ao Cl. Quando ocorre essa distribuição de elétrons, formam-se os íons Na ⁺ e Cl ^-, que passam a se atrair imediata e eletrostaticamente.

Portanto, é dito que Na ⁺ e Cl ^- não compartilham nenhum par de elétrons, ao contrário do que se poderia esperar para uma ligação covalente Na-Cl hipotética.

Propriedades de ligação iônica

A ligação iônica é não direcional, ou seja, sua força não está presente em uma única direção, mas se espalha pelo espaço em função das distâncias que separam os íons. Este fato é importante, pois significa que os íons estão fortemente ligados, o que explica várias das propriedades físicas dos sólidos iônicos.

Ponto de fusão

A ligação iônica é responsável pela fusão do sal à temperatura de 801 ºC. Essa temperatura é consideravelmente alta em comparação com os pontos de fusão de vários metais.

Isso ocorre porque o NaCl deve absorver calor suficiente para que seus íons comecem a fluir livremente para fora de seus cristais; ou seja, as atrações entre Na ⁺ e Cl ^- devem ser superadas.

Ponto de ebulição

Os pontos de fusão e ebulição dos compostos iônicos são especialmente altos devido às suas fortes interações eletrostáticas: suas ligações iônicas. No entanto, como essa ligação envolve muitos íons, esse comportamento é geralmente atribuído a forças intermoleculares, e não propriamente à ligação iônica.

No caso do sal, uma vez que o NaCl tenha derretido, um líquido composto dos mesmos íons iniciais é obtido; só agora eles se movem com mais liberdade. A ligação iônica ainda está presente. Os íons Na ⁺ e Cl ^- se encontram na superfície do líquido para criar uma alta tensão superficial, que evita que os íons escapem para a fase gasosa.

Portanto, o sal fundido deve aumentar ainda mais sua temperatura para ferver. O ponto de ebulição do NaCl é 1465 ° C. Nessa temperatura, o calor excede as atrações entre Na ⁺ e Cl ^- no líquido, então os vapores de NaCl começam a se formar com uma pressão igual à atmosférica.

Eletro-negatividade

Já foi dito que a ligação iônica é formada entre um elemento metálico e um elemento não metálico. Resumindo: entre um metal e um não metal. Normalmente é assim com relação aos compostos iônicos inorgânicos; especialmente aqueles do tipo binário, como NaCl.

Para que ocorra uma partição de elétrons (Na ⁺ Cl ^-) e não um compartilhamento (Na-Cl), deve haver uma grande diferença na eletronegatividade entre os dois átomos. Caso contrário, não haveria ligação iônica entre os dois. Possivelmente o Na e o Cl se aproximam, interagem, mas imediatamente o Cl, devido à sua maior eletronegatividade, "tira" um elétron do Na.

No entanto, esse cenário se aplica apenas a compostos binários, MX, como NaCl. Para outros sais ou compostos iônicos, seus processos de formação são mais complicados e não podem ser abordados de uma perspectiva puramente atômica ou molecular.

Tipos

Não existem diferentes tipos de ligações iônicas, já que o fenômeno eletrostático é puramente físico, variando apenas a forma como os íons interagem, ou o número de átomos que possuem; isto é, se eles são íons monoatômicos ou poliatômicos. Da mesma forma, cada elemento ou composto origina um íon característico que define a natureza do composto.

Na seção de exemplos, vamos nos aprofundar neste ponto e veremos que a ligação iônica é a mesma em essência em todos os compostos. Quando isso não é cumprido, diz-se que a ligação iônica apresenta um certo caráter covalente, que é o caso de muitos sais de metais de transição, onde os ânions coordenam com os cátions; por exemplo, FeCl ₃ (Fe ³⁺ -Cl ^-).

Exemplos de ligações iônicas

Vários compostos iônicos serão listados abaixo, e seus íons e proporções serão destacados:

- Cloreto de magnésio

MgCl ₂, (Mg ²⁺ Cl ^-), em uma proporção de 1: 2 (Mg ²⁺: 2 Cl ^-)

- Fluoreto de Potássio

KF, (K ⁺ F ^-), em uma proporção de 1: 1 (K ⁺: F ^-)

- Sulfeto de sódio

Na ₂ S, (Na ⁺ S ^2-), em uma proporção de 2: 1 (2Na ⁺: S ^2-)

- Hidróxido de lítio

LiOH, (Li ⁺ OH ^-), em uma proporção de 1: 1 (Li ⁺: OH ^-)

- fluoreto de cálcio

CaF ₂, (Ca ²⁺ F ^-), em uma proporção de 1: 2 (Ca ²⁺: 2F ^-)

- Carbonato de sódio

Na ₂ CO ₃, (Na ⁺ CO ₃ ^2-), em uma proporção de 2: 1 (2Na ⁺: CO ₃ ^2-)

- Carbonato de cálcio

CaCO ₃, (Ca ²⁺ CO ₃ ^2-), em uma proporção de 1: 1 (Ca ²⁺: CO ₃ ^2-)

- Permanganato de potássio

KMnO ₄, (K ⁺ MnO ₄ ^-), em uma proporção de 1: 1 (K ⁺: MnO ₄ ^-)

- Sulfato de cobre

CuSO ₄, (Cu ²⁺ SO ₄ ^2-), em uma proporção de 1: 1 (Cu ²⁺: SO ₄ ^2-)

- Hidróxido de bário

Ba (OH) ₂, (Ba ²⁺ OH ^-), em uma proporção de 1: 2 (Ba ²⁺: OH ^-)

- Brometo de alumínio

AlBr ₃, (Al ³⁺ Br ^-), em uma proporção de 1: 3 (Al ³⁺: 3Br ^-)

- Óxido de ferro (III)

Fe ₂ O ₃, (Fe ³⁺ O ^2-), em uma proporção de 2: 3 (2Fe ³⁺: 3O ^2-)

- óxido de estrôncio

SrO, (Sr ²⁺ O ^2-), em uma proporção de 1: 1 (Sr ²⁺: O ^2-)

- cloreto de prata

AgCl, (Ag ⁺ Cl ^-), em uma proporção de 1: 1 (Ag ⁺: Cl ^-)

- Outras

-CH ₃ COONa, (CH ₃ COO ^- Na ⁺), em uma razão de 1: 1 (CH ₃ COO ^-: Na ⁺)

- NH ₄ I, (NH ₄ ⁺ I ^-), em uma proporção de 1: 1 (NH ₄ ⁺: I ^-)

Cada um desses compostos possui uma ligação iônica onde milhões de íons, correspondentes às suas fórmulas químicas, são atraídos eletrostaticamente e formam um sólido. Quanto maior a magnitude de suas cargas iônicas, mais fortes serão as atrações e repulsões eletrostáticas.

Portanto, uma ligação iônica tende a ser mais forte quanto maiores forem as cargas sobre os íons que compõem o composto.

Exercícios resolvidos

Aqui estão alguns exercícios que colocam em prática o conhecimento básico de ligações iônicas.

- Exercício 1

Qual dos seguintes compostos é iônico? As opções são: HF, H ₂ O, NaH, H ₂ S, NH ₃ e MgO.

Um composto iônico deve, por definição, ter uma ligação iônica. Quanto maior a diferença de eletronegatividade entre seus elementos constituintes, maior será o caráter iônico dessa ligação.

Portanto, as opções que não possuem elemento metálico são descartadas em princípio: HF, H ₂ O, H ₂ S e NH ₃. Todos esses compostos são feitos apenas de elementos não metálicos. O cátion NH ₄ ⁺ é uma exceção a essa regra, pois não possui metais.

As demais opções são NaH e MgO, que possuem os metais Na e Mg, respectivamente, fixados em elementos não metálicos. NaH (Na ⁺ H ^-) e MgO (Mg ²⁺ O ^2-) são compostos iônicos.

- Exercício 2

Considere o seguinte composto hipotético: Ag (NH ₄) ₂ CO ₃ I. Quais são seus íons e em que proporção eles são encontrados no sólido?

Decompondo o composto em seus íons temos: Ag ⁺, NH ₄ ⁺, CO ₃ ^2- e I ^-. Estes são unidos eletrostaticamente seguindo a proporção 1: 2: 1: 1 (Ag ⁺: 2NH ₄ ⁺: CO ₃ ^2-: I ^-). Isso significa que a quantidade de cátions NH ₄ ⁺ é o dobro dos íons Ag ⁺, CO ₃ ^2- e I ^-.

- Exercício 3

KBr é composto por íons K ⁺ e Br ^-, com magnitude de carga. Então, o CaS possui os íons Ca ²⁺ e S ^2-, com cargas de magnitude dupla, podendo-se pensar que a ligação iônica no CaS é mais forte do que no KBr; e também mais forte que o Na ₂ SO ₄, já que este último é composto pelos íons Na ⁺ e SO ₄ ^2-.

Ambos CaS e CuO podem ter uma ligação iônica igualmente forte, uma vez que ambos contêm íons com cargas de dupla magnitude. Em seguida, temos AlPO ₄, com íons Al ³⁺ e PO ₄ ^3-. Esses íons têm cargas de magnitude tripla, então a ligação iônica no AlPO ₄ deve ser mais forte do que em todas as opções anteriores.

E por último, temos o vencedor Pb ₃ P ₄, pois se assumirmos que é constituído por íons, estes passam a ser Pb ⁴⁺ e P ^3-. Suas cargas têm as maiores magnitudes; e, portanto, Pb ₃ P ₄ é o composto que provavelmente possui a ligação iônica mais forte.

Referências

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química (8ª ed.). CENGAGE Learning.
2. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (Quarta edição). Mc Graw Hill.
3. Wikipedia. (2020). Ligação iônica. Recuperado de: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 de fevereiro de 2020). Ligações Iônicas vs Covalentes - Entenda a Diferença. Recuperado de: Thoughtco.com
5. Os editores da Encyclopaedia Britannica. (31 de janeiro de 2020). Ligação iônica. Encyclopædia Britannica. Recuperado de: britannica.com
6. Dicionário Chemicool. (2017). Definição de Ligação Iônica. Recuperado de: chemicool.com