Tema 18_Íons e compostos iônicos

Íons e compostos iônicos
Figura 1 – Retículo cristalino formado por íons
Fonte: Mariamarmar/Shutterstock.com
CONTEÚDOS

Íons

Compostos iônicos

Representação
AMPLIANDO SEUS CONHECIMENTOS
Os átomos são partículas eletricamente neutras, ou seja, o número de cargas positivas
(prótons) é igual ao número de cargas negativas (elétrons). Alguns deles apresentam a
capacidade de ganhar ou perder elétrons, formando partículas eletricamente
carregadas, chamadas de íons.
Quando um ou mais elétrons são removidos do átomo neutro, esse íon passa a ter mais
cargas positivas, em relação ao átomo neutro. Essa partícula é denominada cátion. A
representação para o cátion se dá com o número de elétrons perdido e o sinal positivo
(+).
1
Figura 2: Formação de cátion
Fonte: Fundação Bradesco
Da mesma forma, quando um átomo neutro ganha um ou mais elétrons, forma-se um
íon com mais cargas negativas que o átomo neutro. Esse íon é denominado ânion. O
ânion é representado com o número de elétrons adquirido e o sinal negativo (–).
Figura 3: Formação de ânion
Fonte: Fundação Bradesco
Resumindo, os átomos podem se transformar nos seguintes tipos de íons:
2
Figura 4 – Formação de íons
Fonte: Fundação Bradesco
Veja alguns exemplos.
 O2: Esse íon com carga negativa, representa um ânion. Quando comparado ao
átomo neutro, essa partícula tem 2 elétrons a mais que o oxigênio, O.

Massa atômica (A) = 16

Número atômico (Z) = 8

Número de prótons = 8

Número de nêutrons = 8

Número de elétrons = 10 (pela representação, observa-se que o íon tem
dois elétrons a mais que o átomo neutro).
 Ba+2: O cátion bário, tem dois elétrons menos que o átomo de bário.

Massa atômica (A) = 137

Número atômico (Z) = 56

Número de prótons = 56

Número de nêutrons = 81

Número de elétrons = 54 (pela representação, observa-se que o íon tem
dois elétrons a menos que o átomo neutro).
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Atenção
O número que acompanha a carga corresponde ao número de elétrons a mais ou a
menos em relação ao átomo neutro. Para os íons monovalentes (carga 1) não há
necessidade de representar o n° 1, somente a carga.
Os compostos iônicos
Os íons não são encontrados livres, as partículas de cargas opostas se atraem e formam
os compostos iônicos. Assim, por exemplo, cada cristal de cloreto de sódio, consiste
em um conjunto ordenado de cátions Na+ e ânions Cl se alternando. Não é possível
especificar o número de cátions e ânions existentes em cada cristal, mas sabe-se a
razão ou proporção entre cátions e ânions, isso é apresentado na fórmula química.
Figura 5: Retículo cristalino formado por íons
Fonte: Mariamarmar/Shutterstock.com
Os íons se combinam de forma que o composto iônico fique eletricamente neutro, desta
forma, o número de cargas positivas é igual ao total de cargas negativas. Na fórmula
dos compostos iônicos costuma-se representar o cátion na frente do ânion.
Exemplos:

Na+ + Cl
K+ + Br
Ba2+

+ O2
NaCl (cloreto de sódio)
KBr (brometo de potássio)

BaO (óxido de bário)
4
O total de cargas positivas e negativas é igual, isso não quer dizer que o número de
íons positivo e negativo são iguais!
Veja a combinação entre o cátion Ca2+ e o ânion Cl. Ao considerar as cargas dos íons,
são duas cargas positivas para uma negativa, desta forma, para equilibrar as cargas, a
combinação de íons deve ser de 1 Ca2+ : 2 Cl.
Figura 6: Formação do cloreto de cálcio (CaCl2)
Fonte: Fundação Bradesco
Para escrever a fórmula final do composto iônico deve-se considerar os cátions e ânions
combinados, de forma que o composto iônico apresente carga zero. Na fórmula do
composto iônico, o total de cátions e ânions é representado como índice.
Observe outro exemplo, o composto óxido de alumínio que é formado pela combinação
do cátion Al3+ com o ânion O2:
Figura 7: Formação do óxido de alumínio (Al2O3)
Fonte: Fundação Bradesco
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Outra forma prática para determinar a fórmula do composto, é aplicar a regra de que o
índice do cátion é a carga do ânion, e o índice do ânion é a carga do cátion:
Figura 8: Formação o brometo de alumínio (AlBr3)
Fonte: Fundação Bradesco
Há casos de íons poliatômicos, ou seja, íons que são formados por mais de um tipo de
átomo. Um exemplo de cátion poliatômico é o íon amônio: NH4+, e de ânion poliatômico
é o carbonato: CO32.
Os compostos iônicos formados por íons poliatômicos também são eletricamente
neutros, assim o total de cargas positivas é igual ao de cargas negativas.
Exemplos:
NH4+ + Cl
 NH4Cl
NH4+
+ CO32 
Ca2+
+ CO32  CaCO3
Al3+
+
SO42

2 NH4+
2 Al3+
+ CO32  (NH4)2CO3
+ 3 SO42 
Al2(SO4)3
Os íons apresentam o mesmo número de partículas nucleares (prótons e nêutrons) em
relação ao átomo neutro. Logo, a massa do átomo neutro e de seu íon são iguais.
A tendência de um átomo formar um cátion ou ânion pode ser observada pela sua
localização na tabela periódica.
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ATIVIDADES
1. Retome o conceito de íon e responda: o que diferencia um átomo neutro de um íon?
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
2. Complete a tabela a seguir, com as informações do número de prótons, nêutrons e
elétrons das partículas (átomos ou íons).
PARTÍCULA
N° de prótons
Ca
20
Fe
S–2
N° de
nêutrons
Massa (A)
40
26
16
C
Ni2+
N° de elétrons
30
16
6
28
12
31
Fe3+
23
56
N
7
14
3. Os ossos humanos apresentam em sua constituição os íons
+2
20Ca .
Determine
quantos prótons e quantos elétrons ele apresenta.
4. O íon 53I é importante para o funcionamento normal da glândula tireoide e, por isso,
deve estar presente, em quantidade adequada, na dieta humana. Quantos prótons
e quantos elétrons há na constituição desse ânion?
7
5. (UFSM) Analise a tabela:
Espécie
Número de
Número de
Número de
genérica
nêutrons
prótons
elétrons
X
20
17
17
Y
17
17
18
Z
78
79
78
W
18
18
18
Indique a alternativa que apresenta somente espécie(s) neutra(s).
a) apenas X
b) apenas Y
c) apenas Z
d) apenas W
e) apenas X e W
6. (PUC - MG) Assinale a carga de um íon que contém 13 prótons, 10 elétrons e 15
nêutrons.
a) 3 +
b) 1 +
c) 1 
d) 3 
e) 2 
7. Complete as lacunas da afirmação a seguir: “Os átomos são formados por
____________, elétrons e nêutrons. Quando os átomos perdem ou ganham
_____________
estes
se
transformam
em
partículas
chamadas
de
______________."
Assinale a alternativa que completa corretamente as lacunas:
a) cátions, elétrons, prótons
b) prótons, prótons, ânions
c) íons, prótons, ânions
d) prótons, elétrons, íons
e) íons, elétrons, cátions
8
8. Um cátion é uma partícula química que se forma quando o
a) átomo recebe um ou mais elétrons.
b) íon recebe um ou mais elétrons.
c) átomo perde um ou mais elétrons.
d) íon perde um ou mais nêutrons.
e) íon perde ou ganha prótons.
9.
(UFRGS. Adaptado) Entre as espécies químicas a seguir, indique aquelas em que
o n° de elétrons é igual ao número de nêutrons.
a)
b)
c)
d)
10. Considere as espécies:
Indique quais possuem o mesmo número de
a) prótons:
b) elétrons:
c) massa:
d) nêutrons:
9
11. (UFSCAR) Um modelo relativamente simples para o átomo o descreve como sendo
constituído por um núcleo contendo prótons e nêutrons, e elétrons girando ao redor
do núcleo. Um dos isótopos (elementos com o mesmo n° atômico, Z) do elemento
ferro é representado pelo símbolo
26Fe
56
. Em alguns compostos, como a
hemoglobina do sangue, o ferro encontra-se no estado de oxidação 2+ (Fe2+).
Considerando-se somente o isótopo mencionado, é correto afirmar que o íon Fe2+
a) o número de nêutrons é 56, o de prótons é 26 e o de elétrons é 24.
b) o número de nêutrons + prótons é 56 e o número de elétrons é 24.
c) o número de nêutrons + prótons é 56 e o número de elétrons é 26.
d) o número de prótons é 26 e o número de elétrons é 56.
e) o número de nêutrons + prótons + elétrons é 56 e o número de prótons é 28.
12. Com base na tabela a seguir, represente a espécie e indique se é um cátion, um
ânion ou uma partícula neutra. Veja o exemplo do item a.
Símbolo do
elemento
Quantidade de partículas
Prótons
Nêutrons
Elétrons
a) I
53
74
54
b) F
9
11
10
c) He
2
2
2
d) K
19
21
18
e) Cl
17
36
18
a) I, ânion
b) ________________________________________________________
c) ________________________________________________________
d) ________________________________________________________
e) ________________________________________________________
10
13. Escreva a fórmula final dos compostos iônicos formados pelos íons:
a) Li+ e Br: _______________
b) Mg2+ e F: _______________
c) Fe3+ e O2: _______________
d) Na+ e PO43: _______________
e) NH4+ e SO42: _______________
f)
Ca2+ e NO3: _______________
g) K+ e NO3: _______________
LEITURA COMPLEMENTAR
Os compostos químicos são formados por dois ou mais elementos químicos diferentes
e são eletricamente neutros. Essas substâncias podem ser classificadas genericamente
como orgânicos ou inorgânicos.
Os orgânicos apresentam em sua constituição o elemento carbono (C) e também o
hidrogênio (H). Esse grupo recebe este nome, pois imaginava-se que essas substâncias
pudessem ser formadas apenas por organismos vivos. Como exemplos, podemos citar
as substâncias utilizadas como combustíveis, é o caso do propano, butano, gasolina,
metano; os açúcares como a glicose e sacarose; as proteínas presentes no nosso
organismo, etc.
Milhares de compostos orgânicos podem ser fabricados, e a principal fonte de matériaprima dos compostos sintéticos é o petróleo. Como exemplos de compostos sintéticos
podemos citar os plásticos, como a baquelite (polifenol), o primeiro produto plástico, o
polietileno das sacolas plásticas, o PET (politereftalato de etileno) usado para a
fabricação de garrafas e potes plásticos.
Os compostos inorgânicos são todos os outros não considerados orgânicos, que podem
ser moleculares ou iônicos. Como exemplo temos a água, os sais como cloreto de
sódio, nitrato de cálcio, sulfato de alumínio, os óxidos como o dióxido de carbono, óxido
de nitrogênio, os ácidos como o ácido nítrico, ácido sulfúrico, ácido cítrico entre outras
11
substâncias. O que difere os moleculares ou iônicos é a forma como os elementos estão
ligados no composto, ou seja, o tipo de ligação química entre os átomos.
Figura 9 – Substâncias químicas
Fonte: Fundação Bradesco
REFERÊNCIAS
ALMEIDA José Ricardo L.; BERGMAN Nelson; RAMUNNO Franco A. L. Química Geral
– Caderno de Atividades. 3ª ed: São Paulo: Harbra, 2015.
ATKINS Peter; JONES Loretta. Princípios de química: questionando a vida moderna
e o meio ambiente. Porto Alegre: Bookman. 2001.
BROWN. T. L.; LEMAY, E. H.; BRUCE B. E. Química a ciência central. São Paulo:
Pearson Prentice Hall. 2005.
FUNDAÇÃO BRADESCO. Curso de Formação Inicial e Continuada de Ciências da
Natureza. 2015.
MARIAMARMAR/SHUTTERSTOCK.COM. Retículo cristalino formado por íons.
Disponível
em:
<http://www.shutterstock.com/pic.mhtml?id=339833933&src=id>.
Acesso em: 14 jun. 2016. 11h55min.
PERUZZO Francisco Miragaia; CANTO Eduardo Leite do. Química na abordagem do
cotidiano. Volume único, 3ª edição, São Paulo: Moderna, 2007.
12
SANTOS Wildson; MÓL Gerson. Química Cidadã. Volume 1, 1ª Edição, São Paulo:
Editora Nova Geração, 2010.
USBERCO João; SALVADOR Edgar. Conecte química. Volume único, 1ª edição, São
Paulo: Saraiva, 2014.
GABARITO
1. A diferença entre estas duas espécies está no número de elétrons. O íon apresenta
mais ou menos elétrons que o átomo neutro.
2.
N° de
PARTÍCULA
N° de prótons
N° de elétrons
Ca
20
20
20
40
Fe
26
26
30
56
S–2
16
18
16
32
C
6
6
6
12
Ni2+
28
26
31
59
Fe3+
26
23
30
56
N
7
7
7
14
nêutrons
Massa (A)
3. Prótons = 20 e elétrons = 18. Considerando que é um cátion de carga 2+, este
apresenta 2 elétrons a menos que o átomo neutro.
4. Prótons = 53 e elétrons = 54. Considerando que esta partícula é um íon de carga
1, este apresenta 1 elétron a mais que o átomo neutro.
5. Alternativa E
6. Alternativa A
7. Alternativa D
8. Alternativa C
9. Alternativa B
13
10. a) Espécies que apresentam o mesmo número de prótons: 14N e 15N.
b) Espécies que apresentam o mesmo número de elétrons:
14
N e 15N (apresentam 7 elétrons).
Cl, Ar e Ca2+ (apresentam 18 elétrons).
c) 39K e 39Ar
d) 19K e Ca2+ (apresentam massa igual a 20).
11. Alternativa B
12. a) Exemplo
b) F, ânion
c) He, partícula neutra
d) K+, cátion
e) Cl, ânion
13.
a) LiBr
b) MgB2
c) Fe2O3
d) Na3PO4
e) (NH4)2SO4
f) Ca(NO3)2
g) KNO3
14