Aula 13 – 13/05/2016

Professor Ivo
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Aula 13 – 13/05/2016
 Nas aulas anteriores estudamos dois tipos de ligações químicas: ligações iônicas
e ligações covalentes;
 As ligações iônicas ocorrem essencialmente entre átomos de um metal e de um
não metal;
 Substâncias formadas por metais e não metais são denominadas substâncias
iônicas ou compostos iônicos;
 As ligações covalentes ocorrem essencialmente entre átomos de não metal (is);
 A ligação covalente é típica das substâncias denominadas moléculas ou
compostos moleculares;
 Nesta aula estudaremos as substâncias metálicas!

A palavra metal deriva do grego métalon, que significa mina, já que os
materiais derivados dos metais eram geralmente obtidos nas minas. Um metal
pode significar um elemento, um composto ou uma liga metálica. Esses materiais
são geralmente duros, brilhantes, maleáveis, dúcteis e possuem boa
condutividade térmica e elétrica.

Na tabela periódica 91 dos 118 elementos são metais. Eles
caracteristicamente são elementos eletropositivos e possuem 1, 2 ou 3 elétrons
na camada de valência.
Substância
Fórmula
Ponto de
Fusão (°C)
Ponto de
Ebulição (°C)
Conduz corrente elétrica
no
estado
estado
sólido?
líquido?
Sim
Sim
Mercúrio
Hg
-39
357
Césio
Cs
29
671
Sim
Sim
Gálio
Ga
30
2229
Sim
Sim
Rubídio
Rb
40
688
Sim
Sim
Potássio
K
64
759
Sim
Sim
Sódio
Na
98
883
Sim
Sim
Lítio
Li
181
1342
Sim
Sim
Estanho
Sn
232
2586
Sim
Sim
Chumbo
Pb
327
1749
Sim
Sim
Zinco
Zn
420
907
Sim
Sim
Magnésio
Mg
650
1090
Sim
Sim
Alumínio
Al
660
2519
Sim
Sim
Bário
Ba
727
1845
Sim
Sim
Estrôncio
Sr
777
1377
Sim
Sim
Cálcio
Ca
842
1484
Sim
Sim
Prata
Ag
962
2162
Sim
Sim
Ouro
Au
1064
2836
Sim
Sim
Cobre
Cu
1085
2560
Sim
Sim
Berílio
Be
1287
2468
Sim
Sim
Níquel
Ni
1455
2913
Sim
Sim
Ferro
Fe
1538
2861
Sim
Sim
Titânio
Ti
1670
3287
Sim
Sim
Platina
Pt
1768
3825
Sim
Sim
Vanádio
V
1910
3407
Sim
Sim
Háfnio
Hf
2233
4600
Sim
Sim
Rutênio
Ru
2333
4147
Sim
Sim
Nióbio
Nb
2477
4741
Sim
Sim
Molibdênio
Mo
2622
4639
Sim
Sim
Tântalo
Ta
3017
5455
Sim
Sim
Ósmio
Os
3033
5008
Sim
Sim
Rênio
Re
3185
5590
Sim
Sim
Tungstênio
W
3414
5555
Sim
Sim
 Pela análise dos dados da tabela é possível generalizar o seguinte:
 Corrente elétrica é um fluxo ordenado de cargas elétricas.
 A corrente elétrica que passa através de um metal (como os fios de cobre de um
circuito elétrico) consiste num movimento ordenado de elétrons (que possuem
cargas elétricas negativas).
 Os núcleos dos átomos dos metais não exercem uma atração muito grande
sobre os elétrons da sua última camada. Por isso, possuem alta tendência a
perder elétrons. Dessa forma é admitido que um metal sólido é constituído por
átomos em posições ordenadas com seus elétrons de valência livres para se
movimentarem por todo o metal. Assim, temos um arranjo de íons metálicos
positivos mergulhados num “mar” de elétrons livres. Esse é o chamado modelo
do mar de elétrons, que explica a condutividade elétrica dos metais.
 Assim como na ligação covalente a presença dos elétrons entre os átomos é o
que os mantém unidos, é a presença do mar de elétrons que mantém os átomos
metálicos unidos, em um tipo de ligação denominado ligação metálica.
 Um pedaço de ferro metálico, por exemplo, é formado por uma infinidade de
átomos de ferro. Levando isso em conta, este pedaço de ferro deveria ser
representado por Fen, em que n representa um número de átomos de ferro muito
grande. Contudo, para simplificar, representamos um pedaço de metal apenas
pelo símbolo do elemento; no caso, Fe.
 Exemplos de ligas metálicas:
 O ouro 18 quilates é uma liga de ouro e cobre (eventualmente, prata);
 O bronze é uma liga de cobre e estanho;
 O latão é uma liga de cobre e zinco;
 O aço é uma liga de ferro com pequena quantidade de carbono.
 As ligas metálicas são preparadas, em geral, aquecendo-se conjuntamente
os metais até sua fusão completa, e depois deixando-os esfriar e solidificar
completamente;
 As propriedades físicas e químicas das ligas metálicas podem ser muito
diferentes das propriedades dos elementos que lhes deram origem. Isso
depende de fatores como a natureza dos elementos que formam a liga, a
proporção em que são misturados, estrutura cristalina da liga, etc;
 Uma liga de níquel e cromo, por exemplo, tem condutividade elétrica baixa
(ao contrário dos metais), e por esse motivo é usada nas resistências dos
ferros elétricos, chuveiros elétricos, etc;
 O aço comum (liga de ferro com pequena porcentagem de carbono) tem
maior resistência à tração do que o ferro puro;
 O aço inoxidável (liga de ferro com 0,1% de carbono, 18% de cromo e 8% de
níquel) não enferruja, como acontece com o ferro e o aço comuns;
 Os metais têm elevados pontos de fusão. No entanto, uma liga com 70% de
estanho e 30% de chumbo funde a 192 °C, sendo então usada como solda
comum.
 Brilho Metálico: se polidos, os metais refletem muito bem a luz. Essa
propriedade é fácil de ver, por exemplo, em bandejas e espelhos de prata.
 Alta condutividade térmica e elétrica: são propriedades que se devem aos
elétrons livres que existem na ligação metálica. O movimento ordenado de
elétrons possibilita a condução de eletricidade e sua agitação térmica permite a
rápida propagação do calor através dos metais. A condução de calor é
importante, por exemplo, no aquecimento de panelas domésticas e caldeiras
industriais; a condução de eletricidade é fundamental nos fios elétricos usados
nas residências, escritórios e indústrias.
 Altos pontos de fusão e ebulição: em geral, os metais fundem e fervem a
temperaturas elevadas. Isso ocorre porque a ligação metálica é muito forte e
“segura” os átomos unidos com muita intensidade (embora haja exceções, como
mercúrio, césio, gálio, rubídio, potássio e sódio). Devido a essa propriedade e
também à boa condutividade térmica, alguns metais são usados em radiadores,
caldeiras, reatores industriais, etc.
 Maleabilidade: metais são muito maleáveis, ou seja, fáceis de transformar em
lâminas ou chapas. O ouro é o metal mais maleável, que permite obter lâminas
mais finas. Chapas metálicas são muito usadas na produção de automóveis,
trens, navios, aviões, geladeiras, etc.
 Ductibilidade: metais são também muito dúcteis, isto é, fáceis de transformar
em fios. O ouro também é o mais dúctil dos metais. Usados em fios elétricos,
construções, concreto armado, etc.
 Resistência à tração: os metais apresentam grande resistência à tração. Isto
significa que, quando se tenta esticar um cabo ou uma barra metálica, eles
suportam uma força muito grande, e só arrebentam se a força ultrapassar
determinado valor. Essa propriedade permite sua utilização em cabos de
elevadores e em construção civil, na mistura com o concreto, formando o
concreto armado.
 Densidade elevada: os metais são, em geral, densos; isto resulta das estruturas
compactas formadas pelos íons metálicos na ligação metálica.
É importante que você perceba as diferenças fundamentais entre as ligações
iônica e covalente. Na ligação iônica elétrons são transferidos, formando cátions e
ânions que se unem compondo um retículo cristalino iônico. Nele, os íons se acham
fortemente unidos, formando um composto sólido. Já na ligação covalente, os átomos
não doam nem recebem elétrons, não ocorrendo a formação de íons. Os átomos se
unem compartilhando elétrons e formando moléculas.
A ligação iônica ocorrerá entre elementos com eletronegatividades muito
diferentes, normalmente entre um metal e um não metal. A ligação covalente ocorrerá
entre elementos com eletronegatividades próximas. Na ligação metálica a ligação
ocorrerá entre metais.
Substância
Pontos de
fusão e de
ebulição
Iônica
Altos
Molecular
Baixos
Metálica
Altos
*Exceto Mercúrio (Hg), que é líquido
Estado
físico nas
condições
ambientes
Sólido
Sólido,
líquido ou gasoso
Sólido*
Conduz corrente
elétrica no
estado
sólido?
estado
líquido?
Não
Sim
Não
Não
Sim
Sim
 As substâncias metálicas conduzem corrente elétrica no estado sólido graças
a seus elétrons livres. Quando passam para o estado líquido (isto é, são
fundidas, derretidas) os elétrons continuam livres para conduzir corrente elétrica.
 Moléculas não possuem carga elétrica, ou seja, são eletricamente neutras.
Assim, as substâncias moleculares não apresentam cargas livres, e, portanto,
são incapazes de conduzir corrente elétrica.
 Íons são entidades possuidoras de carga elétrica, isto é, não são eletricamente
neutros. Substâncias iônicas conduzem eletricidade no estado líquido, pois,
nessas circunstâncias, os íons que as constituem não estão presos num retículo
cristalino, mas livres para se movimentarem. No estado sólido, ao contrário, as
substâncias iônicas não conduzem corrente elétrica, porque os íons não se
encontram livres para se movimentarem. No estado sólido, esses íons estão
presos no retículo cristalino.
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EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO
1. Classifique as seguintes afirmativas em verdadeiras ou falsas.
a) Um pedaço de metal sólido é constituído por moléculas.
b) Quando átomos de metal se unem por ligação metálica, eles passam a
ficar com o octeto completo.
c) Num retículo cristalino metálico os átomos podem estar unidos por
ligações iônicas ou covalentes.
d) Metais são bons condutores de corrente elétrica, pois apresentam
elétrons livres.
e) Metais são bons condutores de calor, pois apresentam elétrons livres.
f) O aço é uma liga que apresenta alta resistência à tração, daí ser usado
em cabos de elevador e construção civil.
2. A condutibilidade elétrica dos metais é explicada admitindo-se:
a) ruptura de ligações iônicas.
b) ruptura de ligações covalentes.
c) existência de prótons livres.
d) existência de elétrons livres.
e) existência de nêutrons livres.
3. A ligação entre átomos de elementos de transição é:
a) iônica.
b) covalente.
c) metálica.
d) coordenada.
4. Os átomos de ferro contidos no aço diferem daqueles do cloreto ferro, para
o mesmo isótopo,
a) no número atômico.
b) no número de nêutrons.
c) na carga nuclear.
d) no número de massa.
e) no número de elétrons.
5. O cobre é um elemento químico muito importante para a nossa saúde – evita
a formação de coágulos, participa na fabricação de colágeno e ajuda a
combater agentes que destroem as membranas e o DNA das células. Ele é
encontrado nos seguintes alimentos: fígado, mariscos, grão-de-bico, feijão
branco, lentilha e oleaginosas. Com relação a esse metal, assinale o correto.
a) Em seu estado fundamental possui um elétron no subnível 4p1.
b) É comum a formação da molécula CuO.
c) Entra na composição do ouro 18 quilates.
d) É um mau condutor de calor.
6. Qualquer metal pode ser definido como um elemento químico composto de
átomos com caráter metálico, que apresenta boa condutividade elétrica e
calorífica. Relacione as aplicações de átomos metálicos, apresentadas na
COLUNA A, aos metais a elas correspondentes, listados na COLUNA B.
COLUNA A
1. Fiação elétrica
2. Termômetros
3. Filamentos de lâmpadas incandescentes
4. Joias e espelhos
5. Camada protetora sobre peças de ferro
COLUNA B
(
(
(
(
(
) tungstênio
) estanho
) cobre
) mercúrio
) prata
Assinale a alternativa que preenche corretamente os parênteses, de cima
para baixo.
a)
b)
c)
d)
e)
1-3-4-2-5
2-4-5-1-3
3-5-1-2-4
4-2-3-5-1
5-4-1-2-3
7. Estudos atribuem o naufrágio do Titanic ao emprego equivocado de rebites
na fixação das chapas de ferro do casco. Os tais rebites eram feitos de ferro
e não de uma liga apropriada. Sobre ligas, assinale o correto.
a) Ligas metálicas são materiais que contêm dois ou mais elementos
químicos, sendo que todos eles são, obrigatoriamente, metais.
b) O emprego das ligas é vantajoso porque elas apresentam propriedades
físicas definidas, tendo pontos de fusão e ebulição constantes.
c) As ligas obedecem, rigorosamente, à lei de Proust, por terem uma
estrutura cristalina bem definida, o que lhes garante maior resistência à
corrosão.
d) Amálgama é o nome particular dado a uma liga de mercúrio e outro metal,
ainda hoje usada em restaurações dentárias.
8. Constituída por ferro fundido, a bigorna é uma ferramenta usada pelos
ferreiros artesanais para amoldar ferramentas pré-fundidas ou aquecidas até
atingir o nível de calor denominado rubro, no qual o metal pode ser moldado
através de pancadas fortes e constantes.
Nos metais, essa propriedade se deve:
I.
ao deslizamento de camadas dos átomos do metal.
II.
à aproximação dos átomos na estrutura causada pelo aquecimento.
III.
à proximidade da mudança de estado para o líquido.
Está correto o que se afirma SOMENTE em:
a) I.
b) II.
c) III. d) I e II.
e) I e III.
9. Com o auxílio da tabela periódica, julgue os itens a seguir em certos ou
errados.
1) De acordo com o modelo atômico de Dalton, uma lâmina de aço, ao ser
infinitamente dividida, produz elétrons, nêutrons e prótons.
2) O estanho apresenta dois elétrons na sua camada de valência.
3) Na formação do metal utilizado na fabricação de latas, a estabilidade das
ligações entre os átomos de ferro pode ser explicada pela teoria do
octeto.
4) Maleabilidade é uma propriedade fundamental dos metais, que justifica a
sua aplicação na confecção de embalagens.
10. Nenhuma teoria convencional de ligação química é capaz de justificar as
propriedades dos compostos metálicos. Investigações indicam que os
sólidos metálicos são compostos de um arranjo regular de íons positivos, no
qual os elétrons das ligações estão apenas parcialmente localizados. Isso
significa dizer que se tem um arranjo de íons metálicos distribuídos em um
“mar” de elétrons móveis.
Com base nessas informações, é correto afirmar que os metais, geralmente:
a) têm elevada condutividade elétrica e baixa condutividade térmica.
b) são solúveis em solventes apolares e possuem baixas condutividade térmica
e elétrica.
c) são insolúveis em água e possuem baixa condutividade elétrica.
d) conduzem com facilidade a corrente elétrica e são solúveis em água.
e) possuem elevadas condutividades elétrica e térmica.
11. O ouro (Au) e o iodo (I2) são substâncias sólidas nas condições ambientes.
Comparando o tipo de ligação química existente em cada uma, é possível
prever qual apresenta maior ponto de fusão. Diga qual é e explique como
chegou a esta conclusão.
12. Comparando as substâncias de fórmulas HBr e KBr, é possível prever qual
apresenta maior ponto de fusão. Diga qual é e explique como chegou a esta
conclusão.
13. A elaboração de modelos permite correlacionar as estruturas eletrônicas e
as propriedades das substâncias.
Nesse sentido, analise as afirmações a seguir.
I.
Gás cloro: substância molecular; ponto de ebulição baixo; formada
por ligação covalente.
II.
Cloreto de sódio: substância metálica; ponto de fusão alto; formada
por ligação metálica.
III.
Dióxido de carbono: substância covalente; ponto de ebulição alto;
formada por ligação covalente.
IV.
Magnésio metálico: substância metálica; ponto de fusão alto; formada
por ligação metálica.
V.
Cloreto de magnésio: substância iônica; ponto de fusão alto; formada
por ligação iônica.
As afirmações corretas são:
a)
b)
c)
d)
I – II – III
I – IV – V
II – III – IV
III – IV - V
14. O bócio é uma doença ocasionada pelo aumento da glândula tireoide e está
associada diretamente à falta de iodo (na forma de iodeto) na alimentação.
Para reduzir os casos da doença é adicionado iodeto de sódio (NaI) ou iodeto
de potássio (KI) ao sal de cozinha. O tipo de ligação química observada entre
os átomos nesses dois compostos é:
a) iônica.
b) covalente.
c) metálica.
d) ponte de hidrogênio.
e) força de van der walls.
15. Os compostos SiH4, PH3, CS2 e SO3 possuem uma característica em comum.
Assinale a opção que identifica esta característica.
a) Brilho metálico.
b) Elevado ponto de ebulição.
c) Capacidade de conduzir eletricidade.
d) Elevada dureza.
e) Baixo ponto de fusão.
16. Entre as substâncias simples puras constituídas por átomos de S, As, Cd, I
e Br, a que deve conduzir melhor a corrente elétrica é a substância:
a) enxofre.
b)
c)
d)
e)
arsênio.
cádmio.
iodo.
bromo.
17. Assinale a alternativa que apresenta somente materiais bons condutores de
eletricidade, quando no estado sólido.
a) Grafite, alumínio e borracha natural.
b) Zinco, plástico e cobre.
c) Isopor, sal de cozinha e vidro.
d) Papel, couro e prata.
e) Ferro, bronze e latão.
18. Nas substâncias CO2, CaO, C e CsF, os tipos de ligações químicas
predominantes são, respectivamente,
a) covalente, iônica, covalente e iônica.
b) covalente, covalente, metálica e iônica.
c) iônica, covalente, covalente e covalente.
d) iônica, iônica, metáica e covalente.
e) covalente, covalente, covalente e iônica.
19. O cálcio é responsável pelo fortalecimento das raízes, das paredes celulares
e mantém o equilíbrio iônico nas membranas celulares dos vegetais. Sobre
o elemento químico cálcio, assinale a alternativa cuja afirmação seja
INCORRETA.
a) Apresenta dois elétrons de valência.
b) Apresenta o maior raio atômico em relação aos elementos do mesmo
período.
c) Ao se ligar a elementos do grupo dos halogênios (X), apresenta um
composto de fórmula geral CaX2.
d) Forma substância simples que apresenta boa condutividade elétrica.
20. Escreva as fórmulas das substâncias estáveis, nas CNTP, formadas apenas
pelos elementos 2311A 3417D e 2010E, especificando os tipos de ligações
químicas envolvidas.
Obs: CNTP = condições normais de temperatura e pressão, normatizadas
como 0°C e 1 atm (pressão média do ar ao nível do mar).