As primeiras teorias de como os átomos se unem para formação de novas substâncias químicas foi apresentada pelo cientista suíço Torbern Olof Bergman (1735-1784) e mais tarde pelo químico francês Marcelin Berthellot (1827 – 1907), baseada na atração das massas dos átomos e pela atração gravitacional dos mesmos.
Com a evolução dos estudos quânticos constatou-se que não é isso o que ocorre na prática, os átomos tendem a buscar estabilidade de acordo com a teoria do octeto, por esse motivo realizam as ligações químicas, em busca da estabilidade química.
Os cátions são átomos que possuem carga iônica positiva e possuem a tendência de doar elétron(s) buscando estabilizar-se, já os ânions são átomos com carga iônica negativa e que possuem a tendência de receber elétron(s) visando a estabilidade.
As ligações iônicas ocorrem pela atração eletrostática entre os cátions e ânions, e esta ligação ocorre quando um elétron da camada de valência de um átomo com carga iônica negativa se transfere para a camada de valência de um átomo com carga iônica positiva. Os compostos iônicos não são constituídos de moléculas, e sim de íons que são eletronicamente atraídos, formando pares iônicos que geram retículos cristalinos. Esses retículos podem ser diferentes de acordo com os átomos que os constituem.
Para entendermos melhor como funciona essa atração entre os íons, vamos utilizar o composto cloreto de sódio (NaCl), ou sal de cozinha. O átomo de cloro atrai o elétron de valência do sódio por sua eletronegatividade, tornando o cloro o ânion e o sódio o cátion, formando um composto iônico.
Composto em meio aquoso: Na(s) + Cl(g) → Na+(aq) + Cl-(aq)
Composto sólido: Na(s) + ½ Cl2 (g) → NaCl(s)
O retículo cristalino é formado através da organização dos átomos que formam o composto iônico. Abaixo temos imagens que representam um retículo cristalino e a sua dissociação em meio aquoso:
Retículo cristalino de NaCl. Ilustração: H. Hoffmeister / via Wikimedia Commons / CC-BY-SA 3.0
Dissociação do cloreto de sódio em meio aquoso. Ilustração: OpenStax College / via Wikimedia Commons / CC-BY-SA 3.0 [adaptado]
- São comumente encontrados em estado sólido nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP);
- A reação é fortemente exotérmica;
- Possuem pontos de ebulição muito elevados e pontos de fusão com temperaturas muito baixas, pois necessitam de grandes quantidades de energia para vencer a atração eletrostática dos compostos;
- Nem todos os compostos iônicos são solúveis em água, mesmo sendo compostos polares, isso devido às diferentes estruturas cristalinas que estes compostos podem formar;
- Possuem baixa resistência ao impacto;
- Possuem boa condutividade elétrica quando em solução aquosa e quando em estado sólido não conduzem eletricidade.
Há uma grande diversidade de compostos iônicos que podem ser formados, por exemplo:
- Calcita: Carbonato de Cálcio (CaCO3) – Mineral utilizado na construção civil;
- Hematita: Óxido de Ferro III (Fe2O3) – Utilizado na obtenção de ferro, fabricação de pigmentos, pregos, parafusos, etc.;
- Nitrato de Sódio (NaNO3) – Utilizado na fabricação de fertilizantes e explosivos.
- Carbonato de Cálcio (CaCO3) – Encontrado em cavernas, na formação das estalactites e estalagmites e como matéria prima para a fabricação de cimento, aço e vidro.
- Cloreto de Césio (CsCl) – É utilizado em aplicações de medicina nuclear, fabricação de água mineral e cervejas.
Referências:
BIANCHI, J. C. de A. Universo da Química: Ensino Médio: Volume único. 1. Ed. São Paulo: FTD, 2005.
SANTOS, W. L. P.dos.; MOL, G. de S. Química Cidadã: Volume 1: Ensino Médio. 2. ed. São Paulo: AJS, 2013.
FONSECA, M.R.M. da. Química 1. 1. ed. São Paulo: Ática, 2013.