Em um pedaço de ferro encontramos atomos unidos por ligaçoes metálicas

As ligações metálicas são tipos de ligações químicas que ocorrem entre metais. Elas formam uma estrutura cristalina chamadas de “ligas metálicas” (união de dois ou mais metais).

Propriedades dos metais

Na tabela periódica, os metais são os elementos da Família I A, chamados de Metais Alcalinos (lítio, sódio, potássio, rubídio, césio e frâncio) e os elementos da Família II A, os Metais Alcalino-Terrosos (berílio, magnésio, cálcio, estrôncio, bário e rádio).

Além disso, no bloco B (grupo 3 ao 12), tem-se a categoria dos “Metais de Transição”, por exemplo, o ouro, prata, cromo, ferro, manganês, níquel, cobre, zinco, platina, dentre outros.

Já os mais importantes elementos que compõem os “Metais Representativos” são: alumínio, gálio, índio, estanho, tálio, chumbo, bismuto.

Os metais são encontrados na natureza no estado sólido (exceto o mercúrio encontrado no estado líquido), possuem brilho característico e a facilidade de perderem elétrons.

São considerados bons condutores elétricos e térmicos (calor), possuem densidade elevada, alto ponto de fusão e ebulição, maleabilidade e ductibilidade.

Teoria da nuvem eletrônica

Também denominada de “Teoria do Mar de Elétrons”, a Teoria da Nuvem eletrônica determina o fluxo de elétrons.

Nas ligações metálicas, ocorre a liberação de elétrons que formam cátions (íons de carga positiva), e são chamados de “elétrons livres”.

Em outras palavras, os elétrons mais externos, uma vez que estão mais distantes do núcleo do átomo, movimentam-se livremente formando uma “nuvem” ou um “mar” de elétrons

Esse modelo confere a propriedade de maleabilidade e ductibilidade dos metais. Esses elementos correspondem a um conglomerado de átomos neutros e cátions imersos numa nuvem ou “mar” de elétrons livres, formando, assim, as ligações metálicas. Estas, mantém os átomos unidos por meio de um retículo cristalino.

Exemplos de ligas metálicas

As ligas metálicas, constituídas por dois ou mais tipos de metais e formadas através das ligações metálicas, são utilizadas na confecção de muito produtos.

Merecem destaque os fios, lâmpadas, estruturas de carros, bicicletas, viadutos, eletrodomésticos, dentre outros.

A seguir, apresentamos alguns exemplos mais notórios das ligas metálicas:

• Aço Comum: liga metálica muito resistente composta de ferro (Fe) e carbono (C), utilizada nas construções de pontes, fogão, geladeira, dentre outras.
• Aço Inoxidável: composta de ferro (Fe), carbono (C), cromo (Cr) e níquel (Ni). Diferente do aço comum, essa liga metálica não sofre oxidação, ou seja, não enferruja, sendo utilizada na construção de vagões de metrô, trens, fabricações de peças automotivas, utensílios cirúrgicos, fogões, pias, talheres, etc.
• Bronze: liga metálica formada por cobre (Cu) e estanho (Sn) e utilizada na construção de estátuas, fabricação de sinos, moedas, etc.
• Latão: constituída de cobre (Cu) e zinco (Zn), esse tipo de liga metálica é muito utilizada na fabricação de armas, torneiras, etc.
• Ouro: n fabricação de joias, o ouro não é empregado em sua forma pura, ou seja, da forma encontrada na natureza. Assim, a liga metálica formada para a fabricação de joias é composta de 75% de ouro (Au) e 25% de cobre (Cu) ou prata (Ag). Observe que para a confecção de joias de ouro 18 quilates, utilizam-se 25% de cobre, enquanto que o ouro chamado de 24 quilates é considerado “ouro puro”. Além disso, a liga metálica composta de ouro é utilizada na fabricação de veículos espaciais, acessórios de astronautas, dentre outros.

Curiosidade

A “Idade dos Metais”, última fase da pré-história, foi caracterizada pela descoberta e dominação dos metais pelos homens, seja na confecção de artefatos, armas ou ferramentas.

Posteriormente, expandiu-se o conhecimento sobre as técnicas de fundição e, a partir disso, os metais tornaram-se elementos essenciais na construção da humanidade.

Licenciada em Ciências Biológicas (2010) e Mestre em Biotecnologia e Recursos Naturais pela Universidade do Estado do Amazonas/UEA (2015). Doutoranda em Biodiversidade e Biotecnologia pela UEA.

As ligações químicas são as interações que ocorrem entre átomos para se tornarem uma molécula ou substância básica de um composto. Existem três tipos de ligações: covalentes, metálicas e iônicas. Os átomos buscam, ao realizar uma ligação química, estabilizar-se eletronicamente. Esse processo é explicado pela teoria do octeto, que dita que cada átomo, para alcançar estabilidade, precisa ter em sua camada de valência oito elétrons.

Tópicos deste artigo

• 1 - Ligações química e a regra do octeto
• 2 - Tipos de ligações químicas
  • Ligações iônicas
  • Ligações covalentes
  • Ligação covalente dativa
  • Ligações metálicas
• 3 - Exercícios resolvidos

Ligações química e a regra do octeto

A busca por estabilidade eletrônica, que justifica a realização de ligações químicas entre os átomos, é explicada pela teoria do octeto. Proposta por Newton Lewis, essa teoria afirma que a interação atômica acontece para que cada elemento adquira a estabilidade de um gás nobre, ou seja, oito elétrons na camada de valência.

Para isso, o elemento doa, recebe ou compartilha elétrons da sua camada mais externa, realizando, portanto, ligações químicas de caráter iônico, covalente ou metálico. Os gases nobres são os únicos átomos que já possuem oito elétrons na sua camada mais externa e é por isso que pouco reagem com outros elementos.

Veja também: Regras de distribuição eletrônica: como fazer?

Tipos de ligações químicas

Para obter os oito elétrons na camada de valência como previsto na regra do octeto, os átomos estabelecem ligações entre si, que variam de acordo com a necessidade de doar, receber ou compartilhar elétrons e também com a natureza dos átomos ligantes.

• Ligações iônicas

Também conhecidas com ligações eletrovalentes ou heteropolares, acontecem entre metais e elementos muito eletronegativos (ametais e hidrogênio). Nesse tipo de ligação, os metais tendem a perder elétrons, transformando-se em cátions (íons positivos), e os ametais e o hidrogênio ganham elétrons, tornando-se ânions (íons negativos).

Os compostos iônicos são duros e quebradiços, possuem alto ponto de ebulição e conduzem corrente elétrica quando estão no estado líquido ou diluídos em água.

Observação: Fique atento ao fato de que o átomo que ganha elétrons vai se tornar um íon com sinal negativo e que o átomo que perde elétrons fica com sinal positivo.

Exemplos de substâncias iônicas:

• Bicarbonato (HCO3-);
• Amônio (NH4+);
• Sulfato (SO4-).

Para saber mais detalhes sobre esse tipo de ligação química, acesse o nosso texto: ligações iônicas.

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• Ligações covalentes

As ligações covalentes acontecem pelo compartilhamento de elétrons. Em virtude da baixa diferença de eletronegatividade entres os elementos ligantes, eles não doam ou recebem elétrons, mas compartilham pares eletrônicos para assim ficarem estáveis de acordo com a regra do octeto. Esse tipo de ligação é muito recorrente nos elementos simples, como Cl2, H2, O2, e também nas cadeias carbônicas. A diferença de eletronegatividade entre os ligantes determina se a ligação é polar ou apolar.

Leia também: Polaridade das móleculas: como identificar?

• Ligação covalente dativa

Também chamada de ligação covalente coordenada, ligação semipolar, dativa ou coordenada, ela é muito semelhante à ligação covalente, o que difere as duas é que um dos átomos da ligação dativa é responsável por compartilhar dois elétrons. Nesse tipo de ligação, que ocorre artificialmente, a molécula adquire as mesmas características de uma molécula proveniente de uma ligação covalente espontânea.

• Ligações metálicas

Esse tipo de ligação acontece entre metais, que englobam os elementos da família 1A (metais alcalinos), 2A (metais alcalinoterrosos) e os metais de transição (bloco B da tabela periódica – grupo 3 ao 12), formando o que chamamos de ligas metálicas. A característica diferencial em relação aos demais tipos de ligação é a movimentação dos elétrons, o que explica o fato de os materiais metálicos, no estado sólido, serem ótimos condutores elétricos e térmicos. Além disso, as ligas metálicas possuem alto ponto de fusão e ebulição, ductilidade, maleabilidade e brilho. São exemplos de ligas metálicas:

• aço: ferro (Fe) e carbono C;

• bronze: cobre (Cu) + estanho (Sn);

• latão: cobre (Cu) + zinco (Zn);

• ouro: ouro (Au) + cobre (Cu) ou prata (Ag).

Resumo

• Ligações químicas: interação entre átomos que buscam estabilidade eletrônica.
• Tipos de ligações: iônicas, covalentes e metálicas.
• Regra do octeto: define que, para o átomo ficar estável, ele deve ter em sua camada de valência oito elétrons.

Exercícios resolvidos

Questão 1 - (Mackenzie-SP) Para que átomos de enxofre e potássio adquiram configuração eletrônica igual à de um gás nobre, é necessário que:

(Dados: número atômico S = 16; K = 19).

a) o enxofre receba 2 elétrons e que o potássio receba 7 elétrons.

b) o enxofre ceda 6 elétrons e que o potássio receba 7 elétrons.

c) o enxofre ceda 2 elétrons e que o potássio ceda 1 elétron.

d) o enxofre receba 6 elétrons e que o potássio ceda 1 elétron.

e) o enxofre receba 2 elétrons e que o potássio ceda 1 elétron.

Resolução

Alternativa E. Visto que o enxofre se encontra na família 6A ou 16, obedecendo à regra do octeto, ele precisa adquirir 2 elétrons para ter assim 8 na sua camada de valência. Já o potássio, que pertence à primeira família da tabela periódica (1A ou família do hidrogênio), para ter em sua camada de valência a configuração de um gás nobre, precisa perder 1 elétron. Combinando 2 átomos de potássio com 1 átomo de enxofre, podemos estabelecer uma ligação iônica em que ambos os elementos encontram-se eletricamente estáveis.

Questão 2 - (UFF) O leite materno é um alimento rico em substâncias orgânicas, tais como proteínas, gorduras e açúcares, e substâncias minerais como, por exemplo, o fosfato de cálcio. Esses compostos orgânicos têm como característica principal as ligações covalentes na formação de suas moléculas, enquanto o mineral apresenta também ligação iônica. Assinale a alternativa que apresenta corretamente os conceitos de ligações covalente e iônica, respectivamente:

a) A ligação covalente só ocorre nos compostos orgânicos.

b) A ligação covalente se faz por transferência de elétrons, e a ligação iônica, pelo compartilhamento de elétrons com spins opostos.

c) A ligação covalente se faz por atração de cargas entre átomos, e a ligação iônica, por separação de cargas.

d) A ligação covalente se faz por união de átomos em moléculas, e a ligação iônica, por união de átomos em complexos químicos.

e) A ligação covalente se faz pelo compartilhamento de elétrons, e a ligação iônica, por transferência de elétrons.

Resolução
Alternativa E.

Vamos analisar as demais:

• Alternativa a: incorreta, pois as ligações covalentes ocorrem também em compostos inorgânicos, como CO2.
• Alternativa b: incorreta, pois as ligações covalentes ocorrem por compartilhamento, e as ligações iônicas, por transferência de elétrons.
• Alternativa c: tanto a ligação covalente quanto a ligação iônica ocorrem por meio da necessidade de perda ou ganho de elétrons, não por atração eletrostática entre os núcleos.
• Alternativa d: ambas as ligações, tanto covalente como iônica, ocorrem pela união de átomos em molécula.

Questão 3 - (PUC-MG) Analise a tabela, que mostra propriedades de três substâncias, X, Y e Z, em condições ambientes.

Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que as substâncias X, Y e Z são, respectivamente:

a) iônica, metálica, molecular.

b) molecular, iônica, metálica.

c) molecular, metálica, iônica.

d) iônica, molecular, metálica.

Resolução

Alternativa C.

A substância X é molecular, visto que as ligações moleculares, também chamadas de covalentes, possuem baixo ponto de ebulição, já que a diferença de eletronegatividade entre os ligantes não é muito alta. Geralmente compostos covalentes não possuem condutividade elétrica, e a solubilidade é variável.

Podemos reconhecer a substância Y como metálica, pois os metais possuem alto ponto de fusão, são ótimos condutores elétricos e insolúveis em água.

Por último, a substância Z é iônica, já que o ponto de fusão é relativamente alto para essa substância, o que é uma consequência do arranjo cristalino da molécula. Quando uma substância iônica está dissolvida em água ou no estado líquido, ela possui íons livres, o que a torna condutora de elétrons e solúvel em água. 

Por Laysa Bernardes Marques
Professora de Química

Como os átomos de ferro realizam ligações metálicas?

Quais tipos de átomos estão envolvidos em uma ligação metálica?

Como os átomos ficam estáveis em uma ligação metálica?

Quais são as ligações metálicas?