Chapter 3: Molecules, Compounds, and Chemical Equations

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3.4:

Classificação de Elementos e Compostos

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Chimie

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Classification of Elements and Compounds

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Na natureza, as substâncias puras existem como elementos ou compostos. Dependendo da unidade básica, os elementos existem nas formas atômica ou molecular, enquanto os compostos podem ser subdivididos em moleculares ou iônicos. Os elementos atómicos têm átomos como unidades básicas.O hélio, o ouro e o ferro são exemplos de elementos monoatômicos que podem existir como átomos individuais estáveis. Por outro lado, os elementos moleculares contêm dois ou mais átomos ligados entre si que formam uma molécula como unidade básica. O hidrogênio diatómico com dois átomos de hidrogênio e enxofre poliatômico com oito átomos de enxofre são exemplos de elementos moleculares.Em comparação com os elementos moleculares, os compostos moleculares formam-se quando átomos de dois ou mais elementos não metálicos se combinam e partilham elétrons de valência através de ligações covalentes. A combinação reduz a potencial energia geral do sistema, originando assim a formação de uma molécula estável. Desta forma, as unidades básicas de um composto molecular são moléculas discretas compostas por átomos constituintes.O etanol é um composto molecular, que contém unidades básicas de moléculas de etanol distintas que incluem dois átomos de carbono, seis átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio. Os compostos iônicos são formados quando os átomos de elementos metálicos se combinam com átomos de um ou mais elementos não metálicos. Os átomos metálicos perdem facilmente os seus elétrons de valência para formarem cátions com carga positiva enquanto que os átomos não metálicos ganham elétrons que formam aníons com carga negativa.Formam-se fortes atrações eletrostáticas ou ligações iônicas entre os íons com cargas opostas, reduzindo assim a energia total do sistema e levando à unidade de estruturas iônicas tridimensionais estáveis e organizadas. O menor conjunto de íons que forma as unidades básicas eletricamente neutras de um composto iônico, é denominado de unidade de fórmula. O sal de mesa é um composto iónico com a unidade de fórmula NaCl que contém um conjunto tridimensional alternado de íons de sódio e íons de cloreto.Contudo, muitos compostos iónicos são compostos por íons que não são singulares, como o sódio ou o cloreto, mas constituídos por múltiplos átomos covalentemente unidos com uma rede com carga negativa ou positiva chamados íons poliatômicos. Por exemplo, o acetato de sódio é composto de íons de sódio com carga positiva e íons de acetato poliatômico com uma carga líquida negativa.

3.4:

Classificação de Elementos e Compostos

Substâncias puras consistem em apenas um tipo de matéria. Uma substância pura pode ser um elemento ou um composto. Um elemento consiste em apenas um tipo de átomo, enquanto que um composto consiste em dois ou mais tipos de átomos mantidos juntos por uma ligação química. Os elementos são classificados como atómicos ou moleculares com base na natureza das suas unidades básicas.

Os compostos são substâncias puras compostas por dois ou mais elementos em proporções fixas e definidas. Os compostos são classificados como iónicos ou moleculares (covalentes) com base nas ligações neles presentes.

Compostos Moleculares

Os compostos moleculares (ou compostos covalentes) resultam quando dois ou mais átomos não metálicos diferentes partilham eletrões para formar ligações covalentes. As unidades básicas de compostos moleculares são moléculas neutras discretas compostas por diferentes átomos constituintes. Por exemplo, o composto molecular monóxido de carbono é composto por moléculas de CO que contêm átomos de carbono e de oxigénio covalentemente ligados. Da mesma forma, o metanol contém moléculas CH₃OH como unidades básicas, com um átomo de carbono, um átomo de oxigénio e quatro átomos de hidrogénio, todos eles ligados covalentemente.

Os compostos moleculares podem ser identificados com base nas suas propriedades físicas. Em condições normais, os compostos moleculares existem muitas vezes como gases, líquidos com baixo ponto de ebulição, e sólidos com baixo ponto de fusão, embora existam excepções.

Compostos Iónicos

Quando um elemento composto por átomos que rapidamente perdem eletrões (um metal) reage com um elemento composto por átomos que rapidamente ganham eletrões (um não metal), ocorre normalmente uma transferência de eletrões, produzindo iões. O composto formado por essa transferência é estabilizado pelas atrações eletrostáticas (ligações iónicas) entre os iões de carga oposta presentes no composto. Por exemplo, quando cada átomo de sódio em uma amostra de metal de sódio (grupo 1) dá um eletrão para formar um catião de sódio Na⁺, e cada átomo de cloro em uma amostra de gás cloro (grupo 17) aceita um eletrão para formar um anião cloreto, Cl⁻, o composto resultante, NaCl, é composto por iões de sódio e iões de cloro na proporção de um ião Na⁺ para cada ião Cl⁻.

Um composto que contém iões e é mantido junto por ligações iónicas é chamado de composto iónico. Os compostos iónicos são sólidos que normalmente derretem a temperaturas elevadas e fervem a temperaturas ainda mais elevadas. Em forma sólida, um composto iónico não é eletricamente condutor porque os seus iões não conseguem fluir. Quando derretido, no entanto, pode conduzir eletricidade porque os iões podem mover-se livremente através do líquido.

Em cada composto iónico, o número total de cargas positivas dos catiões equivale ao número total de cargas negativas dos aniões. Assim, os compostos iónicos são eletricamente neutros em geral, mesmo que contenham iões positivos e negativos.

Muitos compostos iónicos contêm iões poliatómicos como o catião, o anião, ou ambos. Tal como acontece com os compostos iónicos simples, estes compostos também devem ser eletricamente neutros, pelo que as suas fórmulas podem ser previstas tratando os iões poliatómicos como unidades discretas. Usamos parênteses em uma fórmula para indicar um grupo de átomos que se comportam como uma unidade. Por exemplo, a fórmula para fosfato de cálcio, um dos minerais nos nossos ossos, é Ca₃(PO₄)₂. Esta fórmula indica que existem três iões cálcio (Ca²⁺) para cada dois grupos fosfato (PO₄)³⁻. Os grupos (PO₄)³⁻ são unidades discretas, cada uma consistindo em um átomo de fósforo e quatro átomos de oxigénio, e com uma carga global de 3−. O composto é eletricamente neutro e a sua fórmula mostra uma contagem total de três átomos de Ca, dois de P, e oito de O.

Este texto é adaptado de Openstax, Chemistry 2e, Section 2.6: Molecular and Ionic Compounds.