Ligação iônica

Configuração Eletrônica de lítio e flúor. O Lítio tem um eléttron em sua camada de valência, mantido com dificuldade porque sua energia de ionização é baixa. O flúor possui 7 elétrons em sua camada de valência. Quando um elétron se move do lítio para o flúor, cada íon adquire a configuração de gás nobre. A energia de ligação proveniente da atração eletrostática dos dois íons de cargas opostas tem valor negativo suficiente para que a ligação se torne estável.

Ligação iônica ^{(português brasileiro)} ou iónica ^{(português europeu)} é um tipo de ligação química baseada na atração eletrostática entre dois íons carregados com cargas opostas. Na formação da ligação iônica, um metal doa um elétron, devido a sua baixa eletronegatividade formando um íon positivo ou cátion. No sal de cozinha, as ligações entre os íons sódio e cloreto são iônicas. Geralmente ligações iônicas se formam entre um metal e um ametal. O átomo do ametal tem uma configuração eletrônica semelhante a de um gás nobre, quase totalmente preenchida de elétrons. Eles têm alta eletronegatividade, e facilmente ganham elétrons formando um íon negativo ou ânion. Os dois ou mais íons logo se atraem devido a forças eletrostáticas. Ligações desse tipo são mais fortes que ligações de hidrogênio, e têm força menor que as ligações covalentes.

$\mathrm{Li + F}\ \ \ \to\ \ \ \mathrm{Li^+F^-}\,\!$

$\mathrm{3Na + P}\ \ \ \to\ \ \ \mathrm{(Na^+)_3P^{3-}}$

A ligação iônica ocorre somente se a variação da energia total da reação é favorável—quando os átomos ligados tem energia mais baixa que os átomos livres. Quanto maior a variação da energia total, mais forte se torna a ligação.

Estudos revelaram que não existe ligação iônica pura. Todas ligações iônicas tem um grau de ligação covalente ou ligação metálica. Quanto maior a diferença na eletronegatividade entre dois átomos mais iônica se torna a ligação. Compostos iônicos conduzem eletricidade quando fundidos ou em solução. Eles geralmente tem um alto ponto de fusão e tendem a ser solúveis em água.

Efeitos da polarização

Imagem de dois íons, por exemplo Na⁺ e Cl^- formando uma ligação iônica. Os orbitais eletrônicos geralmente não se sobrepõem (i.e., orbitais moleculares não são formados), devido ao fato de que cada íon chega ao estado energético mais baixo e a ligação é baseada somente (teoricamente) em interações eletrostáticas entre os íons positivo e negativo.

Os íons em cristais de compostos predominantemente iônicos são esféricos, mas, se o íon positivo é pequeno e/ou altamente carregado, será distorcida a nuvem eletrônica do íon negativo. Essa polarização do íon negativo leva a criação de uma densidade de carga extra entre os dois núcleos atômicos, i.e., a covalência parcial. Íons negativos grandes são mais facilmente polarizados, mas normalmente o efeito só tem relevância quando íons positivos com cargas de 3+ (ex., Al³⁺) estão envolvidos (ex., AlCl₃ puro é uma molécula covalente). No entanto, íons com carga 2+ (Be²⁺) ou até com carga 1+ (Li⁺) demonstram algum grau de polarização devido a seu pequeno raio atômico (ex., LiI é iônico mas tem algum caráter covalente). O Grau de Polarização depende da relação de carga e do tamanho do íon, geralmente chamada de densidade de carga.

Estrutura iônica

Compostos iônicos no estado sólido formam uma estrutura iônica contínua em um cristal iônico. A forma mais simples de cristal iônico é um cúbico simples. Nessa forma todos os átomos estão posicionados nas extremidades de um cubo. Essa célula unitária tem a massa que é a mesma de 1 dos átomos envolvidos. Quando todos os íons tem aproximadamente o mesmo tamanho, eles podem formar uma estrutura iguais chamada cúbica de face-centrada (onde a massa é 4$*$massa atômica), mas, quando os íons tem tamanhos diferentes, a estrutura é geralmente cúbica de corpo-centrado (2 vezes a massa). Em retículos iônicos o número de coordenação se refere ao número de íons que cada retículo está ligado.

Ligações iônicas versus ligações covalentes

Em uma ligação iônica, os átomos estão ligados pela atração de íons com cargas opostas, enquanto que em uma ligação covalente, os átomos estão ligados por compartilhar elétrons. Na ligação covalente, a geometria molecular de cada átomo é determinada pelas regras da VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion Theory - Teoria da repulsão entre os pares de elétrons da camada de valência), enquanto que, em materiais iônicos, a geometria segue as regras do empacotamento máximo e a resultante das cargas desses íons no empacotamento tende a ser nula.

Há, no entanto, uma tênue linha divisória entre a ligação covalente e a iônica. Com relação à eletronegatividade dos elementos participantes, Linus Pauling estabeleceu que se a diferença de eletronegatividade($\Delta E$) for superior a 1,7, a ligação é iônica. No entanto, pode-se dizer que a ligação Carbono-Bromo ($\Delta E$ < 1,65) tem caráter levemente iônico.

Ver também

• Ligação química
• Ligação covalente
• Ligação metálica
• Ligação de Hidrogênio
• Hibridização
• Camada de Valência