Compostos Iônicos: Fórmulas e Nomenclatura

Um elemento composto por átomos que rapidamente perdem eletrões (um metal) pode reagir com um elemento composto por átomos que rapidamente ganham eletrões (um não metal) para produzir iões através da transferência total de eletrões. O composto formado por essa transferência é estabilizado pelas atrações eletrostáticas (ligações iónicas) entre os iões de carga oposta.

Indo do lado direito para o esquerdo na tabela periódica, elementos não metálicos ganham muitas vezes eletrões para formar aniões com o mesmo número de eletrões de um átomo do gás nobre seguinte na tabela periódica, e uma carga negativa igual ao número de grupos à esquerda dos gases nobres. Ou seja, átomos do grupo 17 ganham um eletrão e formam aniões com uma carga de 1−; átomos do grupo 16 ganham dois eletrões e formam iões com uma carga de 2−, e assim por diante. Por exemplo, um átomo neutro de oxigénio, com 8 protões e 8 eletrões, ganha rapidamente dois eletrões. Isso resulta em um anião com 8 protões, 10 eletrões, e uma carga de 2−, e é simbolizado como O²⁻. O anião, O²⁻, tem o mesmo número de eletrões do gás nobre seguinte – néon. O nome dos aniões é o nome do elemento não metálico com o seu fim substituído pelo sufixo -ido, pelo que O²⁻ é chamado de óxido.

Os metais de transição e alguns outros metais exibem frequentemente cargas variáveis que não são previsíveis pela sua localização na tabela. Por exemplo, o cobre pode formar iões com carga 1+ ou 2+, e o ferro pode formar iões com carga 2+ ou 3+.

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, embora contenham iões positivos e negativos. A fórmula de um composto iónico deve ter uma relação de iões de modo a que o número de cargas positivas e negativas seja igual.

Por exemplo, se um composto contiver alumínio e oxigénio sob a forma de  Al³⁺ e O²⁻, a fórmula do composto seria Al₂O₃. Dois iões de alumínio, cada um com uma carga de 3+, proporcionariam seis cargas positivas, e três iões óxido, cada um com uma carga de 2−, proporcionariam seis cargas negativas. Assim, o composto será eletricamente neutro, com o mesmo número de cargas positivas e negativas.

Muitos compostos iónicos contêm iões poliatómicos como o catião, o anião, ou ambos. Os iões poliatómicos são um grupo de átomos ligados que funcionam como unidades discretas, com uma carga geral. 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. Parênteses são usados na fórmula para indicar iões poliatómicos que se comportam como uma unidade. Por exemplo, a fórmula para fosfato de cálcio, um dos minerais nos nossos ossos, é Ca₃(PO₄)₂. O composto contém o ião poliatómico PO₄³⁻, composto por um átomo de fósforo e quatro átomos de oxigénio, e com uma carga global de 3−. Esta fórmula indica que existem três iões Ca²⁺ (seis cargas positivas totais) para cada dois grupos PO₄³⁻ (seis cargas negativas totais). 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.

Os compostos iónicos são simbolizados por fórmulas, indicando os números relativos dos iões que os constituem. Para compostos que contêm apenas iões monatómicos (como NaCl) e para muitos compostos que contêm iões poliatómicos (como CaSO₄), estas fórmulas são apenas as fórmulas empíricas. No entanto, as fórmulas para alguns compostos iónicos contendo iões poliatómicos não são fórmulas empíricas. Por exemplo, o composto iónico oxalato de sódio é composto por iões de Na⁺ e C₂O₄²⁻ combinados em uma relação de 2:1, e a sua fórmula é escrita como Na₂C₂O₄. 

Nomenclatura dos Compostos Iónicos

O nome de um composto binário contendo iões monatómicos consiste no nome do catião (o nome do metal) seguindo o nome do anião (o nome do elemento não metálico com o seu final substituído pelo sufixo -ido). Por exemplo, o nome para Na₂O é óxido de sódio.

Os compostos que contêm iões poliatómicos são igualmente designados de forma semelhante aos que contêm apenas iões monatómicos, ou seja, nomeando o catão depois do anião. Por exemplo, o nome de CaSO₄ é sulfato de cálcio.

A maioria dos metais de transição e alguns metais do grupo representativo podem formar dois ou mais catiões com cargas diferentes. Os compostos destes metais com não-metais são nomeados com o mesmo método dos compostos binários, excepto que a carga do ião metálico é especificada por um numeral romano entre parênteses após o nome do metal. 

A carga de um ião metálico é determinada a partir da fórmula do composto e da carga do anião. Por exemplo, em um composto iónico binário de ferro e cloro, o ferro normalmente exibe uma carga de 2+ ou 3+, e as duas fórmulas compostas correspondentes são FeCl₂ e FeCl₃. Nesses casos, a carga do ião metálico é incluída como um algarismo romano entre parênteses imediatamente após o nome do metal. Esses dois compostos são, portanto, denominados cloreto de ferro(II) e cloreto de ferro(III), respectivamente. 

Compostos iónicos que contêm moléculas de água como componentes integrais dos seus cristais são chamados de hidratos. O nome de um hidrato iónico é derivado da adição de um termo ao nome do composto anidro (que significa “não hidratado”) que indica o número de moléculas de água associadas a cada unidade de fórmula do composto. A palavra adicionada começa com um prefixo grego que denota o número de moléculas de água e termina com “hidratado“. Por exemplo, o composto anidro sulfato de cobre(II) também existe como um hidrato contendo cinco moléculas de água e denominado sulfato de cobre(II) pentahidratado (penta = 5). A soda é o nome comum para um hidrato de carbonato de sódio contendo dez moléculas de água; o nome sistemático é carbonato de sódio decahidratado (deca = 10).

As fórmulas para hidratos iónicos são escritas anexando um ponto verticalmente centrado, um coeficiente que representa o número de moléculas de água, e a fórmula para a água. Por exemplo, o sulfato de cobre(II) pentahidratado é escrito como CuSO₄∙5H₂O.

Este texto é adaptado de Openstax, Chemistry 2e, Section 2.6: Molecular and Ionic Compounds and Openstax, Chemistry 2e, Section 2.7: Chemical Nomenclature.