Fundamentos da Química Inorgânica

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FUNDAMENTOS DA 
QUÍMICA INORGÂNICA
UNIASSELVI-PÓS
Autoria: Lucile Cecília Peruzzo
Indaial - 2021
1ª Edição
CENTRO UNIVERSITÁRIO LEONARDO DA VINCI
Rodovia BR 470, Km 71, no 1.040, Bairro Benedito
Cx. P. 191 - 89.130-000 – INDAIAL/SC
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Reitor: Prof. Hermínio Kloch
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Equipe Multidisciplinar da Pós-Graduação EAD: 
Carlos Fabiano Fistarol
Ilana Gunilda Gerber Cavichioli
Jairo Martins 
Jóice Gadotti Consatti
Marcio Kisner
Norberto Siegel
Julia dos Santos
Ariana Monique Dalri
Marcelo Bucci
Revisão Gramatical: Equipe Produção de Materiais
Diagramação e Capa: 
Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI
Copyright © UNIASSELVI 2021
Ficha catalográfica elaborada na fonte pela Biblioteca Dante Alighieri
 UNIASSELVI – Indaial.
Impresso por:
P471f
 Peruzzo, Lucile Cecília
 Fundamentos da química inorgânica. / Lucile Cecília Peruzzo – Indaial: 
UNIASSELVI, 2021.
 187 p.; il.
 ISBN 978-65-5646-455-8
 ISBN Digital 978-65-5646-456-5
1. Química inorgânica. - Brasil. II. Centro Universitário Leonardo da 
Vinci.
CDD 546
Sumário
APRESENTAÇÃO ............................................................................5
CAPÍTULO 1
Metais, não Metais, Gases Nobres e Introdução 
À Química do Estado Sólido ........................................................ 7
CAPÍTULO 2
Compostos de Coordenação .................................................... 75
CAPÍTULO 3
Química Bioinorgânica ............................................................. 133
APRESENTAÇÃO
Acadêmico, bem-vindo à disciplina de Fundamentos da Química 
Inorgânica!
Se a química orgânica é definida como a química dos compostos de 
hidrocarbonetos e dos derivados, a química inorgânica pode ser descrita, 
amplamente, como a de "todas as outras coisas". Isso inclui todos os elementos 
restantes na tabela periódica, incluindo o carbono, que desempenha um papel 
importante em muitos compostos inorgânicos. 
A química organometálica é um ramo muito grande e de rápido crescimento, 
o qual une ambas as áreas, considerando compostos que contêm ligações diretas 
de metal-carbono e incluem a catálise de muitas reações orgânicas. 
A química bioinorgânica faz a ponte entre a bioquímica e a química 
inorgânica, e a química ambiental inclui o estudo de compostos inorgânicos e 
orgânicos. Como pode ser imaginado, o reino inorgânico é, extremamente, amplo, 
e fornece áreas, essencialmente, ilimitadas para a investigação.
A química inorgânica lida com substâncias que possuem, virtualmente, todos 
os tipos conhecidos de características físicas e estruturais. 
Nosso livro didático será dividido em três capítulos. No Capítulo 1, 
começaremos com uma revisão dos metais, dos não metais e dos gases nobres, 
e com uma discussão a respeito de substâncias que existem no estado sólido, 
como matrizes estendidas, ao invés de unidades moleculares. Existem muitas 
substâncias importantes que não são moleculares. A maioria dos próprios 
elementos é não molecular. Assim, mais da metade dos elementos é metal, a partir 
dos quais as matrizes compactadas de átomos são mantidas juntas, por elétrons 
deslocalizados, enquanto outros, como carbono, silício, germânio, fósforos 
vermelho e preto e boro, envolvem redes infinitas de ligações mais localizadas. 
No Capítulo 2, estudaremos os metais de transição. Na terminologia 
moderna, tal compostos são chamados de compostos de coordenação. A química 
dos compostos de coordenação é uma importante e desafiadora área da química 
inorgânica moderna. Esse interesse foi gerado pela descoberta das atividades 
antibacteriana, fúngica e cancerígena de vários compostos de coordenação.
Finalmente, no Capítulo 3, trataremos da química bioinorgânica. Pode ser 
definida como a ciência que lida com o estudo da reatividade química de elementos 
e de compostos inorgânicos em sistemas biológicos. O foco principal são os íons 
metálicos, com interesse na interação deles com os ligantes biológicos e nas 
importantes propriedades químicas que são capazes de exibir e de transmitir a 
um organismo. Essas propriedades incluem catálise, sinalização, regulação, 
detecção, defesa e suporte estrutural (LIPPARD, 1994).
Conectaremos a química de materiais inorgânicos a algumas das aplicações 
atuais e emergentes, especialmente, sob o domínio da química em nanoescala. 
Interessante, não é mesmo?! 
Convidamos você a iniciar os estudos desse maravilhoso universo de 
elementos químicos e das propriedades tão importantes.
Prof.ª Dra. Lucile Cecília Peruzzo
CAPÍTULO 1
Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado 
Sólido
A partir da perspectiva do saber-fazer, neste capítulo você terá os seguintes 
objetivos de aprendizagem:
• Descrever as diferenças entre metais e não metais.
• Identificar um elemento, se metal ou não metal, dadas as propriedades.
• Ditar as reações de metais com oxigênio, água e alguns ácidos e bases 
comuns.
• Analisar as reações de não metais com oxigênio.
• Organizar os metais em ordem de reatividade e construir séries.
• Relacionar a composição, a estrutura e as propriedades dos sólidos.
• Compreender que, quando átomos, íons e moléculas não têm energia 
suficiente para escapar da influência dos vizinhos, formam sólidos com arranjos 
característicos. 
• Classificar os sólidos cristalinos com base na natureza das forças de ligação. 
• Diferenciar materiais cristalinos e amorfos.
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 Fundamentos da Química Inorgânica
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Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
1 CONTEXTUALIZAÇÃO
Em casa, na rua, no trabalho, estamos rodeados de metais e de não metais. 
Na cozinha, usamos metais e não metais. Os utensílios são feitos de metais, como 
ferro, alumínio, zinco e cobre. Nossos recipientes de armazenamento podem ser 
feitos de materiais não metálicos, como plásticos e vidro. Assim, metais e não 
metais são parte integrante das nossas vidas.
Além das situações da vida cotidiana, metal e não metal são, industrialmente, 
muito importantes. Eles desempenham um papel fundamental na nossa economia 
nacional. Você já deve ter ouvido falar das várias indústrias de ferro e de aço, das 
de zinco e de cobre e das de alumínio, estabelecidas no nosso país. Existem, 
basicamente, indústrias de base metálica. Além disso, você, também, já ouviu 
ter conhecimento das plantas ácidas e das fábricas de fertilizantes. Estas são 
indústrias baseadas em não metais. Todos esses metais e não metais são obtidos 
de minerais.
A maioria dos elementos químicos é metal. Muitos têm as propriedades 
comuns de ser brilhantes, muito densos e com altos pontos de fusão. Os metais 
tendem a ser dúcteis (podem ser transformados em fios finos) e maleáveis (podem 
ser martelados em folhas finas). São bons condutores de calor e de eletricidade. 
Todos eles são sólidos à temperatura-ambiente, exceto o mercúrio. Em reações 
químicas, perdem elétrons, facilmente, para formar íons positivos. É possível citar, 
como exemplos de metais, a prata, o ouro e o zinco (MANNING, 2008). 
Os não metais incluem gases nobres (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn), hidrogênio (H), 
oxigênio (O), nitrogênio (N), flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br) líquido e elementos 
sólidos, como carbono, enxofre, fósforo e iodo. Os não metais, exceto os gases 
nobres, compartilham, prontamente, os elétrons. Os átomos são unidos por 
ligações covalentes, ou seja, átomos que compartilham os elétrons externos. 
Frequentemente, formam moléculas diatômicas, como H2, Cl2, N2, moléculas 
maiores, como P4 e Sg, ou moléculas gigantes, ou seja, uma rede de átomos de 
volume indefinidamente grande, a exemplo do carbono na forma de grafite ou de 
diamante (HABASHI, 2010).
Os gases nobres são compostos, apenas, de átomos individuais, sendo 
monoatômicos.Com temperatura e pressão-ambiente, são não reativos. Devido à 
falta de reatividade, por muitos anos, foram chamados de gases inertes ou raros. 
No entanto, os primeiros compostos químicos, contendo os gases nobres, foram 
preparados em 1962 (FEITOSA; BARBOSA; FORTE, 2016).
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 Fundamentos da Química Inorgânica
Embora os gases nobres sejam constituintes, relativamente, menores da 
atmosfera, o gás natural contém quantidades substanciais de hélio. Por causa da 
baixa reatividade, o argônio é, frequentemente, usado como uma atmosfera não 
reativa (inerte) para soldagem e em lâmpadas. A luz vermelha, emitida pelo néon, 
em um tubo de descarga de gás, é usada em luzes de néon.
Os não metais são, geralmente, quebradiços, opacos, têm pontos de fusão 
baixos e maus condutores de calor e de eletricidade. Em reações químicas, 
tentam ganhar elétrons para formar íons negativos. Exemplos de não metais são 
hidrogênio, carbono e nitrogênio. 
Estamos cercados por sólidos e os usamos, com maior frequência, em 
comparação aos líquidos e aos gases. Para diferentes aplicações, precisamos 
de sólidos com propriedades amplamente diferentes. Essas propriedades 
dependem da natureza das partículas constituintes e das forças de ligação. 
Portanto, o estudo da estrutura dos sólidos é importante. A correlação entre 
estrutura e propriedades ajuda na descoberta de novos materiais sólidos e com 
propriedades desejadas, como supercondutores de alta temperatura, materiais 
magnéticos, polímeros biodegradáveis para embalagens, sólidos biocompatíveis 
para implantes cirúrgicos etc. (NCERT, 2007).
Neste capítulo, abordaremos as principais características e as propriedades 
relevantes de metais, de não metais e de gases nobres. Entenderemos que, 
nos sólidos, os diferentes arranjos possíveis de partículas geram vários tipos de 
estruturas. A correlação entre a natureza das interações, dentro das partículas 
constituintes, e as várias propriedades dos sólidos, também será explorada.
2 METAIS
Para saber se um determinado elemento é um metal ou não, isso depende de 
algumas das propriedades dele. Que propriedade ou combinação de propriedades 
define um metal? Para o químico, um elemento é um metal se o óxido reage, com 
ácidos, para dar sais, mesmo que a classificação química seja, rigorosamente, 
aplicável, apenas, aos elementos dos grupos principais da tabela periódica. Os 
elementos dos blocos d e f são, em qualquer caso, considerados metais. Para um 
físico, um elemento é um metal se apresenta boa condutividade elétrica. Esse 
critério abrange metais diferentes, como o sódio e o ouro (DELFINO; SACCONE, 
s.d.).
Na Tabela Periódica apresentada a seguir, os metais estarão posicionados à 
esquerda, enquanto, à direita, estarão os não metais. Elementos que apresentam 
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Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
Em Química, uma substância de caráter anfótero é aquela 
capaz de reagir com comportamento ácido ou básico. Substâncias 
anfotéricas podem ser moléculas, íons ou compostos de coordenação 
que reagem com bases e com ácidos. A água é um exemplo de 
substância anfotérica.
FONTE: <https://www.britannica.com/science/amphoterism>. 
Acesso em: 24 abr. 2021.
comportamento químico limítrofe entre os metais e os não metais (por exemplo, 
semimetais Be e Al, cujos óxidos têm um caráter anfotérico) serão destacados 
na 1a, enquanto a 1b elencará elementos com um comportamento limítrofe em 
relação à condutividade elétrica (B, Si etc.).
FIGURA 1 – TABELA PERIÓDICA DOS ELEMENTOS
(a) classificação química
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 Fundamentos da Química Inorgânica
b) classificação física
FONTE: <https://www.todamateria.com.br/tabela-periodica/>. Acesso em: 24 abr. 2021.
Aproximadamente, 80, dos elementos químicos conhecidos na tabela 
periódica, são metálicos. Mais de três quartos dos metais são usados 
industrialmente, mas apenas oito estão disponíveis a um custo baixo e em 
quantidade suficiente para servir de base para materiais comuns da engenharia: 
cobre, ferro, chumbo e estanho, usados há milhares de anos e em várias formas 
metálicas; e alumínio, magnésio, níquel e zinco, adições, relativamente, novas. 
Os metais apresentam propriedades físicas que variam, significativamente, com a 
posição do metal na tabela periódica (DEFINO; SACCONE, s.d.).
Os metais têm densidades variáveis, de 0,534 para o lítio a 22,48 g/cm3 
para o ósmio. As temperaturas de ponto de fusão, à pressão-ambiente, variam de 
-38,8° C, para Hg, o único metal líquido à temperatura-ambiente, e para césio e 
gálio, que fundem a 28,4 e a 29,8 oC, a 3422 ° C, para o tungstênio (W) (FEITOSA; 
BARBOSA; FORTE, 2016).
A dureza dos metais pode variar amplamente, desde metais macios, como 
lítio (Li), sódio (Na) e chumbo, (Pb), a metais duros, como o tungstênio (W) etc.
Os metais são sólidos não transparentes, que exibem um brilho particular. A 
cor não varia muito: do cinza azulado do chumbo (Pb) e do zinco (Zn) ao branco 
da prata (Ag), com a única exceção de dois metais coloridos: ouro (Au) e cobre 
(Cu).
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Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
FIGURA 2 – ALGUNS METAIS
FONTE: <https://intl.siyavula.com/read/science/grade-7/the-periodic-table-of-
elements/09-the-periodic-table-of-elements?id=toc-id-5>. Acesso em: 24 abr. 2021.
A ductilidade (propriedade de serem, facilmente, transformados em fios) e a 
maleabilidade (propriedade de serem transformados em lâminas) são típicas dos 
metais em oposição à fragilidade de outros sólidos (sólidos iônicos) (BORGES; 
ALVES, 2017).
Vários metais podem ser classificados em função das propriedades e das 
aplicações:
• Metais leves Li, Be, Mg, Al, Ti (usados em ligas leves).
• Metais refratários Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, Re (pontos de fusão elevados).
• Metais de solda macios Ga, In, Sn, Pb, Sb, Bi.
• Ligas de metais ferrosos Ti, V, Nb, Cr, Mo, W, Mn.
• Metais preciosos Ru, Os, Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, Au. 
A família dos metais preciosos resiste à ação de muitos produtos químicos e, 
portanto, são usados como joias e padrões monetários. Prata (Ag) e Ouro (Au), 
com o Cobre (Cu), também, são chamados de metais de cunhagem, devido ao 
amplo uso em moedas e em medalhas.
Muitas das propriedades dos metais, incluindo, grande raio atômico e 
baixas energias de ionização e de eletronegatividade, devem-se ao fato de que 
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 Fundamentos da Química Inorgânica
os elétrons da camada de valência podem ser removidos facilmente. Como os 
elétrons de valência podem se mover livremente, os metais são bons condutores 
de calor e de eletricidade (KOWENJE, 2017).
Nos metais, como esses elétrons de valência não estão, fortemente, ligados 
ao núcleo, fazem ligações do tipo metálica. Nesse tipo de ligação, cada átomo, 
em um cristal de metal, contribui com todos os elétrons na camada de valência 
para todos os outros átomos no cristal. Outra maneira de ver esse mecanismo 
é imaginar que os elétrons de valência não estão, intimamente, associados a 
átomos individuais, mas, em vez disso, movem-se entre os átomos dentro do 
cristal. Portanto, os átomos individuais podem "deslizar" uns sobre os outros, 
embora permaneçam, firmemente, mantidos juntos pelas forças eletrostáticas 
exercidas pelos elétrons. Por isso, muitos metais podem ser transformados em 
folhas finas (maleáveis) ou em fios finos (dúcteis) (DOE-HDBK, 1993). Quando 
uma diferença de potencial elétrico é aplicada, os elétrons se movem, livremente, 
entre os átomos, e uma corrente flui.
FIGURA 3 – ELÉTRONS LIVRES NOS METAIS - LIGAÇÃO METÁLICA
FONTE: <https://quimicagabrielpelotas.webnode.com/conteudo-de-quimica/
liga%C3%A7%C3%B5es-quimicas2/>. Acesso em: 24 abr. 2021.
Pode-se pensar em um metal como uma grande quantidade de cátions 
mantidos juntospor um “mar’’ de elétrons. Esse modelo explica muitas das 
propriedades físicas. Por exemplo, os metais conduzem eletricidade porque os 
elétrons do ‘’mar’’ podem responder a uma diferença de potencial aplicada, e se 
movem além dos cátions estacionários (ATKIS; JONES, 2012).
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Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
2.1 PROPRIEDADE QUÍMICA DOS 
METAIS
As propriedades químicas de um material são muito importantes, 
particularmente, no que diz respeito à capacidade de resistência à corrosão.
A corrosão é definida como a destruição ou a deterioração de um material, 
devido à reação ao ambiente. Esses materiais incluem metais, como ferro, cobre 
etc., e não metais, como cerâmica, plástico, borracha etc. A corrosão pode ser 
rápida ou lenta. Por exemplo, o aço é, gravemente, atacado, em poucas horas, 
pelo ácido politiônico, enquanto, por outro lado, os trilhos da ferrovia, geralmente, 
apresentam leve ferrugem ao longo de muitos anos. A corrosão destrói os objetos 
feitos de metais e as ligas, mas o mundo moderno precisa desses materiais. Cerca 
de 80 por cento das paradas não programadas e das quebras, nas indústrias, são 
devidas à corrosão (SHARMA, 2012).
Modifica outras propriedades, como a resistência ao desgaste e à fadiga. Os 
agentes químicos são, sobretudo, os ácidos que atacam os metais. Por exemplo, 
o ácido clorídrico ataca o ferro e o zinco a frio, enquanto o ácido sulfúrico é 
decomposto por estes. O ácido nítrico ataca a maioria dos metais, exceto o ouro e 
a platina (MARTINS; PEREIRA, 2010).
Agora, entenderemos algumas reações químicas comuns dos metais.
1. Reação dos metais com o oxigênio: A maioria dos metais reage com o 
oxigênio e forma óxidos. O oxigênio é um não metal muito reativo, que consegue 
reagir com quase todos os demais elementos químicos. A reação é, em geral, 
denominada de queima ou combustão, e produz óxidos de vários tipos (FELTRE, 
2004).
4Na(s) + O2(g) ⎯⎯→ 2Na2O(s) 
2Mg(s) + O2(g) ⎯⎯→ 2MgO(s) 
4Al(s) + 3O2(g) ⎯⎯→ 2Al2O3(s)
Os óxidos de metais são básicos por natureza, pois reagem com a água e 
formam bases, por exemplo, Na2O, CaO, MgO, K2O etc.
2. Reação de metais com ácidos: Os metais reagem com ácidos comuns, 
como HCl diluído e H2SO4 diluído com produção de H2 (NIOS, 2008).
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 Fundamentos da Química Inorgânica
Mg(s) + 2HCl(aq) ⎯⎯→ MgCl2(aq) + H2(g) 
Zn(s) + H2SO4(aq) ⎯⎯→ ZnSO4(aq) + H2(g)
A reação da fita de Mg com HCl diluído será representada a seguir:
FIGURA 4 – REPRESENTAÇÃO DO PROCEDIMENTO 
EXPERIMENTAL DA REAÇÃO DE MG COM HCL DILUÍDO
FONTE: <https://www.nios.ac.in/media/documents/secscicour/
English/Chapter-27.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
3. Reação de metais com água: Muitos metais reagem com água para 
formar hidróxidos. Os hidróxidos são básicos por natureza. O sódio e o potássio 
reagem com a água fria (NIOS, 2008).
2Na(s) + 2H2O(l) ⎯⎯→ 2NaOH(aq) + H2(g) 
2K(s) + 2H2O(l) ⎯⎯→ 2KOH(aq) + H2(g)
Magnésio reage com água quente.
Mg(s) + H2O(l) ⎯⎯→ Mg(OH)2(aq) + H2(g)
Metais, como Al ou Fe, reagem ao aquecimento com água ou vapor. Nessas 
condições, os metais formam óxidos metálicos.
2Al(s) + 3H2O(g) ⎯⎯→ Al2O3(s) + 3H2(g) 
Fe (s) + 4H2O(g) ⎯⎯→ Fe3O4(s) + 4H2(g)
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Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
4. Reação de metais com bases comuns: Alguns metais, como alumínio e 
zinco, reagem com bases comuns (NIOS, 2008).
Sn(s) + 2NaOH(aq) + H2O(l) ⎯⎯→ Na2SnO3(s)
Zn(s) + 2NaOH(aq) ⎯⎯→ Na2ZnO2(s) 
2.2 CORROSÃO DOS METAIS
Como você sabe, os metais reagem com o ar e formam os óxidos. Essa 
tendência de formação afeta as propriedades físicas e químicas. Você consegue 
imaginar um exemplo na observação do dia a dia? Você já deve ter observado os 
pregos enferrujados na sua casa, as grades de ferro ou o portão enferrujado no 
jardim, devido à oxidação do ferro. Ainda, uma camada verde sobre uma moeda 
de cobre antiga. Essa camada verde é devida à oxidação, que leva à formação de 
óxido de cobre, o qual é, finalmente, convertido em carbonato de cobre básico na 
superfície. Todos esses processos de oxidação de metais são conhecidos como 
corrosão (TALBOT; TALBOT, 2018).
O fenômeno da corrosão consiste no processo de deterioração dos materiais 
metálicos por meio de reações químicas e eletroquímicas, pois esses materiais 
buscam atingir um estado de menor potencial de energia (SALAZAR-JIMÉNEZ, 
2015).
Os produtos que se formam a partir do processo de corrosão, na superfície 
do material, podem afetar, negativa ou positivamente, as propriedades do 
material, dependendo da natureza e das condições que o cercam. No caso do 
ferro (e de outros metais), o produto que se forma é conhecido como ferrugem, 
e tem densidade menor do que o metal-base, o que faz com que se desprenda 
da superfície, consumindo o material. Por outro lado, para outros tipos de metais, 
como alumínio, níquel ou cromo, produtos de corrosão têm uma densidade maior 
do que o material de base, formando uma camada sólida e estável na superfície, 
evitando que a corrosão se espalhe, protegendo-o. Esse processo é conhecido 
como passivação, fenômeno que dá o nome de inoxidável a um material, como 
aços inoxidáveis (REVIE, 2011; SCHWEITZER, 2010 apud SALAZAR-JIMÉNEZ, 
2015).
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 Fundamentos da Química Inorgânica
FIGURA 5 – FENÔMENO DA PASSIVAÇÃO DO AÇO INOXIDÁVEL
FONTE: <https://www.grupohumma.com.br/biblioteca/
Passiv_farma.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
A capacidade do aço inoxidável de resistir à corrosão é atribuída à formação 
de um filme de superfície passivo insolúvel, relativamente, não reativo, enriquecido 
de óxido-hidróxido de cromo, que se forma, naturalmente, na presença de 
oxigênio (autopassivação).
2.3 PROPRIEDADES ESTRUTURAIS E 
FÍSICAS DOS METAIS
A razão pela qual os metais e as ligas diferem tanto de outros elementos, 
e mais, geralmente, de sólidos não metálicos, depende da ligação metálica 
característica que está na base da estrutura. Além das definições física e química 
dos metais, a presença de uma ligação metálica caracteriza e define os sólidos 
metálicos.
Todos os metais, muitos materiais cerâmicos e certos polímeros formam 
estruturas cristalinas sob condições normais de solidificação. Os materiais sólidos 
podem ser classificados, de acordo com a regularidade com a qual os átomos ou 
íons estão dispostos uns em relação aos outros. Um material cristalino é aquele 
no qual os átomos estão situados em uma matriz repetitiva ou periódica ao longo 
de grandes distâncias atômicas, isto é, a ordem de longo alcance existe, de modo 
que, após a solidificação, os átomos se posicionam em um padrão tridimensional 
repetitivo, no qual cada um está ligado aos átomos vizinhos mais próximos.
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Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
Quando livres, ou como entidades separadas sem vizinhos, cada um 
desses átomos é composto de um núcleo feito de prótons (partículas carregadas 
positivamente) e de nêutrons (partículas sem carga), fora dos quais estão os 
elétrons (partículas carregadas negativamente), agindo como se estivesse 
girando em torno de um eixo. Os elétrons existem, estatisticamente, em vários 
níveis de energia em relação ao núcleo, alguns deles, fortemente, ligados a um 
átomo individual, enquanto outros, aparentemente, estão, relativamente, livres 
para se mover. Os metais podem ser considerados, convenientemente, uma 
matriz de íons positivos, através dos quais os elétrons livres estão em movimento 
(DEFINO; SACCONE, s.d.).
O brilho característico dos metais é devido à mobilidade dos elétrons que 
formam o ‘’mar’’. Uma onda de luz incidente é um campo magnético oscilante. 
Quandoatinge a superfície do metal, o campo elétrico da radiação empurra os 
elétrons móveis para a frente e para trás. Os elétrons que oscilam irradiam a luz, 
e vemos isso como o brilho – essencialmente, uma reemissão da luz incidente. 
Os elétrons oscilam, de acordo com a luz incidente, logo, geram luz da mesma 
frequência. Em outras palavras, a luz vermelha refletida em uma superfície 
metálica é vermelha, e a luz azul é refletida como luz azul. Por isso, a imagem em 
um espelho – uma camada fina de metal sobre o vidro – mostra um retrato fiel do 
objeto refletido (ATKINS; JONES, 2012).
FIGURA 6 – REPRESENTAÇÃO DA INCIDÊNCIA DE LUZ DE UMA 
DETERMINADA COR SOBRE A SUPERFÍCIE DE UM METAL
FONTE: <https://www.erasolar.com.br/efeitofotoeletrico/>. Acesso em: 24 abr. 2021.
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 Fundamentos da Química Inorgânica
Pode se perceber que, quando a luz de uma determinada cor atinge a 
superfície de um metal, os elétrons da superfície oscilam, de acordo com a luz 
incidente. Esse movimento de oscilação dá origem a uma onda eletromagnética, 
a qual percebemos como a reflexão da fonte. 
2.4 REATIVIDADE DOS METAIS E 
SÉRIE DE ATIVIDADE
Os metais têm, sempre, tendência para ceder elétrons, consequentemente, 
oxidam-se e agem como redutores. Os químicos, comparando vários metais, 
conseguem determinar quais são os metais que têm alta tendência e quais os 
que têm baixa tendência para ceder elétrons (FELTRE, 2004). Daí, surgiu a fila da 
reatividade, ou fila de tensões eletrolíticas, apresentada a seguir:
FIGURA 7 – SÉRIE DE REATIVIDADE DOS METAIS
FONTE: Adaptada de Feltre (2004)
Quando o Fe é colocado em uma solução de CuSO4, substitui o Cu da 
solução, de acordo com a seguinte reação: Fe(s) + CuSO4(aq) FeSO4(aq) 
+ Cu(s).
Por outro lado, quando colocamos um fio de prata em uma solução de 
CuSO4, nenhuma reação ocorre, porque a prata é menos reativa do que o cobre 
(NIOS, 2008):
Ag(s) + CuSO4(aq) Não há reação.
No entanto, quando um fio de cobre é mergulhado em uma solução de 
AgNO3, a prata é substituída e depositada nesse fio. A reação é a seguinte:
Cu(s) + 2AgNO3(aq) 2Ag(s) + Cu(NO3)2(aq).
21
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
Isso indica que o cobre é mais reativo do que a prata. Em geral, um metal 
mais reativo desloca um menos reativo da solução de sal.
Ao observar essas reações, diremos que o Fe é mais reativo do que o Cu e o 
cobre é mais reativo do que a prata. Se pegarmos a solução de metais diferentes 
e colocarmos outros metais nessa solução, podemos comparar a reatividade 
dos metais entre si. A disposição deles, na ordem decrescente de atividade, é 
conhecida como série de atividade ou reatividade, e eletroquímica. 
Os metais podem ser selecionados, de acordo com as reatividades. Segue 
uma seleção de alguns metais comuns e das respectivas reatividades com água, 
ar e ácidos diluídos. Um metal mais reativo desloca um menos reativo de um 
composto.
FIGURA 8 – EXEMPLOS DE ALGUNS METAIS E DE 
REATIVIDADE COM AR, ÁGUA E ÁCIDOS DILUÍDOS
FONTE: <https://www.compoundchem.com/wp-content/uploads/2015/03/
The-Reactivity-Series-of-Metals.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
Depois de entender a série de atividades, você pode considerar os metais 
em três categorias:
22
 Fundamentos da Química Inorgânica
• parte inferior da série de atividades (ou seja, metal de baixa reatividade);
• parte intermediária da série de atividades (metal de reatividade média);
• parte superior da série de atividades (metal de alta reatividade).
Os metais, na parte inferior da série de atividades, são muito pouco reativos. 
Por exemplo, o mercúrio, que é obtido como HgS (cinábrio), pode ser extraído 
facilmente:
2HgS(s) + 3O2(g) -> 2HgO(s) + 2SO2(g)
 Calor
Em aquecimento posterior, o HgO é decomposto em mercúrio e em oxigênio:
2HgO(s) -> 2Hg(l) + O2(g)
 Calor
Metais, na parte inferior da série de atividades, como Ag, Au etc., são menos 
reativos, encontrados no estado nativo. Sem dúvida, alguns deles, também, são 
tidos no estado combinado. 
Já no meio da série de atividade, como ferro, zinco, chumbo etc., são, 
moderadamente, reativos. Estão presentes, geralmente, como sulfureto ou 
carbonato na natureza. Antes da redução, esses minérios são convertidos em 
óxidos, pois é fácil reduzir os óxidos de metal. Por exemplo, no caso do zinco, 
obtemos a seguinte reação (NIOS, 2008):
(i) 2ZnS(s) + 3O2(g) -> 2ZnO(g) + 2SO2(g)
 Calor
(ii) ZnCO3(s) -> ZnO(s) + CO2(g)
 Calor
Os óxidos de metal são reduzidos ao metal correspondente, usando carbono:
ZnO(s) + C(s) Zn(s) + CO(g)
Aqui, o ZnO é reduzido a Zn (processo de oxirredução).
23
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
3 NÃO METAIS
Os não metais representam cerca de 11% da tabela periódica. De acordo 
com Feitosa, Barbosa e Forte (2016), têm um comportamento bem mais 
diversificado do que os metais. Não apresentam brilho característico. Não são 
maleáveis, nem dúcteis, e têm, como principal característica, a eletronegatividade 
(tendência a receber elétrons). Esses elementos não conduzem corrente elétrica 
ou calor (são isolantes). Em geral, apresentam quatro ou mais elétrons na última 
camada. Assim, possuem tendência para receber elétrons (redução), tornando-se 
íons negativos (ânions).
Em condições normais de temperatura e de pressão, alguns não metais 
são encontrados como gases, alguns, como sólidos, e, um, como líquido. O 
fato de tantos não metais existirem como líquidos ou gases significa que estes, 
geralmente, têm pontos de fusão e de ebulição, relativamente, baixos, em 
condições atmosféricas normais. Quanto à natureza química, os não metais, 
principalmente, os mais eletronegativos, tendem a reagir com os metais para 
formar os sais iônicos. Isso se dá devido à facilidade que esses elementos têm em 
completar o subnível p, ganhando elétrons para adquirir estabilidade eletrônica 
semelhante a um gás nobre (FEITOSA; BARBOSA; FORTE, 2016): metal + não-
metal → sal.
2Fe(s) + 3Br2 (l) → 2FeBr3 (s)
3.1 APLICAÇÕES DOS NÃO METAIS 
Atente-se a algumas aplicações dos principais não metais.
QUADRO 1 – PRINCIPAIS APLICAÇÕES
Não metal Aplicação
A maior parte do fósforo é usada 
para fazer ácido fosfórico H3PO4, 
aplicado na fabricação de fertili-
zantes fosfatados.
O fósforo branco, como (P4S3), é tido 
na indústria de fósforos. Os fosfatos 
são adicionados aos detergentes 
porque ajudam na remoção da suji-
dade.
24
 Fundamentos da Química Inorgânica
O enxofre é usado na agricultura 
para controlar fungos e pragas. Ain-
da, na fabricação de pólvora, uma 
mistura de enxofre, carvão e nitrato 
de potássio.
A maior parte do enxofre é conver-
tida em ácido sulfúrico, conhecido 
como o rei dos produtos químicos, 
presente para fazer vários outros.
O hidrogênio é muito comum na 
fabricação de gás amônia, poste-
riormente, utilizado na fabricação de 
ureia (fertilizante). O hidrogênio é um 
constituinte de muitos combustíveis 
industriais.
O silício é frequente na fabricação de 
transistores, chips para computado-
res e células fotovoltaicas. Serve, na 
indústria siderúrgica, para desoxidar 
o aço e produzir aço resistente à cor-
rosão de alta qualidade.
FONTE: <https://ncert.nic.in/ncerts/l/jesc103.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
3.2 REAÇÃO QUÍMICA DOS NÃO 
METAIS
1. Reação de não metais com oxigênio, água e alguns ácidos e bases 
comuns:
Os não metais reagem com o oxigênio para formar os óxidos:
S(s) +O2(g) → SO2(g)
C(s) +O2(g) → CO2(g)
25
Metais, não Metais,Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
O ácido sulfúrico é o produto químico inorgânico mais 
amplamente usado na fabricação de muitos outros. É fabricado pela 
combustão de enxofre com ar seco para formar dióxido de enxofre 
(SO2) e, em seguida, trióxido de enxofre (SO3), produzido por meio de 
uma conversão catalítica. Finalmente, o ácido sulfúrico é obtido após 
a absorção de SO3 na água. É um agente oxidante forte, portanto, 
reage, violentamente, com bases, combustíveis, materiais redutores, 
água e compostos orgânicos com a evolução do calor. É altamente 
corrosivo para o mais comum dos metais, e forma um gás inflamável/
explosivo. O ácido sulfúrico é usado, principalmente, na fabricação 
de fertilizantes, de pigmentos orgânicos, de explosivos e muito mais. 
Como um eletrólito potente, é comum em banhos de galvanoplastia, 
para decapagem, e para operações na produção de ferro e de aço. 
Além disso, é amplamente visto como solvente para minérios e como 
catalisador na indústria do petróleo BAUMEISTER; GIARDINELLA; 
CORONADO, 2012).
2H2(g) +O2(g) → 2H2O(l)
Segundo Feitosa, Barbosa e Forte (2016), em geral, os óxidos de não metais 
são de natureza ácida ou, após serem dissolvidos em água, formam ácidos, como 
é caso do dióxido de carbono, presente na água carbonatada e na da chuva, 
que são mais ácidas, devido à presença do ácido carbônico (H2 CO3): óxido não-
metálicos + água → ácido.
CO2 (g) + H2 O(l) → H2 CO3 (aq)
O trióxido de enxofre forma o ácido sulfúrico com água:
SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(l) (ácido sulfúrico).
O pentóxido de dinitrogênio forma o ácido nítrico com água:
N2O5(g) + H2O(l) → 2HNO3(l) (ácido nítrico).
H2SO4 e HNO3 são ácidos muito importantes e desempenham um papel 
fundamental nas indústrias.
26
 Fundamentos da Química Inorgânica
Todas as reações químicas envolvem energia. A energia é usada 
para quebrar ligações em reagentes e é liberada quando novas 
ligações se formam nos produtos. Em uma reação endotérmica, é 
necessária mais energia para quebrar as ligações nos reagentes 
do que a liberada quando novas ligações se formam nos produtos. 
Uma entrada constante de energia, geralmente, na forma de calor, é 
fundamental para manter uma reação endotérmica em andamento. A 
energia deve ser, constantemente, adicionada, porque não é liberada 
o suficiente quando os produtos se formam para quebrar mais 
ligações nos reagentes.
 
FONTE: <https://pdf4pro.com/view/endothermic-reactions-whippany-
park-high-school-4e242e.html>. Acesso em: 24 abr. 2021.
• Ácido nítrico
É um líquido fumegante, de incolor a castanho-claro, com um odor acre 
sufocante. É o segundo ácido industrial mais importante, um agente altamente 
oxidante, utilizado na fabricação de produtos químicos, explosivos, fertilizantes, 
decapagem de aço e limpeza de metais. No entanto, o maior uso do ácido nítrico 
é para a produção de fertilizantes. Reage, violentamente, na presença de bases 
fortes, de agentes redutores e de fluidos combustíveis, como terebintina, carvão e 
álcool, e de compostos orgânicos. É corrosivo para os metais, formando um gás 
inflamável ou explosivo (BAUMEISTER; GIARDINELLA; CORONADO, 2012).
Devido à natureza ácida, muitos óxidos não metálicos reagem, diretamente, 
com bases, para formar sais:
SO2(g) + 2NaOH(aq) → Na2SO3(aq) + H2O(l)
SO3(g) + 2NaOH(aq) → Na2SO4(aq) + H2O(l)
CO2(g) + 2NaOH(aq) → Na2CO3(aq) + H2O(l)
Dentre os não metais, alguns elementos recebem grande destaque, 
como é o caso do oxigênio, localizado na família VIA, ou grupo 16 (família dos 
calcogênios). Existem duas formas alotrópicas importantes de oxigênio: O2 ou 
dioxigênio (chamado, comumente, de oxigênio) e ozônio (O3). O ozônio, que 
possui um cheiro pungente e é tóxico, é encontrado na alta atmosfera e no ar 
poluído das grandes cidades, onde causa problemas respiratórios, principalmente, 
em crianças. O ozônio pode ser preparado a partir do oxigênio, via um processo 
endotérmico (FEITOSA; BARBOSA; FORTE, 2016): 
3O2 (g) → 2O3 (g) ∆H = 284,6 kJ.
27
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
1 - Os metais são utilizados pela capacidade de executar 
determinadas funções. São, largamente, comuns em edifícios, 
como suporte estrutural, para conter e levar líquidos quentes e 
frios, conduzir eletricidade e calor, excluir o ambiente externo (e 
conter alguns ambientes internos) e providenciar uma aparência 
agradável. Nesse contexto, analise a seguinte situação: Suponha 
que você entra em uma sauna com uma corrente de ouro no 
pescoço. Tem-se, pouco tempo depois, a sensação de acentuado 
aquecimento nessa região do corpo. O fenômeno ocorre como 
consequência da:
FONTE: <https://engenhariacivilfsp.files.wordpress.com/2012/05/
mci-metais_2010.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
a) Temperatura mais elevada da pele. 
b) Ligação metálica da corrente de ouro. 
c) Transferência de calor do metal para a pele. 
d) Transferência de elétrons da pele para o metal. 
e) Transferência de calor da pele para o metal.
2 - Condutividade é a capacidade de uma solução, de um metal ou 
de um gás – em resumo, todos os materiais – de passar uma 
corrente elétrica. Todas as substâncias possuem algum grau de 
condutividade. Pode ser medida, aplicando uma corrente elétrica 
alternada (I) a dois eletrodos imersos em uma solução e medindo 
a tensão resultante (V). Com relação à condutibilidade elétrica 
dos metais, pode ser explicada, admitindo-se: 
4 METALOIDES OU SEMIMETAIS
De acordo com Feitosa, Barbosa e Forte (2016), embora a IUPAC não 
recomende mais essa classificação na tabela dela, os químicos continuam 
utilizando os termos metaloides ou semimetais para designar os elementos que 
apresentam propriedades intermediárias entre os metais e os não metais. O silício 
(Si), por exemplo, tem brilho metálico, mas não é maleável, e, sim, quebradiço. Os 
demais representantes dessa classe são: boro (B), germânio (Ge), arsênio (As), 
antimônio (Sb) e telúrio (Te). Os metaloides, principalmente, o silício, destacam-
se, na indústria eletrônica, por serem semicondutores empregados na fabricação 
de circuitos integrados e de chips de computadores.
28
 Fundamentos da Química Inorgânica
a) ruptura de ligações iônicas. 
b) ruptura de ligações covalentes. 
c) existência de prótons livres. 
d) existência de elétrons livres. 
e) existência de nêutrons livres.
3 - O crescimento da população mundial e o consumo exagerado 
aumentaram a demanda por recursos naturais, afetando, 
diretamente, as diversas formas da vida no planeta. A quantidade 
de resíduos sólidos gerados pelas atividades industriais, também, 
cresceu nas importâncias mundial e ambiental, pois estes são 
produzidos por vários tipos de processo, representando milhões 
de toneladas por dia em todo o mundo. A disposição adequada de 
resíduos passou a ser primordial para a preservação ambiental, 
surgindo a necessidade de se desenvolverem mecanismos que 
promovam a conscientização e a busca de soluções para a 
implantação de tecnologias capazes de minimizar os impactos 
decorrentes da disposição dos resíduos no ambiente e reduzir 
os custos envolvidos nas atividade. Para auxiliar, a reciclagem 
de resíduos é fundamental para a preservação, a conservação e 
a redução do consumo de recursos naturais não renováveis do 
planeta, pois atende a necessidades da população presente, sem 
comprometer a sobrevivência das gerações futuras e do próprio 
planeta. Diante desse contexto, analise as quatro caixas a seguir, 
que contêm diferentes materiais residuais de uma indústria:
29
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo1 
Com o objetivo de efetuar o descarte e a reciclagem corretos, 
identifique qual a única caixa que contém apenas metais: 
a) A. b) B. c) C. d) D.
4 - Você sabe quanto ingeriu, hoje, por exemplo, de magnésio, 
cobre, selênio, zinco ou iodo? Provavelmente, não faça a mínima 
ideia, não é mesmo?! Na hora de pensar em uma dieta, essas 
substâncias acabam passando quase que, completamente, 
despercebidas pela maioria das pessoas, mas, acredite, elas 
são fundamentais para a saúde do organismo, e, muitas delas, 
estão diretamente relacionadas à saúde cerebral. Nutricionista 
e doutora em Neurociência pela Universidade Federal de Santa 
Catarina (UFSC), Bettina Moritz explica que o desequilíbrio desses 
elementos, no organismo, pode contribuir para o surgimento 
de patologias mentais severas, como Parkinson, Alzheimer e 
depressão. Ainda assim, pouca importância é dada à dosagem 
adequada na alimentação. “A vida não é feita só de calorias, e 
muitos modismos e dietas comprometem a ingestão desses 
micronutrientes”, explica. Na relação de micronutrientes que a 
especialista considera essenciais para o bom funcionamento do 
cérebro, ela destaca o selênio, o zinco e o magnésio. Esses dois 
últimos, em particular, têm preocupado os profissionais da área 
da saúde, considerando os níveis inadequados em que aparecem 
na dieta da população brasileira, em parte, decorrente da vida 
agitada e estressante dos tempos modernos. Contudo, não se 
preocupe, a carência dessas substâncias pode ser evitada com 
uma dieta equilibrada. De acordo com os especialistas, a melhor 
alimentação para o cérebro é aquela rica em frutas, verduras 
e alimentos integrais. Peixes e ovos são, também, uma ótima 
opção, desde que consumidos com moderação.
FONTE: <https://www.colegiocope.com.br/files/tabela-periodica-caracteristicas-gerais-
determinacao-de-familias-e-periodos-831590.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
30
 Fundamentos da Química Inorgânica
Com relação aos nove elementos químicos representados na 
figura anterior, assinale a alternativa correta: 
a) Todos, com exceção do iodo, são metais.
b) Selênio (Se) e Cromo (Cr) são não metais (ametais).
c) Lítio (Li), Iodo (I) e Magnésio (Mg) são ametais. 
d) Cálcio (Ca), Cromo (Cr) e Ferro (Fe) são metais.
5 - Considere um fio de cobre que é mergulhado em uma solução de 
AgNO3. A prata é substituída e depositada nesse fio. A reação é 
a seguinte:
 Cu(s) + 2AgNO3(aq) 2Ag(s) + Cu(NO3)2(aq). Isso indica 
que o cobre é mais reativo do que a prata. Em geral, um metal 
mais reativo desloca um metal menos reativo da solução de sal. 
A disposição dos metais, na ordem decrescente da atividade, é 
conhecida como série de atividade ou reatividade. Uma parte 
dessa série será fornecida a seguir:
Consultando essa fila, assinale a alternativa cuja reação 
química não ocorre:
a) Mg + CuBr2 → Cu + MgBr2. b) Ca + FeSO4 → Fe + CaSO4. 
c) Hg + ZnCℓ2 → Zn + HgCℓ2. d) Cu + 2 AgCℓ → 2 Ag + CuCℓ2.
31
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
5 GASES NOBRES 
Neste tópico, trataremos dos gases nobres. Hoje, sabemos que, em 
condições-ambiente, só os gases nobres são formados por átomos isolados uns 
dos outros, ou seja, átomos que têm pouca tendência de se unir com outros; 
confirmamos, então, que eles são muito estáveis (pouco reativos). A química dos 
gases nobres foi iniciada em 1962, com a descoberta do hexafluoroplatinato de 
xenônio (XePtF6), seguida de uma série de compostos que se ligam ao xenônio 
ou ao criptônio. Destacaremos esses compostos de gases nobres clássicos, 
os mais exóticos e a natureza das ligações. Ainda, abarcaremos as aplicações 
conhecidas e o potencial dos gases nobres.
5.1 GRUPO 18/VIII: GASES NOBRES
Existem seis elementos no Grupo 18 - Hélio (He), Néon (Ne), Argônio (Ar), 
Criptônio (Kr), Xenônio (Xe) e Radônio (Rn). O radônio é um elemento radioativo. 
Os elementos desse grupo foram denominados, anteriormente, de gases inertes 
ou raros, devido à reatividade muito baixa. Ambos os termos não são mais usados 
porque não são tão raros e não são completamente inativos.
QUADRO 2 – ELEMENTOS DO GRUPO 18/VIII (GASES NOBRES)
Configuração de valência:ns2np6
Forma normal: gás monoatômico incolor
Número 
atômico(Z)
Nome Símbo-
lo
Massa Molar 
(gmol-1)
Ponto de 
fusão °C
Ponto de Ebu-
lição °C
2 Hélio He 4,00 ----- -269(4,2K)
10 Neônio Ne 20,18 -249 -246
18 Argônio Ar 39,95 -189 -186
36 Criptônio Kr 83,80 -157 -153
54 Xenônio Xe 131,29 -112 -108
86 Radônio* Rn (222) -71 -62
*Radioativo
FONTE: Adaptado de Atkins e Jones (2012)
32
 Fundamentos da Química Inorgânica
Experiências com esses gases e, mais tarde, a identificação das 
configurações eletrônicas de camada completa (ns2 np6), criaram a crença de que 
esses elementos eram, quimicamente, inertes. De fato, nenhum composto dos 
gases nobres era conhecido até 1962. Naquele ano, o químico inglês Neil Bartlett 
sintetizou o primeiro composto de gás nobre, o hexafluoro-platinato de xenônio, 
XePtF6. Fez reagir xenônio com hexafluoreto de platina. Logo depois, químicos 
do Laboratório Nacional de Argonne, Estados Unidos, fabricaram o tetrafluoreto 
de xenônio, XeF4, a partir de uma mistura de xenônio e flúor em alta temperatura 
(ATKIS; JONES, 2012).
Os elementos do Grupo 18/VIII se encontram na atmosfera como gases 
monoatômicos. Juntos, eles formam, aproximadamente, 1% da massa. O argônio 
é o terceiro gás mais abundante na atmosfera, depois do nitrogênio e do oxigênio 
(descontando a quantidade variável de vapor de água). Os gases nobres, exceto 
o hélio e o radônio, são obtidos pela destilação fracionada do ar líquido (ATKIS; 
JONES, 2012). Isso é conseguido, submetendo-se o ar a sucessivas compressões 
e resfriamentos até que ele chegue ao estado líquido, o que ocorre em torno de 
200 °C abaixo de zero. A seguir, destila-se o ar líquido. Inicialmente, ferve-se o 
nitrogênio (-195,8 °C) e, depois, o oxigênio (-183 °C) (FELTRE, 2004).
FIGURA 9 – REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DA DESTILAÇÃO FRACIONADA DO AR
FONTE: Adaptada de Feltre (2004)
De acordo com Coelho (2015), o hélio é o segundo elemento mais 
abundante no Sol, e 23% da massa do universo é desse elemento. Ele é raro na 
Terra porque os átomos são tão leves que uma grande proporção deles atinge 
altas velocidades e escapa da atmosfera. Ainda, não forma compostos. É um 
componente dos gases naturais presos sob formações rochosas (especialmente, 
no Texas, Estados Unidos), nas quais ele se acumula como resultado da emissão 
de partículas α por elementos radioativos. Uma partícula α é um núcleo de hélio-4 
(4 He2+), e o átomo do elemento se forma quando a partícula adquire dois elétrons 
da vizinhança.
O gás hélio é duas vezes mais denso do que o hidrogênio, nas mesmas 
condições. Como a densidade é, ainda, muito baixa, e o gás não é inflamável, 
é usado para fazer flutuarem os dirigíveis. O hélio, também, é usado para 
33
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
diluir o oxigênio, comum em hospitais e em mergulhos em mar profundo, para 
pressurizar combustíveis de foguete, como refrigerante, e lasers de hélio-neônio. 
O elemento tem o mais baixo ponto de ebulição de todas as substâncias (4,2 K) 
e não se solidifica em nenhuma temperatura, a não ser que seja aplicada uma 
pressão para manter, juntos, os átomos leves e móveis. Essas propriedades o 
tornam útil para a criogenia, o estudo da matéria em temperaturas muito baixas 
(ATKIS; JONES, 2012). É a única substância conhecida que tem mais de uma 
fase liquida, e o diagrama de fases indica as faixas de pressão e de temperatura 
nas quais cada fase é estável.
GRÁFICO 1 – FASES DO HE MOSTRAM AS DUAS FASES LÍQUIDAS - HÉLIO- II, 
A FASE LÍQUIDA DE TEMPERATURAMAIS BAIXA É UM SUPERFLUIDO
FONTE: <https://pt.slideshare.net/jlp1973/
calorimetria-2-22564307>. Acesso em: 24 abr. 2021.
Abaixo de 2 K, o hélio-II líquido tem a notável propriedade de superfluidez, a 
capacidade de fluir sem viscosidade (ATKIS; JONES, 2012).
Na Terra, está presente na atmosfera, com o percentual de 5 x 10-4% do 
volume, sendo, os percentuais do argônio e do neônio, 0,943% e 1,8 x 10-3% 
do volume, respectivamente, o que significa que são mais abundantes do que 
elementos, como o arsênio e o bismuto. O xenônio e o radônio são os elementos 
mais raros do grupo, estando presentes na atmosfera com 1,1 x 10-5 % e 6 x 10-
18 %, do volume, respectivamente. O criptônio está na atmosfera com 0,0001 % 
do volume (CHERNICK, 1967). Observe a abundância dos gases nobres no ar a 
nível do mar:
34
 Fundamentos da Química Inorgânica
GRÁFICO 2 – PERCENTUAL, EM VOLUME, DOS GASES 
DO GRUPO 18/VII (GASES NOBRES) NO AR
FONTE: Adaptado de Chernick (1967)
O último dos nossos gases nobres, o radônio, é obtido a partir do decaimento 
radioativo do rádio. Uma grama de rádio produz cerca de 0,0001 mililitro de 
radônio por dia (Devemos ter em mente, no entanto, que uma grama de rádio 
é uma quantidade muito grande em termos do total disponível). O radônio tem 
uma meia-vida curta (o isótopo mais comum, vindo do rádio, é o radônio-222, 
cuja meia-vida é de 3,8 dias), o que significa que cerca de metade dos átomos 
de radônio se desintegra em pouco menos de quatro dias. Como o rádio tem 
uma meia-vida muito mais longa do que isso, cerca de 1620 anos, a quantidade 
de radônio “filho”, em contato com o rádio original, atinge uma concentração 
constante. Em outras palavras, a quantidade de radônio sendo produzida é 
equilibrada pela quantidade que se desintegra e, assim que a fonte primária 
(o rádio) é removida, a concentração de radônio começa a diminuir, devido à 
desintegração contínua. Vários isótopos dos gases nobres podem ser produzidos 
artificialmente, diretamente, por bombardeio em um acelerador de partículas, 
como produto da decomposição de um átomo, artificialmente, excitado, ou por 
fissão nuclear. Esse último método é usado para a produção de criptônio e de 
xenônio em reatores atômicos (CHERNICK, 1967).
A fissão é um processo no qual um átomo pesado se divide para formar dois 
átomos mais leves, de massa, aproximadamente, igual. Um ou mais nêutrons, e 
uma grande quantidade de energia, também, são liberados simultaneamente.
35
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
Desde a descoberta do rádio, por Marie e Pierre Curie, de 1898 
a 1940, apenas cerca de 1000 gramas foram isoladas, e, embora a 
produção tenha aumentado durante a Segunda Guerra Mundial, é 
duvidoso que existam mais de 100 gramas de rádio puro disponíveis 
no mundo ocidental hoje. Isótopos são as várias formas do mesmo 
elemento. 
O neônio, que emite cor laranja-avermelhada quando uma corrente elétrica 
passa através dele, é usado em letreiros de publicidade e em avisos luminosos. O 
argônio é trazido para gerar atmosfera inerte para soldas (para prevenir a oxidação) 
e como enchimento de alguns tipos de lâmpadas, para resfriar o filamento. O 
criptônio produz uma intensa luz branca ao ser atravessado por uma descarga 
elétrica, e, por isso, é comum na iluminação de pistas de aeroporto. Como o 
criptônio é produzido por fissão nuclear, a abundância, na atmosfera, mede a 
atividade nuclear global. O xenônio é percebido em lâmpadas de halogênio, para 
faróis de automóveis, e em tubos de máquinas fotográficas de alta velocidade. 
Também, está sendo investigado como anestésico (ATKIS; JONES, 2012).
5.2 COMPOSTOS DOS GASES 
NOBRES
Chama-se energia de ionização a energia necessária para “arrancar” um 
elétron de um átomo isolado no estado gasoso. Essa energia é, em geral, expressa 
em elétron-volt (eV), que é a energia ou trabalho necessário para deslocar um 
elétron contra uma diferença de potencial de 1 volt. Na prática, o mais importante 
a ser considerado é a energia necessária para “arrancar” o elétron da camada 
mais externa do átomo (FELTRE, 2004) (Ver Equação a seguir):
X(G) + energia → X
+
G + e
-
Quando retiramos um elétron de um átomo, eletricamente, neutro (1ª 
energia de ionização), gasta-se certa quantidade de energia (eV). Se é excluído 
um segundo elétron (2ª energia de ionização), gasta-se uma quantidade maior 
de energia, pois, à medida que cada elétron é retirado, o raio atômico diminui. 
A energia de ionização aumenta, conforme diminui o raio atômico, pois, quanto 
menor o tamanho do átomo, mais forte a atração do núcleo pela eletrosfera e, 
portanto, fica mais difícil retirar o elétron (COSTA, 2012).
36
 Fundamentos da Química Inorgânica
As energias de ionização dos gases nobres são muito altas, mas decrescem 
de cima para baixo no grupo (Figura 12).
GRÁFICO 3 – AS ENERGIAS DE IONIZAÇÃO DOS GASES NOBRES 
DECRESCEM, REGULARMENTE, DE CIMA PARA BAIXO NO GRUPO - 
OS VALORES DO GRÁFICO ESTÃO EM QUILOJOULES POR MOL
FONTE: Adaptado de Atkins e Jones (2012)
Como pode ser observado, a energia da ionização do xenônio é 1170 KJ/
mol, suficientemente baixa para que ele perca elétrons para elementos muito 
eletronegativos, especialmente, o flúor. Não existem compostos de hélio, 
de neônio e de argônio, exceto sob condições muito especiais. Somente uma 
molécula estável neutra do criptônio é conhecida, KrF2. Em 1988, um composto 
com uma ligação Kr-N foi descrito, mas ele só é estável abaixo de -50° C (ATKIS; 
JONES, 2012).
Observa-se que os gases raros reagem com os elementos mais 
eletronegativos, como flúor e oxigênio. O xenônio (às vezes, Kr) forma ligações, 
também, com outros não metais, e, até mesmo, com alguns metais. Embora 
muitos deles possam ser considerados espécies metaestáveis, vários são, 
na verdade, compostos, termodinamicamente, estáveis, e podem ser obtidos 
comercialmente. Isso torna o xenônio o gás nobre com a química mais rica. Forma 
vários compostos com flúor e oxigênio, e com ligações Xe – N e Xe – C, como (C6 
f5)2 Xe (ATKIS; JONES, 2012).
O xenônio reage, diretamente, apenas com F2, mas os compostos, em estados 
de oxidação de II a VIII, são conhecidos, alguns dos quais são, extremamente, 
estáveis, e podem ser obtidos em grandes quantidades. Os compostos mais 
importantes e algumas das propriedades serão fornecidos a seguir:
37
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
TABELA 1 – PRINCIPAIS COMPOSTOS DO XENÔNIO
Composto Forma Mp(°C) Estrutura Observações
XeF2 Cristais coloridos 129 Linear Muito solúvel
XeF4 Cristais coloridos 117 Quadrado Estável
XeF6 Cristais coloridos 49,6 Complexo Estável
CsXeF7 Sólido colorido
Cs2XeF8 Sólido amarelo Estável até 400°C
XeOF4 Líquido colorido -46 Octaédrico Estável
XeO2F2 Cristais coloridos 31 Metaestável
XeO3 Cristais coloridos Explosivo, estável 
em solução
XeO4 Cristais coloridos -35,0 Tetraédri-
co
Altamente explo-
sivo
XeO3F2 Cristais coloridos -54,1
FONTE: O autor
Os fluoretos de xenônio são usados como poderosos agentes de fluoração 
(reagentes que permitem ligar átomos de flúor em outras substâncias). O 
tetrafluoreto pode, até mesmo, provocar a fluoração do metal platina (ATKIS; 
JONES, 2012):
Pt(s) + XeF4(s) s → Xe(g) + PtF4 (s)
Os exemplos de compostos de gases nobres apresentados mostram que a 
química deles é muito mais rica do que seria de esperar. Novas ligações químicas 
38
 Fundamentos da Química Inorgânica
1 - Por mais de 60 anos, os seis gases, hélio, néon, argônio, criptônio, 
xenônio e radônio foram considerados os elementos que não 
poderiam se combinar com nenhum outro. Eram, quimicamente, 
indiferentes, e não tinham nada a ver com os outros elementos, 
nem mesmoentre si. Esse comportamento lhes rendeu uma 
posição única na Tabela Periódica dos Elementos, sendo 
chamados de “gases inertes” ou “gases nobres”. A incapacidade 
desses gases, de formarem compostos químicos, era, até 1962, 
um dos fundamentos mais aceitos na química. A partir dos anos 
60, do século XX, o gás xenônio foi sintetizado, fazendo cair por 
terra a ideia de que se tinha acerca da total estabilidade dos 
gases nobres, que eram conhecidos como gases inertes. Dentre 
esses compostos, estão os fluoretos de xenônio, usados como 
poderosos agentes de fluoração (reagentes que permitem ligar 
Hélio é o segundo elemento mais abundante no Universo. Foi 
encontrado, pela primeira vez, extraterrestre, em 1868, antes de 
ser visualizado na Terra. J. N. Lockeyer e E. Frankland detectaram 
a presença como um novo elemento no espectro cromóforo do sol. 
Em 1869, sugeriram o nome de hélio para ele (palavra grega, helios, 
que significa sol). A presença terrestre do hélio foi confirmada por W. 
Ramsay, em 1881. O argônio foi detectado, pela primeira vez, em 
1785, por H. Kavendish, enquanto ele trabalhava para determinar 
a composição do ar, mas não conseguiu identificá-lo como um 
elemento. Quase um século depois, W. Ramsay, em 1895, ao medir 
as densidades dos gases presentes no ar, confirmou a presença de 
um novo composto.
entre estranhos companheiros, como metais nobres, actinídeos e gases nobres, 
ainda, podem ser encontradas. Uma vez que os exemplos de compostos de gases 
raros expostos são formados pela aplicação de métodos químicos clássicos, 
mais as especiarias de gás nobre, nas condições de irradiação de nêutrons e 
fragmentos de fissão do tipo de combustível UO2, são esperadas. Essa suposição 
é sugerida pelo fato de que ClXeCl se formou após a irradiação, com luz laser, de 
501,7 nm de matrizes de xenônio dopadas com Cl2. Parece que, após a excitação 
do Cl2, há pouca ou nenhuma barreira para o rearranjo para ClXeCl.
39
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
átomos de flúor em outras substâncias). Ainda, o tetrafluoreto de 
xenônio (XeF4), um sólido volátil obtido pela reação, realizada a 
400 ºC, entre xenônio e flúor gasosos. A equação química que 
representa essa reação é:
FONTE: <https://www.osti.gov/includes/opennet/includes/
Understanding%20the%20Atom/The%20Chemistry%20of%20
Noble%20Gases.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
2 - Por terem camada de valência completa, alta energia de ionização 
e afinidade eletrônica, praticamente, nula, considerou-se, por 
muito tempo, que os gases nobres não formariam compostos 
químicos, porém, em 1962, foi realizada, com sucesso, a reação 
entre o xenônio (camada de valência 5s25p6) e o hexafluoreto de 
platina, e, desde então, mais compostos novos de gases nobres 
vêm sendo sintetizados. Analise as afirmativas a seguir em 
relação aos gases nobres:
I- O xenônio reage, diretamente, apenas com F2, mas os compostos, 
em estados de oxidação de II a VIII, são conhecidos, alguns dos 
quais são, extremamente, estáveis, e podem ser obtidos em 
grandes quantidades.
II- Os gases raros reagem com os elementos mais eletronegativos, 
como flúor e oxigênio.
III- A energia de ionização do xenônio é, suficientemente, alta, para 
que ele retire elétrons de elementos muito eletronegativos, 
especialmente, flúor. 
IV- Não existem compostos de hélio, de neônio e de argônio, exceto 
sob condições muito especiais. Somente uma molécula estável 
neutra do criptônio é conhecida, KrF2. 
Estão CORRETAS as alternativas:
40
 Fundamentos da Química Inorgânica
a) Apenas as afirmativas I, II e III estão corretas.
b) Apenas as afirmativas II, III e IV estão corretas.
c) Apenas as afirmativas I, II e IV estão corretas.
d) Apenas as afirmativas II e III estão corretas.
3 - Os elementos do Grupo 18/VIII se encontram, na atmosfera, 
como gases monoatômicos. Recebem o nome de gases 
nobres, devido à reatividade muito baixa. Experiências com 
esses gases e, mais tarde, a identificação das configurações 
eletrônicas de camada completa (ns2np6), criaram a crença de 
que esses elementos eram, quimicamente, inertes. A seguir, 
serão apresentadas algumas configurações de alguns elementos 
no estado fundamental (ATKIS; JONES, 2012). A configuração 
eletrônica que corresponde a um gás nobre é:
a) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6.
b) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s23d2.
c) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2.
d) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10.
e) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3.
4 - Os gases nobres (Grupo 18) estão localizados na extrema 
direita da tabela periódica, e eram, anteriormente, chamados 
de “gases inertes”, devido ao fato de possuírem estruturas 
eletrônicas do tipo ns2np6 preenchidas (regra do octeto), que os 
tornavam extremamente não reativos. Os gases nobres foram 
caracterizados, relativamente, tarde, em comparação com outros 
grupos de elementos. A primeira pessoa a descobrir os gases 
nobres foi Henry Cavendish, no final do século XVIII. Cavendish 
distinguiu esses elementos, removendo, quimicamente, todo 
o oxigênio e o nitrogênio de um recipiente de ar. A experiência 
revelou que 1/120 do volume do gás permaneceu sem reagir no 
frasco. A segunda pessoa a isolá-los, mas não a identificá-los, 
foi William Francis (1855-1925). Francis notou a formação de 
gás ao dissolver minerais de urânio em ácido. Com relação aos 
gases nobres, analise as seguintes sentenças e coloque V para 
as sentenças verdadeiras e F para as sentenças falsas:
( ) Na composição do ar atmosférico, pode-se encontrar gases 
nobres, como argônio, neônio e hélio, que são de fundamental 
importância para a respiração dos animais e das plantas.
41
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
( ) Com exceção do hélio, os gases nobres possuem oito elétrons 
de valência e, por esse motivo, não são capazes de doar para 
formar ligações covalentes.
( ) Os elementos do Grupo 18 são denominados de gases nobres 
porque apresentam baixa energia de ionização e afinidade 
eletrônica positiva.
( ) A maioria dos elementos químicos da tabela periódica é 
classificada como metais, sendo, as propriedades químicas e 
físicas, distintas das dos elementos classificados como gases 
nobres.
 Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA de 
cima para baixo:
a) V – V – F – V. b) F – V – F – V. 
c) F – F – F – V. d) F – F – V – F. 
6 INTRODUÇÃO À QUÍMICA NO 
ESTADO SÓLIDO 
Na última década do século XX, a pesquisa, em química, do estado sólido, 
expandiu-se muito rapidamente, alimentada, em parte, pela descoberta de 
supercondutores de cerâmica de "alta temperatura" em 1986, e pela busca por 
novos e melhores materiais. Nós temos visto imensos avanços no desenvolvimento 
e na compreensão da nanotecnologia, dos sólidos micro e mesoporosos, das 
células a combustível e do efeito da magnetorresistência gigante, para a menção 
de apenas algumas áreas.
Todas as substâncias, exceto o hélio, se, suficientemente, resfriadas, formam 
uma fase sólida. A grande maioria entrega uma ou mais fases cristalinas, nas 
quais átomos, moléculas ou íons se compactam para formar uma matriz de 
repetição regular.
A partir de agora, entenderemos a estrutura e a ligação dos sólidos, como as 
propriedades de um sólido dependem da estrutura e como podem ser modificadas 
por alterações na estrutura.
42
 Fundamentos da Química Inorgânica
6.1 CONTEXTUALIZAÇÃO
É sabido que a matéria existe no universo em estados e em formas muito 
variados. É usual a classificação desses estados em fases, sendo, a mais usual, 
a escala macroscópica: as fases gasosa, líquida e sólida. Assim, daremos 
foco, agora, à fase sólida. Como vimos, as características dos sólidos variam 
grandemente (à parte, é claro, aquelas que os definem como tal), assim, háalguns com alta e baixa densidades de massa, que se polarizam, eletricamente, 
com mais ou mais facilidade, que são bons condutores de calor e de eletricidade, 
e outros que não o são, como ferromagnéticos, diamagnéticos e paramagnéticos, 
sólidos opacos e sólidos transparentes etc.
O estado sólido inclui a maioria dos materiais que torna possível a tecnologia 
moderna. Inclui as grandes variedades de aço, que são usadas na arquitetura 
e na engenharia; os semicondutores e os condutores metálicos, comuns na 
tecnologia da informação e na distribuição de energia; as cerâmicas, as quais, 
cada vez mais, estão substituindo os metais; e os polímeros sintéticos e naturais, 
presentes na indústria têxtil e na fabricação de muitos dos objetos comuns do 
mundo moderno. As propriedades dos sólidos derivam, é claro, do arranjo e das 
propriedades dos átomos constituintes.
Os sólidos constituem uma grande parte da matéria em nossa volta, e as 
propriedades físicas e químicas dependem, essencialmente, do tipo de ligação 
molecular envolvido na formação. Contudo, é importante ressaltar que as 
propriedades físicas dos sólidos são bem diferentes das moléculas isoladas dos 
mesmos materiais.
A descrição do comportamento dos sólidos pode ser realizada em termos 
de teoria atômica, o que proporciona uma visão microscópica das propriedades. 
Essa descrição microscópica da matéria explica o conjunto dos distintos 
comportamentos macroscópicos dos sólidos. Os dois recursos macroscópicos, 
utilizados para distinguir os sólidos dos demais estados da matéria, são, 
respectivamente, forma e volume.
Para entender o estado sólido, precisamos ter alguns insights da estrutura 
dos cristais simples e as forças que os mantêm unidos. As estruturas cristalinas 
são, geralmente, determinadas pela técnica de cristalografia de raios-X. Essa 
técnica se baseia no fato de que as distâncias, entre os átomos, nos cristais, são 
da mesma ordem de magnitude em comparação ao comprimento de onda dos 
raios-X (da ordem de 1 Å ou 100 pm). Um cristal age, assim, como uma rede de 
difração tridimensional a um feixe de raios-X. O padrão de difração resultante 
43
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
pode ser interpretado para fornecer as posições internas dos átomos, no cristal, 
com muita precisão, definindo distâncias e ângulos interatômicos (SMART; 
MOORE, 2005).
Como vimos, um aspecto crucial dessa ligação é o padrão no qual os átomos 
(e as moléculas) estão empilhados, começando este tópico examinando como as 
estruturas dos sólidos são descritas e determinadas.
6.2 UMA BREVE EXPOSIÇÃO: O 
ESTADO SÓLIDO
Estamos, principalmente, cercados por sólidos, e os usamos com mais 
frequência do que líquidos e gases. Para diferentes aplicações, precisamos 
de sólidos com propriedades amplamente diferentes. Essas propriedades 
dependem da natureza das partículas constituintes e das forças de ligação entre 
elas. Portanto, o estudo da estrutura dos sólidos é importante. A correlação 
entre estrutura e propriedades ajuda a descobrir novos materiais sólidos com 
propriedades desejadas, como supercondutores de alta temperatura, materiais 
magnéticos, polímeros biodegradáveis para embalagens, sólidos biocompatíveis 
para implantes cirúrgicos etc. Nós sabemos que os líquidos e os gases são 
chamados de fluidos, devido à capacidade de fluir. A fluidez, em ambos os 
estados, deve-se ao fato de que as moléculas são livres para se mover. Ao 
contrário, as partículas constituintes dos sólidos têm posições fixas e só podem 
oscilar em torno das posições médias. Isso explica a rigidez em sólidos (SMART; 
MOORE, 2005). Algumas propriedades características dos sólidos são:
 
• Eles têm massa, volume e forma definidos.
• As distâncias intermoleculares são curtas.
• As forças intermoleculares são fortes.
• As partículas constituintes (átomos, moléculas ou íons) têm posições 
fixas e só podem oscilar sobre as posições médias.
• São incompressíveis e rígidos
Os sólidos, geralmente, têm as partículas constituintes dispostas em uma 
matriz tridimensional regular de íons positivos e negativos alternados, chamada 
de cristal (DEMELLO, 2019).
As propriedades macroscópicas de um sólido são determinadas pela 
estrutura no nível molecular. Há, essencialmente, duas grandes categorias nas 
quais estamos aptos a enquadrar a matéria sólida: os sólidos, com estrutura 
44
 Fundamentos da Química Inorgânica
molecular ordenada e periódica, os chamados sólidos cristalinos; e aqueles 
cuja estrutura molecular só apresenta ordem local, os sólidos amorfos ou não 
cristalinos.
6.3 TIPOS DE SÓLIDOS
Os sólidos podem ser classificados como cristalinos ou amorfos, com base 
na natureza da ordem presente no arranjo das partículas constituintes. Um sólido 
cristalino, geralmente, consiste em um grande número de pequenos cristais, cada 
um deles com uma forma geométrica característica definida. Em um cristal, o 
arranjo das partículas constituintes (átomos, moléculas ou íons) é ordenado. Tem 
ordem de longo alcance, o que significa que há um padrão regular que se repete, 
periodicamente, em todo o cristal. O cloreto de sódio e o quartzo são exemplos 
típicos de sólidos cristalinos.
Um sólido amorfo (grego amorphos = sem forma) consiste em partículas 
de forma irregular. O arranjo das partículas constituintes (átomos, moléculas ou 
íons), em tal sólido, tem, apenas, uma ordem de curto alcance. Em tal arranjo, 
um padrão regular e, periodicamente, repetido é observado apenas em curtas 
distâncias. Essas porções estão espalhadas, e, no meio, o arranjo é desordenado 
(NCERT, 2007). A estrutura dos sólidos amorfos é semelhante à de um líquido 
congelado no tempo (ATKIS; JONES, 2012). Vidro, borracha e plásticos são 
exemplos típicos de sólidos amorfos. As estruturas de quartzo (cristalino) e vidro 
de quartzo (amorfo) serão mostradas na Figura 131, (a) e (b), respectivamente.
FIGURA 10 – ESTRUTURA BIDIMENSIONAL DE (A) 
QUARTZO E (B) VIDRO DE QUARTZO
FONTE: Adaptada de Ncert (2007)
45
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
- Os sólidos amorfos, ao serem aquecidos, tornam-se cristalinos 
em alguma temperatura. Alguns objetos de vidro, de civilizações 
antigas, tornaram-se leitosos por causa de alguma cristalização.
- São chamados de pseudossólidos, ou líquidos super resfriados, 
porque, como os líquidos, têm tendência a fluir. Portanto, os painéis 
de vidro, fixados em janelas ou em portas de edifícios antigos, são, 
ligeiramente, mais grossos na parte inferior do que na parte superior. 
Isso ocorre porque o vidro desce muito lentamente e torna a parte 
inferior um pouco mais espessa.
Observando a Figura 131, o quartzo é uma forma de SiO2 (sílica). Tem 
unidades tetraédricas de SiO4 (silicato) que estão organizadas em quartzo 
cristalino (a), conforme mostrado. Quando o SiO2 é derretido e o fundido é 
resfriado, forma o vidro de quartzo (b), que é amorfo. Nesse estado, as unidades 
de SiO4 são unidas aleatoriamente. Embora as duas estruturas sejam quase 
idênticas, no caso do vidro de quartzo amorfo, não há ordem de longo alcance. 
Devido às diferenças no arranjo das partículas constituintes, os dois tipos de 
sólidos diferem nas propriedades.
Os sólidos amorfos são isotrópicos, ou seja, têm propriedades que não 
dependem da direção na qual são medidos. Por exemplo, resistência mecânica, 
índice de refração e condutividade (NCERT, 2007).
Sólidos cristalinos derretem em temperaturas definidas, têm superfícies 
planas e lisas bem evidentes, chamadas de faces, que possuem ângulos 
perfeitos nas bordas. As faces são compostas de agrupamentos ordenados de 
átomos. Sólidos amorfos não têm faces bem definidas, a menos que tenham 
sido moldados ou cortados. Ainda, não têmum ponto de fusão pronto. Amolecem 
dentro de uma determinada faixa de temperatura. Quando alguns sólidos fundem, 
obtêm-se cristais líquidos, um estado da matéria que exibe, simultaneamente, as 
propriedades dos líquidos e do sólido cristalino (ver figura 131). Cristais líquidos 
são substâncias que fluem como líquidos viscosos, mas as moléculas são 
organizadas em um arranjo, moderadamente, ordenado, como um cristal. São 
exemplos de uma mesofase: um estado intermediário da matéria com a fluidez de 
46
 Fundamentos da Química Inorgânica
um líquido e algo da ordem molecular de um sólido. Eles têm muita aplicação na 
indústria eletrônica porque respondem às mudanças de temperatura e de campo 
elétrico.
Os sólidos cristalinos são classificados, de acordo com o tipo de ligação que 
mantém os átomos, os íons ou as moléculas juntos: sólidos metálicos, sólidos 
iônicos, sólidos reticulares ou covalentes e sólidos moleculares. Metais ou sólidos 
metálicos consistem em cátions que são mantidos juntos por um mar de elétrons. 
Os sólidos cristalinos se fragmentam ao longo dos planos da rede cristalina, de 
modo que os fragmentos mantêm ângulos interfaciais e características estruturais 
semelhantes. Sólidos amorfos quebram desigualmente, dando origem a bordas 
e a ângulos desiguais. Os sólidos cristalinos têm pontos de fusão bem definidos, 
enquanto os amorfos podem derreter em diferentes temperaturas, nas várias 
porções da amostra, à medida que as diferentes forças que unem as partículas 
são, gradualmente, superadas (DEMELLO, 2019).
Os sólidos cristalinos são anisotrópicos, ou seja, as propriedades mecânicas 
e elétricas, geralmente, dependem da direção em que são medidos. A anisotropia, 
às vezes, também, conhecida como direcionalidade, é um fenômeno comumente 
observado, pelo qual as propriedades de um material variam, dependendo da 
direção ao longo da qual são medidas. Isso, obviamente, não pode se aplicar 
a propriedades volumétricas, como densidade ou calor específico, mas, 
virtualmente, todos os outros tipos de comportamento são suscetíveis a 
serem anisotrópicos (HUTCHINSON, 2015). A anisotropia dos cristais é uma 
propriedade macroscópica muito importante, porque fornece uma indicação 
eficaz da existência de uma rede atômica ordenada. Significa que todas as 
propriedades dependem da direção ou da orientação angular dos cristais. 
Mostram comportamentos diferentes em direções não paralelas. Uma dessas 
consequências da anisotropia é o fenômeno da clivagem. Nos cristais, a divisão é 
mais fácil em algumas direções do que em outras. Por exemplo, em um cristal de 
cloreto de sódio, a clivagem só pode ser alcançada ao longo de planos paralelos 
às faces do cubo. Qualquer tentativa, ao longo de qualquer plano arbitrário, deve 
estilhaçar o cristal. A figura 141 mostrará que os átomos de sódio (vermelho) e de 
cloro (amarelo), no mineral halita (NaCl, ou cloreto de sódio), são paralelos a três 
planos que se cruzam a 90°. Halite quebra, ou cliva, mais facilmente, entre os três 
planos de átomos, portanto, há três direções de clivagem que se cruzam em 90°. 
O exposto a seguir ilustrará as três direções de clivagem da halite (AQUILANO et 
al., 2016).
47
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
FIGURA 11 – CLIVAGEM DA HALITE 
FONTE: <https://www.saddleback.edu/faculty/jrepka/notes/
GEOmineralLAB_1.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.
Quando submetidas a condições normais de solidificação, todas as amostras 
metálicas, um grande número de materiais cerâmicos e de alguns polímeros forma 
estruturas cristalinas. Existe um alto valor de diferentes redes cristalinas, desde as 
mais simples, como aquelas exibidas pelos metais, até as muito complexas, como 
aquelas refletidas pelos materiais cerâmicos e pelos polímeros. As propriedades 
dos sólidos cristalinos dependem da estrutura cristalina subjacente, isto é, de 
como os átomos (ou moléculas) se distribuem no espaço para formar a rede 
(PALADINI et al., 2010). As características dos sólidos amorfos e cristalinos serão 
resumidas a seguir:
QUADRO 3 – CARACTERÍSTICAS DOS SÓLIDOS CRISTALINOS E AMORFOS
Propriedades Sólidos cristalinos Sólidos amorfos
Forma Forma geométrica defin-
ida
Forma irregular
Propriedade de 
clivagem
Quando cortados com 
uma ferramenta de bor-
da afiada, dividem-se em 
duas partes, e as su-
perfícies recém-geradas 
são planas e lisas
Quando cortados com uma 
ferramenta afiada, são tidos 
cem duas partes, com super-
fícies irregulares
48
 Fundamentos da Química Inorgânica
Anisotropia De natureza anisotrópica Isotrópicos por natureza
Natureza Sólidos verdadeiros Pseudossólidos ou líquidos 
super resfriados
Ordem no arranjo das 
partículas constitu-
intes
Ordem de longo alcance Pseudossólidos ou líquidos 
super resfriados; apenas or-
dens de curto alcance
FONTE: Adaptado de Atkins e Jones (2012)
Na etapa a seguir, estudaremos a classificação dos sólidos. Os sólidos são 
classificados como moleculares, reticulares, metálicos ou iônicos. Iniciaremos 
com os moleculares, e os distinguiremos dos reticulares. Veremos que os sólidos 
metálicos, se formados por um único elemento, são conjuntos de átomos idênticos 
empacotados em camadas ordenadas. Por fim, as estruturas dos sólidos iônicos 
se baseiam no mesmo tipo de organização das camadas, porém, elas são 
complicadas, pela necessidade de se levarem em conta íons de cargas opostas e 
volumes diferentes.
6.3.1 Sólidos moleculares
As moléculas são as partículas constituintes dos sólidos moleculares, 
mantidas juntas por forças intermoleculares. As propriedades físicas dependem 
das energias dessas forças (ATKINS; JONES, 2012).
Consistem em moléculas ou em elementos monoatômicos, como gases 
nobres, mantidos juntos por forças intermoleculares, relativamente, fracas. As 
propriedades físicas dependem das intensidades dessas forças. Esses sólidos 
são, normalmente, menos duros do que os iônicos, e se fundem em temperaturas 
mais baixas.
Os sólidos moleculares amorfos podem ser macios, como a graxa de 
parafina, que é uma mistura de hidrocarbonetos de cadeia longa. Essas 
moléculas se juntam de forma desordenada, e as forças, entre elas, são tão 
fracas, que mudam, facilmente, de lugar. Muitos outros têm estrutura cristalina 
49
Metais, não Metais, Gases Nobres Metais, não Metais, Gases Nobres 
e Introdução À Química do Estado Sólidoe Introdução À Química do Estado Sólido
 Capítulo 1 
e forças intermoleculares fortes, as quais os tornam rígidos e quebradiços. Por 
exemplo, as moléculas de sacarose, C12H22O11 , ficam juntas, devido às ligações de 
hidrogênio que ocorrem entre os muitos grupos -OH. A ligação de hidrogênio, entre 
as moléculas de sacarose, é tão forte que, antes de atingirem o ponto de fusão (em 
184 ° C), as moléculas começam a se decompor (ATKIS; JONES, 2012).
Muitos outros sólidos moleculares têm estruturas cristalinas e grandes forças 
intermoleculares que os tornam rígidos e duros. Alguns deles são muito duros, 
como o “polietileno de ultra-alta densidade”, usado para fazer coletes à prova de 
bala. Nesses sólidos, como as moléculas são agrupadas de muitas maneiras, 
cada estrutura deve ser tratada individualmente. Quase todas as substâncias, 
as quais são gases ou líquidos, a uma temperatura-ambiente, formam sólidos 
moleculares em baixas temperaturas Exemplos: Ar, H2O, CO2, CH4.
6.3.2 Sólidos iônicos
São formados por íons unidos por ligações iônicas. A estrutura de um cristal 
iônico depende das cargas do cátion e do ânion e dos raios. Apresentam pontos 
de fusão elevados, o que indica a existência de poderosas forças coesivas, 
mantendo os íons unidos. Esses sólidos não conduzem eletricidade porque os 
íons ocupam posições fixas, mas, quando fundidos ou dissolvidos em água, ficam 
livres para se movimentar, sendo, o líquido resultante, um condutor