LIGAÇÕES QUÍMICAS

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LIGAÇÕES QUÍMICAS 
Alguns materiais são sólidos (o carvão); outros, líquidos (a água) e outros, gasosos (o ar); 
alguns são duros (granito) e outros moles (cera); alguns conduzem a corrente elétrica (metais), 
outros não (borracha); alguns quebram-se facilmente (vidro), outros não (aço). Essa diversidade 
de propriedades existentes entre os materiais que conhecemos se deve, em grande parte, às 
ligações existentes entre os átomos (ligações químicas) e à arrumação espacial que daí decorre 
(estrutura geométrica do material). 
Em condições ambientes, só os gases nobres são formados por átomos isolados uns dos 
outros, ou seja, átomos que têm pouca tendência de se unir com outros átomos; dizemos então 
que eles são muito estáveis (pouco reativos). Os átomos dos demais elementos químicos, ao 
contrário, atraem-se não só mutuamente como também átomos de outros elementos, formando 
agregados suficientemente estáveis, que constituem as substâncias compostas. Assim, por 
exemplo, não existem sódio (Na) nem cloro (Cl) livres na natureza; no entanto, existem 
quantidades enormes de sal comum (NaCl), em que o sódio e o cloro aparecem unidos entre si. 
As forças que mantêm os átomos unidos são fundamentalmente de natureza elétrica e são 
responsáveis por ligações químicas. 
Na metade do século XX, os cientistas já haviam percebido que o átomo de hidrogênio 
nunca se liga a mais de um átomo. Já, por exemplo, o átomo de oxigênio pode ligar-se a dois 
átomos de hidrogênio, o de nitrogênio a três de hidrogênio, o de carbono a quatro de hidrogênio. 
 
A ideia de valência, entendida como a capacidade de um átomo ligar-se a outros. 
Dizemos que o hidrogênio tem uma valência, monovalente; o oxigênio tem duas 
valências, bivalente; o nitrogênio tem três valências, trivalente; o carbono tem quatro valências, 
tetravalente. No entanto, foi somente em 1916 que os cientistas Gilbert N. Lewis e Walter 
Kossel chegaram a uma explicação lógica para as uniões entre os átomos, criando a teoria 
eletrônica da valência. 
 
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A exceção do hélio, os átomos dos gases nobres têm sempre 8 elétrons na última camada 
eletrônica, octeto eletrônico. 
Os átomos dos gases nobres têm pouca tendência a se unirem entre si ou com outros 
átomos e os átomos dos gases nobres têm o número máximo de elétrons na última camada (em 
geral 8 elétrons, ou 2, no caso do hélio). Os cientistas Lewis e Kossel lançaram a hipótese: os 
átomos, ao se unirem, procuram perder, ganhar ou compartilhar elétrons na última camada até 
atingirem a configuração eletrônica de um gás nobre (regra do octeto) 
Um átomo adquire estabilidade quando possui 8 elétrons na camada eletrônica mais 
externa, ou 2 elétrons quando possui apenas a camada K. Na prática, quando dois átomos vão 
se unir, eles “trocam elétrons entre si” ou “usam elétrons em parceria”, procurando atingir a 
configuração eletrônica de um gás nobre. Há três tipos comuns de ligação química — iônica, 
covalente e metálica. 
Reação entre o sódio e o cloro, produzindo-se o cloreto de sódio 
𝑁𝑎 + 𝐶𝑙 → 𝑁𝑎𝐶𝑙 
 
O átomo de sódio cede definitivamente 1 elétron ao átomo de cloro. Desse modo, forma-
se um íon positivo (cátion Na+) e um íon negativo (ânion Cl-), ambos com o octeto completo, 
ou seja, com a configuração de um gás nobre. Considerando que essa explicação envolve apenas 
os elétrons da última camada (elétrons de valência). 
 
Tendo cargas elétricas opostas, os cátions e os ânions se atraem e se mantêm unidos pela 
chamada ligação iônicos, originando-se assim a substância cloreto de sódio (Na+ Cl-), que é o 
sal comum usado em cozinha. Na prática, porém, uma reação não envolve apenas dois átomos, 
mas um número enorme de átomos, de modo que no final teremos um aglomerado envolvendo 
um número enorme de íons. 
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Essa arrumação geométrica é chamada de grade, rede ou reticulado cristalino. Trata-se de um 
reticulado iônico de forma cúbica. 
 
Ligação iônica é a força que mantém os íons unidos, depois que um átomo cede 
definitivamente um, dois ou mais elétrons para outro átomo. Eletrovalência é a carga elétrica 
do íon. 
 
A ligação iônica é, em geral, bastante forte e mantém os íons firmemente “presos” no 
reticulado. Por isso, os compostos iônicos são sólidos e, em geral, têm ponto de fusão e ponto 
de ebulição elevados. A ligação iônica ocorre, em geral, entre átomos de metais com átomos de 
não metais, pois: 
• os átomos dos metais possuem 1, 2 ou 3 elétrons na última camada e têm forte tendência a 
perdê-los (Na, do Mg e do Al ); 
 • os átomos dos não metais possuem 5, 6 ou 7 elétrons na última camada e têm acentuada 
tendência a receber mais 3, 2 ou 1 elétron e, assim, completar seus octetos. 
 
Essa ideia pode ser generalizada se olharmos para a Tabela Periódica. Como sabemos, 
nas colunas A, o número de elétrons na última camada de cada elemento coincide com o próprio 
número da coluna. 
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Os elementos da coluna 4A têm quatro elétrons na última camada. Eles não apresentam 
tendência nem para perder nem para ganhar elétrons. Por esse motivo, quando esses elementos 
se unem a outros para atingir um octeto completo, tendem a não formar ligações iônicas. 
Quando um átomo perde elétrons, o núcleo passa a atrair mais intensamente os elétrons 
restantes; desse modo, o diâmetro ou raio do cátion é sempre menor que o diâmetro ou raio do 
átomo original. Ao contrário, quando um átomo recebe elétrons, a carga total da eletrosfera 
(negativa) torna-se maior do que a carga do núcleo (positiva); desse modo, a atração do núcleo 
sobre o conjunto dos elétrons é menor e, consequentemente, o raio do ânion é sempre maior 
que o raio do átomo original. Por exemplo, no caso do cloreto de sódio. 
 
 
 
1)(FEI-SP) Explicar por que o íon sódio (Na+) é muito mais estável que o átomo de sódio (Na0). 
 
2)Os elementos A e B apresentam as seguintes configurações eletrônicas: A: 2 — 8 — 8 — 2 e 
B: 2 — 8 — 7. Qual é a fórmula esperada para o composto formado entre esses dois elementos 
e qual seria a ligação envolvida? 
 
3)(Fuvest-SP) Considere os íons: Li+, H-, B3+ e Be2+ (números atômicos: Li = 3; H = 1; B =5; 
Be = 4). Coloque-os em ordem crescente de raio iônico, justificando a resposta. 
 
 
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LIGAÇÃO COVALENTE 
União entre dois átomos do elemento hidrogênio (H) para formar a molécula da substância 
simples hidrogênio (H2): 
 
 
O traço (—) está indicando o par de elétrons que os dois átomos de hidrogênio passam a 
compartilhar. Assim, por comodidade, costuma-se representar uma ligação covalente normal 
por um traço. A molécula H2 é estável, isto é, os átomos não se separam, porque há um 
equilíbrio entre as forças de atração elétrica entre núcleos e elétrons e as forças de repulsão 
elétrica entre os dois núcleos e entre os dois elétrons. 
 
Na ligação covalente, entre átomos iguais, podemos falar também em raio covalente (r), 
como a metade do comprimento da ligação (d), isto é, metade da distância que separa os dois 
núcleos. 
 
 
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Cada átomo de hidrogênio dispõe de dois elétrons (o seu e o elétron compartilhado). 
Esses dois elétrons, contudo, já completam a camada K, que é a única de que o hidrogênio 
dispõe. Desse modo, o hidrogênio adquire a configuração do gás nobre hélio. 
Outro exemplo é a união entre dois átomos do elemento cloro (Cl), formando uma 
molécula de gás cloro (Cl2). Note que, no esquema, só estão representados os elétrons da última 
camada eletrônica do cloro, isto é, sua camada de valência: 
 
 
 
Na molécula final (Cl2), há um par de elétrons compartilhado pelos dois átomos de cloro. 
Com isso, podemos dizer que cada átomo de cloro dispõe de seus sete elétronsmais um elétron 
compartilhado, perfazendo então o octeto, que dá a cada átomo a configuração estável de um 
gás nobre. Na molécula formada acima, os elétrons da última camada que não participam do 
par eletrônico compartilhado são comumente chamados elétrons não ligantes ou pares 
eletrônicos isolados. 
Como terceiro exemplo, a formação da molécula da substância simples oxigênio (O2): 
 
 
Cada átomo de oxigênio tem apenas seis elétrons na camada de valência. Os dois átomos 
se unem compartilhando dois pares eletrônicos, de modo que cada átomo “exerça domínio” 
sobre oito elétrons. Forma-se assim uma ligação dupla entre os átomos, que é indicada por dois 
traços na apresentação O = O (nos exemplos do H2 e do Cl2, o único par eletrônico comum 
constitui uma ligação simples). Como quarto exemplo, a formação da molécula da substância 
simples nitrogênio (N2): 
 
Cada átomo de nitrogênio tem apenas cinco elétrons na camada periférica. Eles se unem 
compartilhando três pares eletrônicos. Forma-se assim uma ligação tripla entre os átomos, que 
é indicada pelos três traços na representação 𝑁 ≡ 𝑁. Desse modo, cada átomo está com o octeto 
completo, pois além de seus cinco elétrons, compartilha três elétrons com o átomo vizinho. 
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Ligação covalente ou covalência é a união entre átomos estabelecida por pares de elétrons. 
 
Nesse tipo de ligação, a valência recebe o nome particular de covalência e corresponde 
ao número de pares de elétrons compartilhados. As fórmulas em que os elétrons aparecem 
indicados pelos sinais • e x são chamadas fórmulas eletrônicas ou fórmulas de Lewis. 
Quando os pares eletrônicos covalentes são representados por traços (-), chamamos essas 
representações de fórmulas estruturais planas. 
 
 
As ligações covalentes aparecem ainda com maior frequência entre as substâncias compostas. 
• Formação da molécula do cloridreto ou gás clorídrico (HCl) 
 
O comprimento da ligação (d) será a soma dos raios covalentes (r1 + r2) dos átomos envolvidos 
na covalência. O assunto na verdade é mais complicado, pois o raio covalente de um átomo 
pode variar conforme ele venha a se ligar a átomos diferentes. 
• Formação da molécula de água (H2O): 
 
• Formação da molécula do amoníaco ou gás amônia (NH3): 
 
• Formação da molécula do gás carbônico (CO2): 
 
Cada átomo fica com o octeto completo. Cada oxigênio, além de seus seis elétrons, passa 
a ter mais dois, compartilhados com o carbono; e o átomo de carbono, além de seus quatro 
elétrons, passa a ter mais quatro, dois compartilhados com um dos átomos de oxigênio e mais 
dois compartilhados com o outro. 
Concluí-se, que a ligação é covalente quando os dois átomos apresentam a tendência de 
ganhar elétrons. Isso ocorre quando os dois átomos têm 4, 5, 6 ou 7 elétrons na última camada 
eletrônica, ou seja, quando os dois átomos já se “avizinham” na configuração de um gás nobre, 
e mais o hidrogênio, que, apesar de possuir apenas um elétron, está próximo da configuração 
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do hélio. Em outras palavras, a ligação covalente aparece entre dois átomos de não metais, ou 
semimetais ou, ainda, entre esses elementos e o hidrogênio. 
 
FÓRMULAS DE COMPOSTOS COVALENTES 
 
De modo geral, a montagem das fórmulas dos compostos covalentes, a partir das 
configurações eletrônicas de seus átomos formadores, não é um problema simples. A 
Classificação Periódica pode, todavia, ajudar na formulação dos compostos de estrutura mais 
simples. 
 
 
4)O que é ligação covalente? 
5)O que é comprimento da ligação covalente? 
6)O que a fórmula de Lewis mostra? 
7)O que um composto deve apresentar para ser iônico? 
8)O que um composto deve apresentar para ser considerado covalente? 
 
 
 
 
 
 
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LIGAÇÃO METÁLICA 
 
Metais e as ligas metálicas são cada vez mais importantes. 
 
 
 
 
No estado sólido, os átomos dos metais (e de alguns semimetais) se agrupam de forma 
geometricamente ordenada, dando origem às células, ou grades, ou reticulados cristalinos. Os 
reticulados unitários mais comuns dentre os metais são mostrados nas representações. 
 
 
 
O aço é muito empregado em 
construções, na produção de 
veículos, fogões, geladeiras 
etc. 
O alumínio também é usado 
em construções, fabricação 
de utensílios domésticos, 
latas etc. 
O cobre é usado 
em fios elétricos e 
na construção de 
alambiques etc. 
O magnésio é “leve” e, por 
isso, empregado em rodas de 
automóveis, partes de aviões 
etc. 
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A ligação metálica 
 
Uma das principais características dos metais é a condução fácil da eletricidade. A consideração de 
que a corrente elétrica é um fluxo de elétrons levou à criação da chamada teoria da nuvem eletrônica (ou 
teoria do mar de elétrons), que passamos a explicar. 
Em geral, os átomos dos metais têm apenas 1, 2 ou 3 elétrons na última camada eletrônica; essa camada 
está normalmente afastada do núcleo, que, consequentemente, atrai pouco aqueles elétrons. Como resultado, 
os elétrons escapam facilmente do átomo e transitam livremente pelo reticulado. Desse modo, os átomos que 
perdem elétrons transformam-se em cátions, os quais podem, logo depois, receber elétrons e voltar à forma 
de átomo neutro, e assim sucessivamente. 
Em geral, os átomos dos metais têm apenas 1, 2 ou 3 elétrons na última camada eletrônica; 
essa camada está normalmente afastada do núcleo, que, consequentemente, atrai pouco aqueles 
elétrons. Como resultado, os elétrons escapam facilmente do átomo e transitam livremente pelo 
reticulado. Desse modo, os átomos que perdem elétrons transformam-se em cátions, os quais 
podem, logo depois, receber elétrons e voltar à forma de átomo neutro, e assim sucessivamente. 
 
Segundo essa teoria, o metal seria um aglomerado de átomos neutros e cátions, 
mergulhados em uma nuvem, ou “mar” de elétrons livres. Assim, a “nuvem” de elétrons 
funcionaria como uma ligação metálica, mantendo os átomos unidos. 
 
PROPRIEDADES DOS METAIS 
 
Em virtude de sua estrutura e do tipo de ligação, os metais apresentam uma série de 
propriedades características que, em geral, têm muitas aplicações práticas. 
 
• BRILHO METÁLICO: metais quando polidos, refletem a luz como se fossem espelhos, o 
que permite o seu uso em decoração de edifícios, lojas etc. 
 
• CONDUTIVIDADES TÉRMICA E ELÉTRICA ELEVADAS: em geral, são bons 
condutores de calor e eletricidade. Isso é devido aos elétrons livres que existem na ligação 
metálica, e que permitem um trânsito rápido de calor e eletricidade através do metal. A 
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condução do calor é importante, por exemplo, no aquecimento de panelas domésticas e 
caldeiras industriais; a condução da eletricidade é fundamental nos fios elétricos usados nas 
residências, escritórios e indústrias. 
 
• DENSIDADE ELEVADA: em geral, são densos. Resultando em estruturas compactas, e está 
também de acordo com a variação das densidades absolutas. 
 
• PONTOS DE FUSÃO E DE EBULIÇÃO ELEVADOS: os metais, em geral, fundem e 
fervem em temperaturas elevadas. Isso acontece porque a ligação metálica é muito forte, e 
“segura” os átomos unidos com muita intensidade. Essa propriedade é muito importante na 
construção de caldeiras, tachos, reatores industriais etc., em que ocorrem aquecimentos 
intensos. 
 
• RESISTÊNCIA À TRAÇÃO: os metais resistem bastante às forças que, quando aplicadas, 
tendem a alongar uma barra ou fio metálico. Essa propriedade é também uma consequência da 
“força” com que a ligação metálica mantém os átomos unidos. Uma aplicação importante da 
resistência à tração é a aplicação dos metais em cabos de elevadores ou de veículos suspensos 
(como os bondinhos doPão de Açúcar, no Rio de Janeiro); outra aplicação é a colocação de 
vergalhões de aço dentro de uma estrutura de concreto para torná-la mais resistente é o chamado 
concreto armado, de largo uso na construção de pontes, edifícios etc. 
 
• MALEABILIDADE: é a propriedade que os metais apresentam de se deixarem reduzir a 
chapas e lâminas bastante finas, o que se consegue martelando o metal aquecido ou, então, 
passando o metal aquecido entre cilindros laminadores, que o vão achatando progressivamente, 
originando, assim, a chapa metálica (essa mesma técnica é usada nos cilindros que “abrem” 
massa de macarrão, pastel etc.). Isso é possível porque os átomos dos metais podem 
“escorregar” uns sobre os outros. Essa é uma das propriedades mais importantes dos metais, se 
considerarmos que as chapas metálicas são muito usadas na produção de veículos, trens, navios, 
aviões, geladeiras etc. O ouro é o metal mais maleável que se conhece; dele são obtidas lâminas 
com espessura da ordem de 0,0001 mm, usadas na decoração de imagens, estatuetas, bandejas 
etc. 
 
• DUCTILIDADE: é a propriedade que os metais apresentam de se deixarem transformar em 
fios, o que se consegue “puxando” o metal aquecido através de furos cada vez menores. A 
explicação para isso é semelhante à da maleabilidade. Os fios produzidos, de maior ou menor 
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diâmetro, são muito usados nas construções, em concreto armado ou como fios elétricos e 
arames de vários tipos. O ouro é também o metal mais dúctil que se conhece; com 1 grama de 
ouro é possível obter um fio finíssimo com cerca de 2 km de comprimento. 
 
 
9) Qual é a denominação dada à estrutura originada do ordenamento geométrico dos átomos 
dos metais? 
10) Quais são os três reticulados mais comuns entre os metais? 
11) O que é ligação metálica? 
12) O que é maleabilidade? 
13) O que é ductilidade? 
 
LIGAS METÁLICAS 
 
Ligas metálicas são uniões de dois ou mais metais, podendo ainda incluir semimetais ou não 
metais, mas sempre com predominância dos elementos metálicos. Podemos dizer que as ligas 
metálicas têm maiores aplicações práticas que os próprios metais puros. 
 
 
 
 
As ligas metálicas são preparadas, em geral, aquecendo conjuntamente os metais, até 
sua fusão completa, e depois deixando-os esfriar e solidificar completamente. 
As propriedades físicas e químicas das ligas metálicas podem ser muito diferentes das 
propriedades dos elementos que lhes deram origem. Depende de muitos fatores, destacando-se: 
• os próprios elementos que formam a liga; 
• a proporção em que eles estão misturados; 
O aço inoxidável é uma liga de ferro, carbono, níquel e 
cromo. É usado em balcões de supermercado, talheres, pias 
de cozinha, vagões de metrô etc. 
O bronze é uma liga de cobre e estanho. 
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• a estrutura cristalina da liga; 
• o tamanho e a arrumação dos cristais microscópicos assim formados; e até mesmo dos 
tratamentos que a liga venha a sofrer, como, por exemplo, martelamento, laminação, 
trefilação e vários tipos de tratamento térmico aquecimento da liga, seguido de 
resfriamento mais rápido ou mais lento. 
 
 Na verdade, esses tratamentos térmicos alteram as propriedades das ligas metálicas 
porque alteram o tamanho e a arrumação dos cristais microscópicos que as formam. Mas é 
exatamente a possibilidade de ter a suas propriedades tão alteradas que faz com que as ligas 
metálicas tenham ampla aplicação. Exemplos: 
 
• os metais têm, em geral, condutividade elétrica elevada; uma liga de níquel e cromo, porém, 
tem condutividade elétrica baixa e, por esse motivo, é usada nas resistências dos ferros elétricos, 
chuveiros elétricos etc.; 
• os metais têm, em geral, pontos de fusão elevados. No entanto, uma liga com 70% de estanho 
e 30% de chumbo funde a 192 °C, sendo então usada como solda em aparelhos eletrônicos; 
• o aço comum, liga de ferro com 0,1 a 0,8% de carbono, tem maior resistência à tração do que 
o ferro puro; 
• o aço inoxidável, por exemplo, com ferro, 0,1% de carbono, 18% de cromo e 8% de níquel, 
não enferruja como acontece com o ferro e o aço comum. 
 
14) O que é uma liga metálica? 
15) Como são preparadas as ligas metálicas? 
16) Cite três fatores responsáveis pelas propriedades das ligas metálicas. 
17) Que são tratamentos térmicos nos metais? 
18) Fórmulas de Lewis para átomos de cinco elementos químicos. Dentre as opções a 
seguir qual delas não se forma com esses átomos? Justifique. 
a) HCl b) Cl2 c) H2O d) NH3 e) HC4 
 
 
19) O elemento “A” possui número atômico igual a 6, enquanto o elemento “B” possui número 
atômico igual a 8. Qual é a molécula que representa corretamente o composto formado por esses 
dois elementos? Explique. 
a) AB b) BA c) A2B d) AB2 e) B2A 
 
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20) Um elemento X possui configuração eletrônica igual a 1s2 2s2 2p6 3s2 e um elemento Y 
possui configuração eletrônica igual a 1s2 2s2 2p4. Da ligação iônica entre esses dois elementos 
resulta o composto de qual fórmula molecular? Por que? 
a)XY b)YX c)X2Y d)XY2 e)X2Y2 
21)Considere as seguintes espécies químicas e assinale qual das fórmulas a seguir está 
correta? Em seguida reescreva as outras corretamente. 
Na+, Ca2+, Al3+, O2-, Br1-, Cl1- 
a)NaCl2 b)Al3Br c)AlO2 d)H2Br e)CaCl2 
 
22) (FCMSC-SP) Qual das fórmulas abaixo é prevista para o composto formado por átomos de 
fósforo (Z = 15) e flúor (Z = 9), considerando o número de elétrons da camada de valência de 
cada átomo? 
a) P ≡ F b) P ─ F ≡ P c) F ─ P ≡ F 
d) F ─ P ─ F 
 │ 
 F 
 
e) P ─ F ─ P 
 │ 
 P 
23) O dióxido de carbono (CO2) é um gás essencial no globo terrestre. Sem a presença desse 
gás, o globo seria gelado e vazio. Porém, quando ele é inalado em concentração superior a 10%, 
pode levar o indivíduo à morte por asfixia. Esse gás apresenta em sua molécula um número de 
ligações covalentes igual a: 
a) 4 b) 1 c) 2 d) 3 e) 0 
24) (Cefet-PR) “Nas indústrias de fabricação de alumínio, mais de 70% dos recursos 
empregados é energia elétrica, um recurso que apesar de escasso ainda é muito barato no Brasil. 
Este custo é ainda inferior para empresas que possuem subsídio e pagam até um terço do preço 
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pago pelos consumidores residenciais. Grande parte dos lingotes produzidos aqui é exportada 
e, lá fora, eles são transformados em componentes automotivos e equipamentos que o Brasil 
precisa comprar por um preço muito mais alto.” 
(Revista Veja, ed. Abril, ano 34, nº21, 2001) 
As ligações químicas entre os átomos de alumínio presentes nos lingotes produzidos são do 
tipo: 
a) iônica b) dipolo-dipolo c) metálica d) covalente e) cristalina 
 
25) Assinale a alternativa a seguir que só apresenta substâncias formadas por ligações 
metálicas: 
a) Au, Pt, N2 e Zn b) Al, Cgrafita, Ag, Au c) Au, O2, Zn, P4. 
d) Ag, Al, Cu, Au e) S8, NaCl, SF6, Cu 
 
26)A propriedade que todo metal possui de conduzir calor deve-se: 
a) à ruptura das ligações metálicas 
b) à existência de elétrons livres 
c) à existência de prótons livres 
d) ao núcleo dos átomos dos metais, que possui um número muito grande de prótons 
e) ao ponto de fusão baixo 
 
27) O aço comum é uma liga de: 
a) C + Zn b) Cu + Zn c) Fe + Al d) Fe + Ce) Fe + Cu 
28) (Mack-2001) Na ligação entre átomos dos elementos químicos 15P31 e Ca, que tem 20 prótons, 
forma-se o composto de fórmula: 
a) CaP b) Ca3P c) CaP3 d) Ca2P3 e) Ca3P2