Por que apenas os metais alcalinos formam sais sólidos estáveis de hidrogenocarbonato?
Passo 1
O enunciado pergunta por que apenas metais alcalinos (e em especial N
,
, R
, C
) formam sais sólidos estáveis de hidrogenocarbonato, enquanto cátions de carga maior ou com densidade de carga mais alta (por exemplo M
⁺, C
⁺) não o fazem. O conteúdo envolvido inclui: equilíbrio ácido–base do íon
, energeticamente sua tendência à desprotonação ou decomposição; densidade de carga e efeito polarizante dos cátions; e balanço entre energias de rede (entalpia reticular) e de hidratação.
Passo 2
O íon hidrogenocarbonato é um ânion anfiprótico, que pode tanto aceitar quanto doar próton. Em fase seca, ele tende a disproporcionar segundo:
e o
se decompõe em
e
. Essa reação é favorecida sempre que a formação de carbonato(s) sólido(s) e liberação de
e
for termodinamicamente mais estável do que manter o hidrogenocarbonato no retículo cristalino.
Passo 3
Cátions de alta densidade de carga (por exemplo
,
) possuem forte poder de polarização sobre o ligante
. Esse efeito polarizante desloca densidade eletrônica no grupo
, facilitando a perda do próton e acelerando a formação de
. Como o carbonato de cálcio ou magnésio sólido é muito estável, a reação de decomposição do hidrogenocarbonato é espontânea:
Passo 4
Em contraste, cátions monovalentes grandes (
, R
, C
) têm baixa densidade de carga e fraco poder polarizante. Consequentemente, não induzem tão facilmente a desprotonação de
. Além disso, o balanço entre energia de rede do cristal
e a energia de hidratação de
e
favorece a existência do hidrogenocarbonato estável em forma sólida, sem que haja decomposição espontânea.
Resposta
Apenas os metais alcalinos formam hidrogenocarbonatos sólidos estáveis porque seus cátions monovalentes grandes têm carga e poder de polarização suficientemente baixos para não forçar a desprotonação de
. Metais com maior densidade de carga (M
⁺, C
⁺ etc.) polarizam demais o ânion, promovendo a formação de carbonato sólido e liberação de
e
, de modo que não existe um hidrogenocarbonato estável em fase sólida para esses cátions.