Arranje os ânions (
) em ordem decrescente de suas polarizabilidades, e os cátios (
) em ordem decrescente de suas capacidades polarizantes.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas separadas:
- Arranjar os ânions
em ordem decrescente de polarizabilidade (do mais polarizável para o menos polarizável). - Arranjar os cátions
em ordem decrescente de capacidade polarizante (do que polariza mais para o que polariza menos).
Informações dadas (apenas lista dos íons):
- Anións:
. - Cátions:
.
Passo 2
Conceitos essenciais (explicação didática, sem pular etapas).
O que é polarizabilidade?
- Polarizabilidade é a facilidade com que a nuvem eletrónica de um ião (ou átomo) se deforma quando submetida a um campo eléctrico externo (por exemplo, devido à presença de um cátion próximo). Uma nuvem mais “mole” é mais polarizável.
- Fatores principais que aumentam a polarizabilidade:
- Maior tamanho (maior raio iónico): quanto maior o volume da nuvem eletrónica, mais fácil deformá‑la. Em termos grosseiros, polarizabilidade cresce com o volume, algo como proporcional a
. - Menor ligação ao núcleo (menor carga efectiva sentida pelos electrões exteriores): electrões menos fortemente atraídos são mais facilmente deslocados.
- Maior número de electrões e maior difusão eletrónica também ajudam.
- Maior tamanho (maior raio iónico): quanto maior o volume da nuvem eletrónica, mais fácil deformá‑la. Em termos grosseiros, polarizabilidade cresce com o volume, algo como proporcional a
O que é capacidade polarizante de um cátion?
- Capacidade polarizante (poder polarizante) é a habilidade de um cátion de distorcer a nuvem eletrónica de um ânion vizinho.
- Fatores principais que aumentam a capacidade polarizante:
- Maior carga do cátion (maior
) dá mais força atractiva. - Menor raio do cátion (
) concentra essa carga numa região pequena, aumentando a densidade de carga.
- Maior carga do cátion (maior
- Uma regra prática (simplificada) é comparar a densidade de carga do cátion por algo como
(ou em tratamentos mais finos). Quanto maior essa razão, maior a capacidade polarizante.
Lembrete prático (Fajans, em palavras):
- Cátions pequenos e muito positivos: grandes polarizantes.
- Anións grandes e/ou muito negativos: muito polarizáveis.
- Uma combinação de cátion altamente polarizante com um ânion muito polarizável tende a produzir ligações mais covalentes (desvio da ionicidade).
Passo 3
Aplicando os conceitos aos ânions (passo a passo, comparações e raciocínio).
Dados qualitativos sobre tamanho e carga:
-
e têm carga , mas é bem mais pequeno que . Logo os electrões em estão mais “apertados” (mais ligados ao núcleo efectivo) do que em , o que dificulta polarização. -
e têm carga , mas são muito maiores (pertenecem a períodos mais baixos) e têm nuvens electrónicas mais difusas, portanto são normalmente muito polarizáveis. - Entre íons de cargas diferentes, duas tendências competem: carga maior tende a aumentar polarizabilidade (mais electrões que podem ser deslocados), mas uma carga grande concentrada num ião pequeno pode tornar a nuvem mais rígida. Em geral, ao comparar anións de famílias/periodos diferentes, o efeito do tamanho (raio) domina: anións mais pesados e maiores são muito mais polarizáveis mesmo que tenham carga só
.
Comparações úteis:
-
versus : ambos são grandes e de carga , mas (astateto) é abaixo de na mesma coluna, logo maior e mais polarizável; portanto é mais polarizável que . -
versus : é consideravelmente maior do que ; apesar da carga de , o tamanho maior de costuma tornar mais polarizável que . -
versus : ambos têm carga , mas é maior, logo é mais polarizável que .
Portanto, por essas comparações qualitativas (tamanho dominando), a ordem decrescente esperada dos ânions é:
maior, depois
, depois
, por último
.
Passo 4
Aplicando os conceitos aos cátions (passo a passo, com uma estimativa numérica ilustrativa para ficar concreto).
Princípio: capacidade polarizante cresce com a razão carga/raio. Vou usar uma estimativa simples de raios iónicos típicos (coordenação 6) só para ilustrar a comparação qualitativa; são valores aproximados usados para comparação, não é preciso decorar números exatos na prova, o que importa é a tendência.
Raios iónicos aproximados (coordenação 6, valores típicos):
-
: . -
: . -
: . -
: .
Calculemos a razão simplificada
(onde
é a carga positiva do cátion e
o raio em pm) apenas para comparar ordens de grandeza:
- Para
: (pm ). - Para
: . - Para
: . - Para
: .
Interpretação:
tem de longe a maior densidade de carga (maior valor da razão), portanto é o maior polarizante. Segue‑se
. Entre
e
, ambos têm carga
mas
é menor que
, logo
polariza mais que
.
Assim a ordem decrescente de capacidade polarizante é:
>
>
>
.
Passo 5
Recapitulando de forma curta (para decorar antes da prova):
- Para ânions: maior tamanho → maior polarizabilidade; efeitos de carga importam, mas tamanho geralmente domina quando se comparam grupos diferentes.
- Para cátions: maior carga e menor raio → maior capacidade polarizante; compare carga/raio.
Você consegue! Lembre‑se dessas regras simples de Fajans na prova: cátions pequenos e muito positivos => polarizantes fortes; ânions grandes e muito negativos => muito polarizáveis.