Arranje os cátions \mathrm{Cl}_{2}, \mathrm{Br}_{2}, \mathrm{~N}_{3}{ }^{-}e \mathrm{O}_{2}{ }^{-}em ordem crescente de polarizabilidade e explique o seu raciocínio.

Passo 1

O enunciado pede que a gente coloque em ordem crescente de polarizabilidade as espécies \mathrm{Cl_{2}}, \mathrm{Br_{2}}, \mathrm{N_{3}^{-}} e \mathrm{O_{2}^{-}}. O conteúdo de matéria é a polarizabilidade de átomos ou moléculas, que mede o quanto a nuvem eletrônica se deforma sob um campo elétrico externo. Para resolver, vamos usar que a polarizabilidade cresce com o volume e com o número de elétrons, e que ânions têm nuvem mais frouxa que neutrais de tamanho similar.

Passo 2

A polarizabilidade \alpha de uma espécie química é aproximadamente proporcional ao seu volume efetivo e ao número de elétrons disponíveis para distorção. Em linhas gerais, espécies maiores e com mais elétrons (ou com carga negativa) são mais polarizáveis.

Passo 3

Comparemos qualitativamente cada espécie:
\mathrm{O_{2}^{-}} é diatômica, com 17 elétrons, ligeiramente maior que \mathrm{O_{2}} neutro, mas ainda “pequena”.
\mathrm{N_{3}^{-}} é triatômica, com 22 elétrons e carga negativa distribuída em três átomos, tornando a nuvem mais frouxa e estendida que em \mathrm{O_{2}^{-}}.
\mathrm{Cl_{2}} é diatômica neutra, mas cada átomo de cloro tem 17 elétrons, totalizando 34 elétrons e maior volume que \mathrm{N_{3}^{-}}.
\mathrm{Br_{2}} é diatômica neutra ainda maior, cada bromo tem 35 elétrons (total 70), logo maior nuvem eletrônica e maior polarizabilidade.

Passo 4

Ordenando por número de elétrons e volume efetivo, da menor para a maior polarizabilidade:
\mathrm{O_{2}^{-}} (17 e–, volume pequeno)
\mathrm{N_{3}^{-}} (22 e–, anião alongado)
\mathrm{Cl_{2}} (34 e–, diatômica neutra maior)
\mathrm{Br_{2}} (70 e–, diatômica neutra ainda maior)

Resposta

\mathrm{O_{2}^{-}} < \mathrm{N_{3}^{-}} < \mathrm{Cl_{2}} < \mathrm{Br_{2}}

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