3 Os coeficientes de atividade iônico médio para soluções aquosas
dos cloretos de metais alcalinos decrescem na ordem
. Explique esta tendência.
Passo 1
O enunciado dá os coeficientes de atividade médio
em soluções aquosas
mol k
dos cloretos de metais alcalinos:
e pede para explicar essa tendência. O conteúdo envolve atividade iônica, teoria de Debye–H"uckel estendida e hidratação iônica.
Passo 2
O coeficiente de atividade
mede o desvio de uma solução iônica em relação ao comportamento ideal. Em solução, as forças eletrostáticas atraem cátions e ânions, reduzindo a “atividade” efetiva comparada à concentração, de modo que sempre
.
Passo 3
A teoria de Debye–H"uckel estendida para íons simétricos dá
onde
é a força iônica (aqui
),
e
são constantes dependentes de temperatura e do solvente,
e
as cargas dos íons,
e o parâmetro de tamanho efetivo do par iônico, que equivale ao raio do íon já hidratado.
e
Passo 4
Como o denominador
cresce com
, um
maior provoca um
menos negativo, ou seja,
mais próximo de
. Íons pequenos como
ligam muita água e formam uma casca de solvatação grande (raio efetivo
elevado), reduzindo as interações catião-ânion e levando a um
maior. Já
, menos hidratado, tem raio efetivo
menor, intensifica as interações iônicas e produz o menor
. A hidratação decresce na série
explaining assim a ordem observada de
.
Resposta
A sequência
reflete a variação do raio efetivo dos íons hidratados:
– é fortemente hidratado (raio efetivo grande) e interage menos com
, ficando
mais próximo de
.
– é pouco hidratado (raio efetivo menor), favorece as interações catião-ânion e reduz
.
–
–