Considerando um processo de autodifusão no NaCl , quem necessita de maior energia de ativação: o cátion
ou o ânion
?( Justifique a resposta)
Passo 1
O enunciado pede para comparar a energia de ativação para autodifusão (movimento através de vacâncias) do cátion
e do ânion
no cristal de NaCl. O conteúdo envolve o mecanismo de difusão por vacâncias e o fato de que a energia de ativação total
é a soma da energia de formação da vacância
com a energia de migração
:
Passo 2
Em NaCl a difusão por vacâncias ocorre criando pares de vacâncias catiônicas e aniônicas (defeito de Schottky). A energia de formação de uma vacância de
e de uma de
é praticamente a mesma, pois o processo de Schottky remove um par de íons do retículo em conjunto. Logo, a diferença na energia de ativação de difusão virá principalmente da barreira de migração
de cada íon.
Passo 3
A barreira de migração
está relacionada ao tamanho do íon e ao campo eletrostático local. Como o raio de
(
) é maior que o de
(
), o ânion encontra mais repulsão ao passar pela “garganta” formada pelos íons vizinhos. Isso faz com que
seja maior que
.
Passo 4
Como
é aproximadamente igual para ambos os íons e
, conclui-se que
Resposta
O ânion
necessita de maior energia de ativação para autodifusão do que o cátion
, porque seu raio maior gera uma barreira de migração
mais alta.