Considerando um processo de autodifusão no NaCl , quem necessita de maior energia de ativação: o cátion Na^+ou o ânion Cl^-?( Justifique a resposta)

Passo 1

O enunciado pede para comparar a energia de ativação para autodifusão (movimento através de vacâncias) do cátion Na^+ e do ânion Cl^- no cristal de NaCl. O conteúdo envolve o mecanismo de difusão por vacâncias e o fato de que a energia de ativação total Q é a soma da energia de formação da vacância Qf com a energia de migração Qm:
Q = Qf + Qm

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 Na^+ e de uma de Cl^- 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 Qm de cada íon.

Passo 3

A barreira de migração Qm está relacionada ao tamanho do íon e ao campo eletrostático local. Como o raio de Cl^- ( approx 1,81,AA) é maior que o de Na^+ ( approx 0,95,AA), o ânion encontra mais repulsão ao passar pela “garganta” formada pelos íons vizinhos. Isso faz com que Qm(Cl^-) seja maior que Qm(Na^+).

Passo 4

Como Qf é aproximadamente igual para ambos os íons e Qm(Cl^-)>Qm(Na^+), conclui-se que
Q(Cl^-) ;>; Q(Na^+)

Resposta

O ânion Cl^- necessita de maior energia de ativação para autodifusão do que o cátion Na^+, porque seu raio maior gera uma barreira de migração Qm mais alta.

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