4- Considere os seguintes compostos iônicos: \mathbf{B e C l}_{\mathbf{2}}, \mathbf{N a C l}, \mathbf{A l}_{\mathbf{2}} \mathbf{O}_{\mathbf{3}} e \mathbf{C s F}.
a) Usando a Regra de Fajans, ordene esses compostos do mais iônico ao mais covalente.
b) Para cada composto, justifique sua posição considerando:
  • o tamanho (raio) do cátion e do ânion,
  • a carga dos íons,
  • a polarizabilidade / poder polarizante.

Passo 1

O enunciado pede para, com base na regra de Fajans, ordenar os compostos \mathrm{BeCl_2}, \mathrm{NaCl}, \mathrm{Al_2O_3} e \mathrm{CsF} do mais iônico ao mais covalente. Para isso vamos usar os conceitos de raio iônico, carga dos íons e como eles influenciam no poder polarizante do cátion e na polarizabilidade do ânion.

Passo 2

Caracterização dos cátions em termos de carga e tamanho aproximado de raio iônico:
\mathrm{Cs^+} grande ( \sim167,pm) e carga +1,
\mathrm{Na^+} médio ( \sim116,pm) e carga +1,
\mathrm{Be^{2+}} muito pequeno ( \sim45,pm) e carga +2,
\mathrm{Al^{3+}} pequeno ( \sim53{,}5,pm) e carga +3.

Passo 3

Caracterização dos ânions em termos de carga e tamanho aproximado de raio iônico:
\mathrm{F^-} pequeno ( \sim133,pm) e carga -1,
\mathrm{Cl^-} maior ( \sim181,pm) e carga -1,
\mathrm{O^{2-}} de raio intermediário ( \sim140,pm) e carga -2.

Passo 4

O poder polarizante do cátion cresce com a razão carga/raio ( \propto z/r), ficando maior em íons muito carregados e pequenos. A polarizabilidade do ânion cresce com o volume e com a maior densidade de carga negativa, sendo maior em ânions grandes ou com carga -2.

Passo 5

Análise de cada par cátion–ânion segundo Fajans:
\mathrm{CsF}: cátion de baixa razão carga/raio e ânion pequeno pouco polarizável \Rightarrow caráter quase totalmente iônico.
\mathrm{NaCl}: cátion com razão carga/raio moderada e ânion grande mais polarizável \Rightarrow ainda iônico, mas menos que \mathrm{CsF}.
\mathrm{BeCl_2}: cátion de carga +2 e muito pequeno e ânion grande \Rightarrow alta polarização e caráter covalente importante.
\mathrm{Al_2O_3}: cátion de carga +3 e pequeno e ânion de carga -2 moderadamente polarizável \Rightarrow máxima polarização e maior caráter covalente.

Passo 6

Com base nesses níveis de polarização, o composto mais iônico é aquele em que a polarização é mínima ( \mathrm{CsF}), e o mais covalente é o de polarização máxima ( \mathrm{Al_2O_3}). Assim, do mais iônico ao mais covalente temos a sequência:

Resposta

(a) \mathrm{CsF > NaCl > BeCl_2 > Al_2O_3}
(b)
\mathrm{CsF}: \mathrm{Cs^+} grande e carga +1, \mathrm{F^-} pequeno e pouco polarizável, caráter quase totalmente iônico.
\mathrm{NaCl}: \mathrm{Na^+} de carga +1 e raio médio, \mathrm{Cl^-} grande e mais polarizável, caráter iônico moderado.
\mathrm{BeCl_2}: \mathrm{Be^{2+}} muito pequeno e carga +2, \mathrm{Cl^-} grande, alta polarização e caráter covalente acentuado.
\mathrm{Al_2O_3}: \mathrm{Al^{3+}} pequeno e carga +3, \mathrm{O^{2-}} com carga -2 e boa polarizabilidade, maior polarização e caráter mais covalente.

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