Defina energia de rede e explique sua importância para a formação de compostos iônicos.
Passo 1
Beleza, a questão pede pra gente “definir energia de rede e explicar por que ela é importante na formação de compostos iônicos”. Isso cai na parte de química inorgânica, mais especificamente na ligação iônica e nos energetia envolvidos. Para resolver a gente vai precisar:
- Entender o que é energia de rede;
- Ver como ela aparece em termos de teoria (forças de Coulomb, ciclo de Born–Haber, equação de Born–Landé);
- Relacionar tudo isso com a formação e estabilidade do composto iônico.
Passo 2
Primeiro vamos definir o que é energia de rede. Energia de rede (ou energia reticular) é a energia envolvida para separar um mol de um sólido iônico em seus íons gasosos, ou seja, é a energia que você PRECISA fornecer (ou que é liberada) pra “desmontar” aquele cristal em núcleos separados. Em fórmula:
U = energia de rede = energia para quebrar 1 mol do retículo iônico → íons em fase gasosa.
U = energia de rede = energia para quebrar 1 mol do retículo iônico → íons em fase gasosa.
Passo 3
Agora, teoria básica que explica isso. Íons no retículo cristalino se atraem pela força de Coulomb:
onde Q⁺ e Q⁻ são as cargas dos íons e r é a distância entre eles. A energia associada, de forma simplificada, é:
Isso mostra que quanto maior a carga dos íons (|Q|) e quanto menor a distância entre eles ®, maior (em módulo) será a energia de rede. Uma forma mais refinada de calcular U é a equação de Born–Landé:
com N_A = número de Avogadro, M = constante de Madelung (depende da geometria do cristal), e⁻ carga do elétron, ε₀ permissividade do vácuo, r₀ distância iônica, n expoente de repulsão.
Passo 4
Por que isso é importante pra formação de compostos iônicos?
- Energia global do processo: na formação de um sal, a gente começa com átomos neutros → gases → íons em fase gasosa (esse passo é caro, porque requer energia pra remover elétrons ou pra associar elétrons). Depois, quando os íons formam o cristal, a energia de rede é liberada (é exotérmica). Se essa liberação for grande o suficiente, compensa o gasto anterior e o sal se forma espontaneamente.
- Estabilidade do sólido: quanto maior (em módulo) a energia de rede, mais estável (mais difícil de quebrar) é o cristal. Isso também explica ponto de fusão e ebulição altos em sais fortes.
- Solubilidade e dureza: sais com energia de rede muito alta tendem a ser menos solúveis em água (pois é preciso quebrar muitas ligações iônicas) e são mais duros.
Resposta
Energia de rede é a energia envolvida para separar 1 mol de um sólido iônico em íons gasosos, e sua grandeza (em módulo) reflete o quão forte os íons estão “grudados” no cristal. É fundamental pra saber se a formação do composto iônico é energeticamente favorável (se a energia liberada na cristalização compensa os custos de formar os íons) e também explica propriedades como estabilidade, ponto de fusão e solubilidade.