Explique por que a força polarizante de um cátion está diretamente relacionada à sua razão carga-raio ou densidade de carga.

Passo 1

Beleza, a questão é: “Por que a força polarizante de um cátion está diretamente relacionada à sua razão carga-raio (ou densidade de carga)?” Isso é parte de Química Inorgânica, mais especificamente das Regras de Fajans e da teoria de polarização iônica. Para responder, vamos precisar entender:
  • O que é força polarizante (polarizing power) de um cátion;
  • Como ela depende da carga (q) e do raio iônico ®;
  • Como usar a lei de Coulomb (campo e força elétrica) de modo bem simples.

Passo 2

Primeiro, o que é polarização de um ânion? Quando um cátion chega perto de um ânion, ele exerce um campo elétrico que “puxa” a nuvem eletrônica do ânion, distorcendo-a. Essa “força polarizante” é basicamente o quanto o cátion consegue deslocar os elétrons do ânion. Quanto maior essa distorção, mais covalente (e menos iônico) fica o enlace.

Passo 3

Agora, de onde vem a relação carga/raio?
  1. O campo elétrico gerado por um cátion puntiforme de carga E = q4pi varepsilon0,r^2 a uma distância densidade sim qtfrac43pi r^3, é, pela lei de Coulomb:
  1. Se o cátion é menor (r diminui), o campo fica muito maior, porque ele varia como .
  2. Se a carga aumenta ( passa de +1 para +2, +3…), também cresce linearmente com .
  3. Em termos de “densidade de carga” (carga/volume), você poderia usar
mas o que importa é: menor raio e maior carga → concentração maior de carga → campo mais intenso → maior capacidade de “puxar” elétrons do ânion.

Passo 4

Resumindo: quanto maior a razão carga/raio ( ou ), mais forte é o campo elétrico do cátion e mais ele consegue deformar a nuvem eletrônica do ânion. Logo, a sua força polarizante cresce junto com essa razão.

Resposta

A força polarizante de um cátion aumenta com sua razão carga-raio (ou densidade de carga) porque cargas maiores e raios menores geram campos elétricos mais intensos (pela lei de Coulomb), capazes de distorcer mais a nuvem eletrônica do ânion.

Exercícios relacionados