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?
- O campo elétrico gerado por um cátion puntiforme de carga
a uma distância é, pela lei de Coulomb:
- Se o cátion é menor (r diminui), o campo
fica muito maior, porque ele varia como . - Se a carga
aumenta ( passa de +1 para +2, +3…), também cresce linearmente com . - 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.