Julgue os itens: verdadeiro ou falso. Justifique a sua escolha.
( ) Íons (positivos ou negativos) são sempre atraídos pelas moléculas (neutras) de água.
( ) Íons (positivos ou negativos) são sempre atraídos pelas moléculas (neutras) de água.
Passo 1
O enunciado pede que eu julgue a frase como verdadeira ou falsa e justifique a escolha.
A frase é: “Íons (positivos ou negativos) são sempre atraídos pelas moléculas (neutras) de água.”
Informações relevantes do enunciado:
- Fala de íons (podem ser cátions ou ânions).
- Fala de moléculas de água, explicitamente chamadas de “neutras” (ou seja, sem carga total, mas possivelmente com distribuição de carga interna).
- Pede julgamento (verdadeiro/falso) com justificativa.
Passo 2
Vamos entender o que é a água do ponto de vista elétrico. A molécula de água tem uma distribuição de cargas desigual: o átomo de oxigênio é mais eletronegativo que os hidrogênios, então a nuvem eletrônica fica mais próxima do oxigênio. Isso gera cargas parciais:
- ao oxigênio atribui‑se uma carga parcial negativa, denotada
; - aos hidrogênios atribui‑se cargas parciais positivas, denotadas
.
Por isso a água é uma molécula polar e pode ser representada por um dipolo elétrico com momento dipolar
. O vetor
aponta da carga parcial positiva para a negativa (convenção física:
do positivo para o negativo).
Passo 3
Agora a interação entre um íon (carga
) e um dipolo elétrico (momento
) é governada uma energia de interação que, para um dipolo ideal e um ponto carga, pode ser escrita (em forma simplificada) como
onde:
-
é a energia potencial da interação (unidade de energia); -
é a carga do íon (positivo para cátion, negativo para ânion); -
é a magnitude do momento dipolar da molécula de água; -
é o ângulo entre e o vetor que une o centro do dipolo ao íon (ou, equivalentemente, o cosseno da orientação relativa); -
é a distância entre o íon e o dipolo; -
é a permissividade do vácuo (constante).
Explicação dessa fórmula em palavras simples:
- O sinal negativo mostra que, se o dipolo puder se orientar (isto é, escolher
que minimize ), ele tende a fazer ficar negativo — energia menor — o que corresponde a uma interação atrativa. - A molécula de água é livre para girar (exceto em situações muito restritas), então ela se orienta de modo que a região de carga oposta ao sinal do íon fique mais próxima. Assim:
- para um cátion (
) a ponta negativa do dipolo (oxigênio, ) se aproxima, fazendo e ; - para um ânion (
) a ponta positiva do dipolo (hidrogênios, ) se aproxima, e novamente .
- para um cátion (
Conclusão deste passo: termodinâmica e eletrostática preveem que a orientação do dipolo leva a uma energia de interação negativa (atração) tanto para cátions quanto para ânions.
Passo 4
Interpretação física e exemplos concretos (modo “sem fórmulas” para fixar):
- Um íon
em água será cercado por moléculas de água com o oxigênio (parte negativa) apontado para o íon — essa é a “cúpula” de solvatação/hidratação. Essa interação estabiliza o íon na solução. - Um íon
será cercado por moléculas de água com os hidrogênios (partes positivas) apontados para o ânion. - Esse arranjo forma camadas de solvatação (primeira camada bem orientada, camadas exteriores menos orientadas) e explica por que sais iônicos se dissolvem bem em água: a energia de solvatação compensa parte das forças que mantinham o cristal iônico unido.
Passo 5
Respostas a possíveis dúvidas ou objeções (por que a palavra “sempre” não estraga a afirmação):
- A frase diz “são sempre atraídos”. No contexto comum (íons em presença de moléculas de água líquida e à temperatura comum), isso é verdadeiro porque a água pode se orientar e criar interação íon‑dipolo atrativa.
- Há situações extremas a considerar:
- se a água estiver rigidamente presa e incapaz de reorientar (por exemplo, em um sólido muito cristalizado ou sob campos externos muito fortes), a orientação que minimiza a energia pode não ocorrer rapidamente — então a atração efetiva pode ser reduzida. Mas isso é um caso especial e não típico.
- em escalas ultracurtas e instantâneas, forças de repulsão de curto alcance (por exemplo, repulsão de núcleos ou sobreposição eletrônica se a distância for muito pequena) podem dominar; mas quando falamos de interação eletrostática e de solvatação em química/física, a tendência geral é de atração por orientação do dipolo.
- se a “molécula de água” estivesse extremamente distante (
), a interação se torna desprezível, mas não deixa de ser, em princípio, atrativa quando a orientação correta é permitida.
- Outro ponto: mesmo moléculas neutras não polares podem ser atraídas por íons via indução de dipolo (força íon‑induzido dipolo). Então a água (que já é polar) não é a única que pode ser atraída por íons — mas para água especificamente, a atração é especialmente forte justamente por causa do seu dipolo.
Passo 6
Resposta curta e final com a justificativa resumida:
- Em condições usuais (água líquida onde as moléculas podem girar), tanto cátions quanto ânions são atraídos pelas moléculas de água por interação íon‑dipolo: as moléculas se orientam de modo que a região de carga oposta ao íon fique mais próxima, tornando a interação atrativa.
Resposta
Verdadeiro