Questão 04. Considerando os seguintes compostos iônicos:
e
, indique qual deles apresenta maior energia de rede. E para o CaO e
?
Passo 1
O enunciado pede que eu compare a energia de rede (energia reticular) entre dois pares de sólidos iônicos:
-
e — indicar qual dos dois tem maior energia de rede; -
e — indicar qual dos dois tem maior energia de rede.
Informações dadas (diretas do enunciado): as fórmulas dos quatro compostos iônicos. Não foram dadas outras informações numéricas (raios iônicos, constantes etc.), portanto a comparação deve ser feita por argumentos qualitativos baseados nas propriedades iônicas (cargas e tamanhos dos íons).
Passo 2
O que é energia de rede e como a comparamos de forma prática. Vou explicar de forma didática e passo a passo.
A energia de rede é a energia liberada quando íons gasosos separados se juntam para formar um cristal iônico — mede a força da atração eletrostática no retículo. Uma forma simplificada e muito utilizada para comparar energias de rede qualitativamente é a dependência da atração coulombiana entre íons: quanto maior a atração entre cátions e ânions, maior (mais negativa, em valor absoluto) é a energia de rede.
Uma expressão simplificada (proporcionalidade) que captura os fatores principais é:
Expliquei cada símbolo:
-
,: energia de rede (valor absoluto; maior valor significa rede mais estável/forte). -
,: carga inteira do cátion (por exemplo para ). -
,: carga inteira do ânion (por exemplo para ). -
,: raio iônico do cátion (distância centro do cátion até a “superfície” do íon). -
,: raio iônico do ânion. - O denominador
representa a distância aproximada entre centros iônico no retículo (quanto menor essa distância, maior a atração).
Observações importantes (didáticas, para prova):
- O produto
mostra que cargas maiores aumentam muito a energia de rede (ex.: íons com ±2 aumentam energia em relação a ±1). - Se as cargas forem iguais entre dois compostos, a comparação cai para o fator de distância: menor soma de raios
=> maior energia de rede. - Existem fatores adicionais (constante de Madelung, coordenação, polarização) que também influenciam, mas para comparações simples e típicas de prova o critério carga × distância é o mais usado. Vou usar este critério e, quando relevante, mencionar efeitos de coordenação/polarizabilidade de forma breve.
Passo 3
Aplicando para
versus
: identificar cargas e o que muda entre os dois.
- Em ambos os compostos o cátion tem carga
e o ânion tem carga . Logo
é igual para os dois. Assim a diferença de energia de rede não vem das cargas (são iguais), vem da distância entre íons (ou seja, dos tamanhos iônicos e coordenação).
-
Agora olhar os tamanhos:
é muito menor que . O ânion é o mesmo nos dois compostos. Portanto a soma em é menor do que em (porque e é igual nos dois). -
Pelo critério
, com numerador igual e denominador menor para , concluímos que tem maior energia de rede que .
Intuição simples (estilo amigo): o cátion
é “pequeno e muito carregado” — atrai os
com força maior porque fica mais perto deles; o
é grande e espalha menos a atração.
Passo 4
Comentário sobre possível contra-argumento (coordenação / constantes de rede): é verdade que
e
podem ter arranjos cristalinos diferentes (o que afeta levemente a constante de Madelung), mas isso raramente vence o efeito do grande aumento de distância causado pela diferença substancial no tamanho de
. Para uma comparação de prova sem dados numéricos, o argumento pelo menor raio do cátion é o aceito.
Passo 5
Aplicando para
versus
: identificar cargas e tamanhos e comparar.
-
Cargas:
- Em
temos e . Então
- Em
temos e . Então
Já aqui você vê um fator importante: o produto de cargas emé o dobro do produto em . Isso por si só tende a dar a uma energia de rede muito maior (aproximadamente o dobro, em primeira aproximação), porque a atração coulombiana escala com o produto das cargas. - Em
-
Tamanhos iônicos:
-
é significativamente menor que (ânions com menor carga formal ou mais eletronegatividade tendem a ser menores que anions maiores e mais polarizáveis como ). Então em é menor do que em , o que aumenta ainda mais a energia de rede de em relação a .
-
-
Conclusão pelo critério:
Com numerador maior e denominador menor em
,
apresenta energia de rede substancialmente maior que
.
Intuição: íons com cargas maiores se atraem muito mais; além disso, oxigênio com carga
é menor que cloro com carga
, então tudo conspira para
ter rede muito mais forte.
Passo 6
Resumo final das comparações (para a hora da prova — frases curtas que você pode escrever rápido):
- Para sais do tipo
com diferentes, o menor cátion dá maior energia de rede (mesmas cargas → comparar tamanhos). Logo > . - Entre um óxido iônico e um cloreto do mesmo cátion, o óxido costuma ter energia de rede muito maior porque o íon negativo tem carga maior (
vs ) e é menor. Logo > .