21.4 Na fase gasosa, a temperaturas elevadas, os metais alcalinos são encontrados como moléculas diatômicas. Os halogênios formam moléculas diatômicas à temperatura ambiente. Por que os alcalinos não?
Passo 1
O enunciado compara o comportamento dos halogênios (que formam
gasoso à temperatura ambiente) com o dos metais alcalinos (que só formam
no gás a temperaturas altas). O conteúdo envolve ligações químicas (energias de ligação) e conceitos de fase gasosa (pressão de vapor e energia térmica média). Para resolver, vamos comparar qualitativamente as energias de ligação de
e de
com a energia térmica disponível em torno de
, além de discutir as diferenças de natureza dessas ligações.
Passo 2
A fase gasosa de uma substância só existe em quantidade apreciável quando a energia térmica média
pode superar as forças que mantêm as moléculas unidas na fase condensada (líquido ou sólido). Em torno de
, temos
Para que se formem dímeros no gás, a energia de ligação
dessas moléculas precisa ser significativamente maior que
, de modo que elas não se dissociem imediatamente.
Passo 3
Nos halogênios típicos encontramos ligações em
com energias de dissociação da ordem de
Esses valores são muito maiores que
, garantindo que, mesmo em
, os halogênios existam como
estáveis no gás.
Passo 4
Já nos metais alcalinos em fase gasosa as energias de ligação de
são bem menores, por exemplo
Além disso, à temperatura ambiente quase não há átomos isolados de metal no gás (vapor de Na a
tem pressão de vapor praticamente zero), de modo que não se formam dímeros em quantidade observável. Só em altas temperaturas, onde o metal se vaporiza e
se torna comparável a essas energias, aparecem moléculas
.
Passo 5
Praticamente, a diferença eletrônica explica isso: halogênios
formam ligações covalentes
fortes e estáveis, enquanto alcalinos
formam ligações
muito mais fracas, exigindo calor para vaporizar o metal e formar dímeros gasosos.
Resposta
Os alcalinos não são encontrados como moléculas diatômicas à temperatura ambiente porque sua ligação
é fraca (energia de dissociação muito menor que a dos halogênios) e eles não geram vapor suficiente a
. Só em temperaturas elevadas, quando há átomos livres no gás e
supera a ligação fraca
, é que se formam dímeros de metais alcalinos.