USP – Lista de Química Geral – Ligações Químicas. Questão 2.8. Modificada.
A energia do retículo cristalino de um composto iônico é a energia liberada quando os íons em estado gasoso são agrupados para formar um cristal. Seguem os valores de energia do retículo cristalino de alguns fluoreto:
Seguem valores de energia do retículo cristalino de alguns sais de potássio:
Compare os valores e explique as diferenças nos dois grupos.
Passo 1
Dá uma olhada aí na fórmula da energia do retículo cristalino:
Tirando as constantes e o fator de repulsão (), dois fatores regem o módulo da energia liberada na formação dos sólidos iônicos: a carga dos íons e a distância entre eles.
Quanto maior o valor das cargas ( e ), mais energia é liberada pela formação do sólido iônico. Quanto maior a distância entre o cátion e o ânion (), menos energia é liberada pela formação do sólido.
Quanto mais energia é liberada, mais estável é o sólido, maior a tendência dele se formar e mais intimamente os íons estão ligados na estrutura sólida.
Passo 2
Na primeira tabela, os três sais tem o ânion fluoreto (F-) em comum.
Já os cátions são, respectivamente, , e .
Quem tem carga maior atrai mais o ânion e gera uma ligação iônica mais forte. Por isso a ligação do fluoreto com o cátion de alumínio é mais forte que a ligação com o cátion de magnésio, que é mais forte que a ligação com o cátion do sódio.
Na fórmula da energia do retículo cristalino, um maior leva a um maior valor (mais negativo) de .
Além disso, os três elementos estão no mesmo período da tabela periódica. Com maior , o terá o menor raio iônico, seguido pelo e depois pelo .
Raios maiores geram maiores valores de (que é a soma do raio do cátion com o raio do ânion), que é inversamente proporcional ao módulo de .
Aqui, o raio iônico dos cátion e suas cargas levam às diferenças de valores de observadas na primeira tabela.
Passo 3
Já na segunda tabela, todos os ânions tem a mesma carga (-1).
Por isso o fator determinante é o raio iônico.
Os quatro ânions são de elementos da família 17, os halogênios: , , , .
Em uma mesma família, conforme o período aumenta, aumenta o número de níveis da eletrosfera preenchidos e, por isso, o tamanho do átomo/íon também aumenta.
Assim:
Como as ligações iônicas são de origem eletrostática, quanto maior a distância entre os íons, menor a força da ligação.
Por isso os ânions menores geram ligações iônicas mais fortes e consequentemente maior liberação de energia na formação do sólido iônico.