A afinidade eletrônica do cloro (
.mol-1) é maior que a afinidade eletrônica do flúor (
), no entanto o potencial de redução do flúor (
red
) é maior do que o potencial de redução do cloro
red
. Explique.
Passo 1
Beleza, vamos começar entendendo o que a questão está falando. A questão compara duas propriedades químicas: afinidade eletrônica e potencial de redução, entre o cloro e o flúor. A afinidade eletrônica mede a energia liberada quando um átomo ganha um elétron, enquanto o potencial de redução indica a tendência de uma substância ganhar elétrons durante uma reação redox. Vamos precisar entender como essas duas propriedades se relacionam e por que, apesar do cloro ter uma afinidade eletrônica maior, o flúor tem um potencial de redução maior.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre afinidade eletrônica. A afinidade eletrônica (AE) é a energia liberada quando um átomo no estado gasoso ganha um elétron para formar um ânion. Quanto mais negativa for o valor da AE, mais energia é liberada, indicando que o átomo tem uma maior tendência de ganhar um elétron. Na questão, a AE do cloro é
, enquanto a do flúor é
. Isso significa que, em termos de soltura de energia, o cloro mais gosta de ganhar um elétron do que o flúor.
Passo 3
Agora, vamos abordar o potencial de redução padrão (
). Esse valor mede a tendência de uma espécie química ganhar elétrons e ser reduzida em relação a outro agente oxidante. Quanto maior for o valor do potencial de redução, maior é a tendência da substância em ganhar elétrons. No caso, o flúor tem um potencial de redução de
, maior que o do cloro que é
. Isso indica que, mesmo com uma afinidade eletrônica menor, o flúor tem uma maior tendência a ganhar elétrons em reações redox.
Passo 4
Mas como explicar essa aparente contradição? A chave está no conceito de densidade eletrônica e no tamanho dos átomos. O flúor é um átomo menor que o cloro, o que significa que a densidade eletrônica ao redor do núcleo é maior. Isso torna os elétrons adicionados mais fortemente atraídos pelo núcleo do flúor, aumentando sua tendência a ganhar elétrons em um ambiente redox. Já o cloro, sendo maior, tem uma densidade eletrônica menor, mesmo que, isoladamente, sua afinidade eletrônica seja maior.
Passo 5
Além disso, em soluções aquosas, o flúor forma o íon fluoreto (
) que é altamente hidratado devido à sua alta densidade eletrônica e pequeno tamanho, estabilizando ainda mais o íon e aumentando o potencial de redução. O cloro, formando
, também é hidratado, mas sua maior massa atômica e menor densidade eletrônica resultam em um potencial de redução menor em comparação ao flúor.
Resposta
Apesar do cloro ter uma afinidade eletrônica maior, o flúor, por ser menor e ter maior densidade eletrônica, possui um potencial de redução padrão mais alto, tornando-o mais eficaz em ganhar elétrons nas reações redox.
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