As substâncias iônicas
e ScN são isoeletrônicas (têm o mesmo número de elétrons). Examine as energias de rede para cada uma destas substâncias e explique a tendência observada.
Composto | Energia de rede
|
---|---|
KF | 808 |
CaO | 3414 |
ScN | 7547 |
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício que fala sobre três substâncias iônicas: KF, CaO e ScN. Todas elas têm o mesmo número de elétrons, ou seja, são isoeletrônicas. A questão pede pra gente analisar as energias de rede dessas substâncias e explicar a tendência que observamos. Para resolver isso, vamos precisar entender o que é energia de rede e como ela se relaciona com as cargas dos íons e seus tamanhos.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é energia de rede. Energia de rede é a quantidade de energia que é liberada quando íons gaseificados se juntam para formar um sólido iônico. Quanto maior a energia de rede, mais estável é o composto iônico.
Passo 3
Agora, vamos olhar para as fórmulas dos compostos: KF, CaO e ScN. Cada um desses compostos é formado por íons com diferentes cargas:
- KF é formado por K⁺ e F⁻.
- CaO é formado por Ca²⁺ e O²⁻.
- ScN é formado por Sc³⁺ e N³⁻.
Passo 4
A energia de rede depende principalmente das cargas dos íons e dos seus tamanhos. Segundo a Lei de Coulomb, a energia de interação entre dois íons é diretamente proporcional ao produto das cargas dos íons e inversamente proporcional à distância entre eles. Ou seja:
Onde
é a energia de rede,
e
são as cargas dos íons, e
é a distância entre eles.
Passo 5
Como todos os compostos são isoeletrônicos, eles têm o mesmo número de elétrons, mas as cargas dos íons variam:
- Em KF, as cargas são +1 e -1.
- Em CaO, as cargas são +2 e -2.
- Em ScN, as cargas são +3 e -3.
De acordo com a fórmula da Lei de Coulomb, quanto maiores as cargas dos íons, maior será a energia de rede.
Passo 6
Além disso, íons com cargas maiores tendem a ser menores em tamanho devido à maior atração entre os prótons e elétrons. Menores tamanhos dos íons resultam em menor distância
, o que também aumenta a energia de rede segundo a mesma fórmula.
Passo 7
Então, juntando tudo:
- KF tem as menores cargas (+1 e -1), resultando na menor energia de rede.
- CaO tem cargas intermediárias (+2 e -2), resultando em uma energia de rede maior que a do KF.
- ScN tem as maiores cargas (+3 e -3), levando à maior energia de rede entre os três.
Resposta
A energia de rede aumenta conforme aumentam as cargas dos íons e diminuem seus tamanhos. Por isso, KF apresenta a menor energia de rede (808 kJ/mol), seguido de CaO (3414 kJ/mol) e ScN tem a maior energia de rede (7547 kJ/mol).
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