Enunciado
Física - Halliday - Vol 3- Ed: 4º - Capítulo 23.Exercícios e Problemas - Ex. 35
Nos cristais de cloreto de césio, os íons de césio, , estão nos oito vértices de um cubo, com um íon de cloro, , no centro (Fig. 21-35). A aresta do cubo tem . Os íons possuem um elétron a menos (e, portanto, uma carga ) e os íons possuem um elétron a mais (e, portanto, uma carga - e). (a) Qual é o módulo da força eletrostática exercida sobre o 0 í pelos íons situados nos vértices do cubo? (b) Se um dos íons está faltando, dizemos que o cristal possui um defeito; qual é o módulo da força eletrostática exercida sobre o íon pelos íons restantes?
Passo 1
E aí galerinha, vamos destruir essa questão comigo? Vamos láaaa!
(a) Os íons de césio situados nos vértices do cubo exercem forças sobre o íon de cloro situado no centro do cubo. As forças são atrativas e as direções coincidem com as diagonais do cubo. Para cada íon de césio existe outro situado na mesma diagonal. Como esses pares de íons estão à mesma distância do íon de cloro e exercem forças de sentidos opostos, todas as forças se cancelam e a força resultante a que os íons de cloro estão submetidos é zero.
Passo 2
(b) Em vez de remover um íon de césio, vamos supor que existe uma carga adicional na posição de um dos íons de césio, o que equivale, do ponto de vista elétrico, a remover o íon. Como a resultante das forças que os oito íons de césio exercem sobre o íon de cloro é zero, só é necessário considerar a força exercida pela carga adicional. comprimento da diagonal de um cubo é próton . em que é o comprimento da aresta do cubo. Assim, a distância entre o centro do cubo e uma aresta é e a força exercida pela carga adicional é
Como a carga adicional e o íon de cloro são negativos, a força é repulsiva. Isso significa que o íon de cloro se afasta do vértice que não contém um íon de césio.
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Resposta
a. todas as forças se cancelam e a força resultante a que os íons de cloro estão submetidos é zero.
b.