Enunciado
Química - Young and Freedman - Vol 4- Ed: 12º - Capítulo 42.Exercícios - Ex. 2
Ligações iônicas. (a) Calcule a energia potencial elétrica para um íon e um íon , separados por uma distância igual a , a distância correspondente ao equilíbrio da molécula de . Considere os íons cargas puntiformes. (b) A energia de ionização do átomo de potássio é igual a . O átomo de bromo possui uma afinidade igual a . Use esses dados e o resultado do item (a) para estimar a energia de ligação da molécula de . Você espera que a energia de ligação real seja maior ou menor do que a energia que você estimou? Explique seu raciocínio.
Passo 1
(a) Quando a gente está calculando a energia potencial elétrica entre dois íons, temos que usar essa fórmula aqui:
E cada um desses íons temos um elétron a mais ou a menos, então as duas cargas são iguais a :
Agora vamos substituir os valores:
Vamos converter esse valor para elétrons-volt:
Passo 2
(b) O enunciado disse que a energia de ionização do potássio é .
Isso quer dizer que você precisa fornecer de energia para remover o elétron mais “solto” do átomo de potássio.
E também disse que a afinidade eletrônica do Bromo é . Isso quer dizer de energia são liberados quando o Bromo captura um elétron.
Ok, isso quer dizer que, quando os átomos estão muito longe um do outro, a energia necessária para ionizar os dois é:
Certo? Porque temos que dar de energia para roubar o elétron do potássio, e vamos ganhar quando dermos um elétron para o Bromo.
Passo 3
Mas a gente também calculou ali em cima que quando os íons estão a um do outro, existe uma energia potencial elétrica de entre eles.
Então a energia de ligação dos íons é:
Essa é a energia que você teria que fornecer para separar a molécula de nos dois átomos neutros e .
Passo 4
Quando a gente trata os dois íons como cargas puntiformes, estamos desconsiderando que existe alguma interação entre as nuvens eletrônicas dos dois íons.
Em outras palavras, eles tem algumas interações de “contato” que vão além do potencial relacionado à força elétrica!
Isso quer dizer que a energia potencial entre os dois íons deve ser um pouco maior (menos negativa) do que a nossa conta mostrou.
Vamos supor, por exemplo, que ao invés de , a energia potencial real fosse .
Nesse caso, teríamos que fornecer só , ao invés de para começar a separar a ligação. A energia potencial maior (menos negativa) dá uma energia de ligação menor!
Ou seja, a energia de ligação tende a se menor do que calculamos!
Resposta
(a) A energia potencial é .
(b) A energia de ligação é .