Como calcular a força de atração entre íons

Escrito por jack brubaker | Traduzido por luiz neves
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Como calcular a força de atração entre íons
Compostos iônicos como o sal são mantidos juntos por forças coulômbicas (Jupiterimages/Pixland/Getty Images)

Quando metais e ametais formam compostos, os átomos do metal doam elétrons para os átomos do ametal. Os átomos metálicos então assumem cargas positivas, devido à perda de elétrons, enquanto os ametais assumem cargas negativas. Os químicos referem-se aos átomos carregados como "íons". Íons exibem força de atração por íons de carga oposta — daí o provérbio de que "os opostos se atraem" — a força de atração entre íons de cargas opostas, ou de repulsão entre íons de carga igual, segue a lei de Coulomb, expressa matematicamente como F = k * q1 * q2 / d^2, em que "F" representa a força de atração em newtons, "q1" e "q2" representam as cargas dos dois íons em coulombs, "d" representa a distância entre os núcleos dos íons e "k" é a constante de proporcionalidade, que equivale a 8,99 x 10^9 newton x metro quadrado por coulomb ao quadrado.

Nível de dificuldade:
Desafiante

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O que você precisa?

  • Tabela de íons comuns (veja na seção "Recursos")
  • Tabela de raios iônicos (veja na seção "Recursos")
  • Calculadora científica

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Instruções

  1. 1

    Pesquise na tabela as cargas do íons positivo e negativo do composto em questão. Fórmulas químicas, por convenção, trazem o íon positivo primeiro. No composto brometo de cálcio, ou CaBr2, por exemplo, o cálcio representa o íon positivo e apresenta uma carga de +2, enquanto o bromo retrata o íon negativo, com carga -1. Então, q1 = 2 e q2 = 1 na equação da lei de Coulomb.

  2. 2

    Converta as cargas dos íons para coulombs multiplicando cada carga por 1,9 x 10^-19. O cálcio +2 então terá uma carga de 2 * 1,9 x 10^-19 = 3.8 x 10^-19 coulombs, e o bromo exibirá uma carga de 1,9 x 10^-19 coulombs.

  3. 3

    Determine a distância entre os íons procurando-os na tabela de raios iônicos. Quando formam sólidos, os íons normalmente aparecem o mais próximos um do outro possível na tabela. A distância entre eles é então determinada adicionando o raio do íon positivo ao raio do negativo. No exemplo do brometo de cálcio, os íons Ca2+ apresentam um raio de cerca de 1 angstrom, enquanto os íons Br- têm raio próximo a 1,96 angstroms. A distância entre seus núcleos é então 1,00 + 1,96 = 3,96 angstroms.

  4. 4

    Converta a distância entre os núcleos dos íons para unidades métricas, multiplicando o valor em angstroms por 1 x 10^-10. Continuando o exemplo prévio, a distância de 3,96 angstroms se converte para 3,96 x 10^-10 metros.

  5. 5

    Calcule a força de atração de acordo com a fórmula F = k * q1 * q2 / d^2. Utilizando os valores previamente obtidos do brometo de cálcio e usando 8,99 x 10^9 como o valor de k, tem-se F = (8.99 x 10^9) * (3.8 x 10^-19) * (1.9 x 10^-19) / (3.96 x 10^-10)^2. Segundo as regras da ordem científica de operações, o quadrado da distância deve ser calculado primeiro, então F = (8,99 x 10^9) * (3,8 x 10^-19) * (1,9 x 10^-19) / (1,57 x 10^-19). Prosseguindo com a multiplicação e divisão, chega-se em F = 4,1 x 10^-9 newtons. Esse valor representa a força de atração entre os íons.

Dicas & Advertências

  • Números como 1,9 x 10^-19 representam notações científicas. Nesse caso, o número lê-se como "um ponto nove vezes dez elevado a menos 19". Você pode facilmente digitar esses valores em uma calculadora científica usando o botão de notação científica, normalmente rotulado como EE.

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