Energia reticular

RKA21MC - Olá, meu amigo(a), tudo bem com você? Seja muito bem-vindo(a) a mais um vídeo da Khan Academy Brasil. Neste vídeo, vamos conversar sobre a energia de rede, mas antes de conversar sobre isso, é importante relembrar de algo com o que você já deve estar familiarizado(a), que é a lei de Coulomb, que talvez seja uma das leis mais importantes da eletrostática, afinal é a lei de Coulomb que nos mostra como as cargas serão atraídas ou repelidas umas pelas outras. De uma forma simplificada, podemos dizer que a lei de Coulomb diz que a intensidade ou magnitude da força entre as partículas carregadas é proporcional ao produto entre as cargas das partículas carregadas, em que q₁ é a carga de uma das partículas carregadas que pode ser quem sabe um íon, e q₂ vai ser a carga da outra partícula carregada, que pode ser um outro íon. Ah, e isso dividido por r². Se estamos falando sobre íons, r vai ser a distância entre os seus núcleos. Caso as cargas tenham sinais diferentes, a força vai ser atrativa, e caso as cargas tenham sinais iguais, a força será repulsiva. Enfim, nós podemos usar a lei de Coulomb para pensar sobre os compostos iônicos, e para isso vamos pegar um exemplo aqui de um dos compostos iônicos mais comuns em nossa vida diária, que é o sal de cozinha. O sal de cozinha O cloreto de sódio, inclusive já falamos sobre ele em outros vídeos. O cloreto de sódio é constituído por cátions de sódio, ou seja, temos um Na⁺ aqui. Não se esqueça que o sódio é um elemento do grupo 1, então é muito retirar um elétron dele. Ao fazer isso, ele fica carregado positivamente. Temos também aqui um ânion cloreto, ou seja, um Cl⁻. O cloro é um elemento do grupo 7, sendo assim ele deseja muito obter um elétron extra para ter oito elétrons de valência em sua camada mais externa, então é muito provável que ele pegue um elétron aqui de um sódio, com isso ele vai acabar ficando carregado negativamente. Devido a essa diferença no sinal das cargas, esses dois personagens serão atraídos um pelo outro. Observe, eles possuem cargas opostas e, quando você tem um monte de sódio cloro juntos, você terá uma estrutura que se parece com algo assim. Na química, chamamos isso de rede, mas na linguagem do dia a dia, você pode associar a coisas como treliças, como uma espécie de padrão cruzado como esse. Na química, quando estamos falando sobre uma rede, estamos falando sobre uma estrutura tridimensional de átomos, ou uma estrutura tridimensional de íons que têm um padrão repetitivo para eles, e você pode ver isso aqui. Em vídeos futuros, nós entraremos em mais detalhes sobre as estruturas de rede, mas você pode ver nessa foto que os roxos são os cátions de sódio, e os verdes são os ânions cloreto. Agora, por que os cátions de sódio são tão pequenos? Como você pode ver isso na tabela periódica dos elementos, conforme você vai para a direita o raio diminui, mas o que está acontecendo é que quando o sódio perde o elétron mais externo, seus elétrons ficam com a configuração eletrônica do gás nobre neon, sendo assim ele acaba perdendo a sua terceira camada e acaba ficando menor. Ah, e não é só por perder a terceira camada. Como ele tem 11 prótons, teremos uma atração muito mais intensa nesses elétrons da segunda camada. Da mesma forma, o cloro vai ganhar um elétron, então ele vai ter uma configuração eletrônica do gás nobre argônio. Portanto, ele vai ficar maior. Você se lembra que quando falamos sobre as ligações covalentes nós falamos sobre a energia de ligação? Ou seja, a energia necessária para separar os átomos que estão formando as ligações covalentes? Então, existe uma noção semelhante aqui para as ligações iônicas como essa, que nesse caso é a energia de rede. Mas o que é a energia de rede? É a energia necessária para separar os íons de forma que eles fiquem infinitamente distantes um do outro. A energia de rede é normalmente medida em quilojoules por mol, que também é a unidade de medida da energia de ligação, afinal a ideia aqui é a mesma, exceto que a energia de rede é a energia necessária para quebrar uma rede de íons, enquanto que a energia de ligação normalmente está associada com as ligações covalentes. Agora eu gostaria de lhe fazer uma pergunta: O que vai ter maior energia de rede? É o cloreto de sódio ou... vamos escolher outra coisa aqui. Digamos que seja o cloreto de rubídio. Qual dos dois terá uma energia de rede mais alta? Qual dos dois vai exigir mais energia para separar os íons? Para nos ajudar com isso, eu vou colocar novamente aqui a tabela periódica dos elementos. O cloreto de rubídio é feito com o cátion de rubídio em vez de um cátion de sódio, então temos um Rb⁺, e claro, um Cl⁻. E qual é a diferença aqui? Bem, o ânion é o mesmo em ambos os casos, porém quando você olha que para o rubídio e para o sódio, percebe que quando o rubídio perder um elétron ele vai ter uma estrutura eletrônica do gás nobre criptônio, já o sódio, ao perder um elétron vai ficar com uma estrutura eletrônica do neon, portanto o cátion de sódio é menor. E o que isso nos diz? Bem, vamos circular esse aqui porque esse aqui é menor. Quando temos algo menor, mas temos cargas semelhantes, temos aqui +1 e -1, essas são as cargas entre os dois íons, mas agora temos um raio menor entre os núcleos porque o sódio é menor que o rubídio. Quando o raio diminui a força aumenta, então vamos ter aqui forças de Coulomb mais intensas em uma rede de cloreto de sódio do que em uma rede de cloreto de rubídio. Pelo fato de a força de atração ser mais forte, vai ser necessário mais energia para separá-los, então por isso teremos uma energia de rede maior. A energia de rede é maior para o cloreto de sódio do que para o cloreto de rubídio. Que tal a gente pensar em um outro composto iônico agora? Vamos pensar aqui sobre o fluoreto de magnésio, MgF₂. Isso é feito de um cátion de magnésio, que tem uma carga positiva 2+, e dois ânions de flúor. Na verdade a gente tem um monte de flúor aqui formando uma rede entre essas coisas, então a gente vai pensar apenas no magnésio, nesse magnésio com uma carga 2+, e nesse flúor. Sendo assim, a fim de treinar um pouco sobre essa ideia da energia de rede, vamos tentar descobrir qual tem maior energia de rede. Vamos comparar o fluoreto de magnésio com que acabamos de ver, tá bom? Bem, magnésio tem uma carga maior do que esses cátions, então olhando aqui para o magnésio com uma carga 2+, a gente percebe logo de cara que ele tem um valor de carga maior que os cátions que vimos antes. Mas agora em relação ao flúor, apesar de ele ter uma carga igual, ele é menor que o cloro. Podemos ver isso olhando aqui na tabela periódica dos elementos novamente. O flúor é menor que o cloro e mesmo se você adicionar um elétron aqui para ambos, o flúor ainda será menor. Agora olhando aqui para o magnésio, quando você tira dois elétrons dele, ele vai ficar com a configuração eletrônica do neon, mas ele vai puxar ainda mais os elétrons da segunda camada, porque ele tem 12 prótons, enquanto o sódio tem apenas 11. Então, o que vemos aqui não é apenas que o magnésio tem uma carga positiva maior do que o cátion de sódio, como também ele será menor que o sódio, e o flúor tem uma carga parecida com a do cloro, porém ele é menor que o cloro. Portanto, teremos uma carga maior, pelo menos para o magnésio, e teremos raios menores. Então, em relação ao fluoreto de magnésio, as forças de Coulomb entre os íons e a rede são ainda mais intensas, e com isso a energia de rede, a energia necessária para separá-los, vai ser maior também. Então, olhando aqui para os três que acabamos de observar, a energia de rede será maior para o fluoreto de magnésio seguida pelo cloreto de sódio, e por último teremos o cloreto de rubídio. Enfim, meu amigo(a), eu espero que você tenha compreendido tudo direitinho que conversamos aqui, e mais uma vez eu quero deixar para você um grande abraço e até a próxima!