Por Jack Brubaker
Atualizado em 24 de março de 2022

Quando metais e não metais formam compostos, os átomos metálicos doam elétrons aos átomos não metálicos. Os átomos metálicos tornam-se íons carregados positivamente, enquanto os átomos não metálicos tornam-se íons carregados negativamente. Cargas opostas se atraem, uma relação quantificada pela lei de Coulomb:

F =k \frac{q_1 q_2}{d^2}

Aqui, F é a força de atração em Newtons, q_1 e q_2 são as cargas iônicas em coulombs, d é a distância entre os núcleos dos íons em metros, e k é a constante de Coulomb (8,99 × 10 ⁹ N·m²/C²).

Etapa 1 – Identificar cargas iônicas

Consulte uma tabela de íons comuns para determinar as cargas das espécies positivas e negativas no composto. As fórmulas químicas listam o cátion primeiro. Por exemplo, em brometo de cálcio (CaBr₂ ), o cálcio é o cátion com carga de +2, enquanto o bromo é o ânion com carga de –1. Assim, q₁ =2 e q₂ =1 (em unidades de carga elementar).

Etapa 2 – Converter cobranças em Coulombs

Multiplique cada carga pela carga elementar (1,602 × 10 ^–19 C). O íon cálcio carrega 2 × 1,602 × 10 ^–19 =3,204 × 10 ^–19 C, enquanto o íon brometo carrega 1 × 1,602 × 10 ^–19 =1,602 × 10 ^–19 C.

Etapa 3 – Determinar a distância interiônica

Use uma tabela de raios iônicos para encontrar os tamanhos dos íons. Nos sólidos, os íons ocupam posições que minimizam sua separação, de modo que a distância é igual à soma dos raios. Para Ca ²⁺ (≈1,00 Å) e Br ^– (≈1,96 Å), a separação nuclear é 1,00 + 1,96 =3,96 Å.

Etapa 4 – Converter distância em metros

Converta angstroms em metros multiplicando por 1 × 10 ^–10 . Assim, 3,96 Å =3,96 × 10 ^–10 m.

Etapa 5 – Calcule a Força

Insira os valores na equação de Coulomb:

F =(8,99 × 10 ⁹ ) × (3,204 × 10 ^–19 ) × (1,602 × 10 ^–19 ) ÷ (3,96 × 10 ^–10 ) ²

Primeiro eleve a distância ao quadrado:(3,96 × 10 ^–10 ) ² =1,57 × 10 ^–19 m². Realizar a multiplicação e divisão resulta em F ≈ 4,1 × 10 ^–9 N. Esta é a magnitude da força atrativa entre os íons cálcio e brometo na rede cristalina.

Ferramentas necessárias

• Tabela de referência de íons comuns
• Tabela de referência de raios iônicos
• Calculadora científica capaz de notação científica

TL;DR (muito longo; não li)

Notação científica como 1,9 × 10 ^–19 significa “um vírgula nove vezes dez elevado a menos dezenove”. Insira esses valores diretamente em uma calculadora científica usando o botão EE.