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Questão 128 do ENEM PPL 2021

2º dia · Ciências da Natureza · H24 · Química: Ligações iônica e metálica

Os compostos iônicos \ce{CaCO3} e \ce{NaCl} têm solubilidades muito diferentes em água. Enquanto o carbonato de cálcio, principal constituinte do mármore, é praticamente insolúvel em água, o sal de cozinha é muito solúvel. A solubilidade de qualquer sal é o resultado do balanço entre a energia de rede (energia necessária para separar completamente os íons do sólido cristalino) e a energia envolvida na hidratação dos íons dispersos em solução.

Em relação à energia de rede, a menor solubilidade do primeiro composto é explicada pelo fato de ele apresentar maior

  1. A
    atração entre seus íons.
  2. B
    densidade do sólido iônico.
  3. C
    energia de ionização do cálcio.
  4. D
    eletronegatividade dos átomos.
  5. E
    polarizabilidade do íon carbonato.
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Resolução comentada

A energia de rede é a energia necessária para separar os íons do cristal. Ela depende da força de atração eletrostática entre eles, dada pela lei de Coulomb: F = k\,\dfrac{q_1 q_2}{d^2}. Quanto maiores as cargas e menor a distância entre os íons, mais forte é a atração e maior é a energia de rede.

Compare os dois sais:

  1. \ce{NaCl}: íons \ce{Na+} e \ce{Cl-}, com cargas +1 e -1.
  2. \ce{CaCO3}: íons \ce{Ca^{2+}} e \ce{CO3^{2-}}, com cargas +2 e -2.

No carbonato de cálcio, o produto das cargas é 4, contra 1 no cloreto de sódio. A atração entre os íons é muito maior, então é preciso muito mais energia para separá-los.

Como a energia de hidratação dos íons não compensa essa energia de rede elevada, o sal fica praticamente insolúvel. Isso explica a menor solubilidade do \ce{CaCO3} em relação ao \ce{NaCl}.

As outras alternativas citam propriedades de átomos ou do sólido que não explicam a energia de rede: a energia de ionização se refere ao átomo isolado, e a densidade é apenas consequência do empacotamento. A causa direta é a atração entre os íons.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Ba densidade do sólido é consequência do empacotamento e não explica a energia necessária para separar os íons.
  • Ca energia de ionização é do átomo isolado e não mede a força de atração no retículo cristalino.
  • Da eletronegatividade dos átomos não é o fator que determina diretamente a energia de rede; o que conta é a atração entre as cargas dos íons.
  • Ea polarizabilidade do carbonato está ligada à deformação da nuvem eletrônica e não explica a diferença de energia de rede, que decorre das cargas dos íons.

Assunto: Ligações iônica e metálica.

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