Com base no ciclo de Born-Haber, explique como a energia de rede influencia a estabilidade dos compostos iônicos.
Passo 1
O enunciado pede para usar o ciclo de Born–Haber e entender como a energia de rede afeta a estabilidade de sais iônicos. O conteúdo envolve termodinâmica de compostos iônicos, em particular o conceito de energia de rede
dentro do ciclo de Born–Haber, e como esse termo contribui para a entalpia de formação e, portanto, para a estabilidade do composto.
Passo 2
Primeiro, vale definir o que é energia de rede. A energia de rede é a variação de entalpia associada à formação de um mol de sólido iônico a partir de íons gasosos separados:
Grosso modo, quanto mais negativa for
, mais forte é a atração eletrostática entre os íons e mais energia é liberada ao formar o retículo cristalino.
Passo 3
No ciclo de Born–Haber, a entalpia de formação
do sal iônico é obtida somando várias etapas:
- Subli
mação do metal sólido em átomos gasosos. - Dissociação de
em átomos se for halogênio . - Ionização do átomo metal para formar
. - Ganho de elétron pelo haleto para formar
. - Formação do sólido iônico a partir dos íons gasosos
.
Essas etapas obedecem à relação:
Passo 4
Note que todos os termos à esquerda do sinal de “+
” costumam ser positivos (endotérmicos), exceto o
(afinidade eletrônica), e apenas a energia de rede é intensamente exotérmica. Para que
seja suficientemente negativa (formação espontânea ou favorável), é essencial que
seja muito exergônico. Em outras palavras, uma energia de rede alta (mais negativa) compensa todos os custos das etapas anteriores e estabiliza o composto iônico.
Passo 5
Os principais fatores que aumentam a magnitude de
(tornando-o mais negativo) e, assim, promovem maior estabilidade são:
1. Cargas iônicas elevadas: De acordo com a lei de Coulomb, o potencial elétrico cresce com o produto . Íons com cargas maiores liberam mais energia ao se aproximar.
2. Raios iônicos pequenos: Íons menores permitem distância de separação menor e atração mais forte
.
Logo, sais cujos íons têm altas cargas e pequenos raios apresentam energias de rede muito negativas e, por isso, são termos fortemente estáveis.
1. Cargas iônicas elevadas: De acordo com a lei de Coulomb, o potencial elétrico cresce com o produto
2. Raios iônicos pequenos: Íons menores permitem distância de separação
Logo, sais cujos íons têm altas cargas e pequenos raios apresentam energias de rede muito negativas e, por isso, são termos fortemente estáveis.
Resposta
A energia de rede, por ser a principal contribuição exotérmica no ciclo de Born–Haber, determina quão negativa será a entalpia de formação global. Quanto mais negativa for
(isto é, quanto mais forte for a atração eletrostática entre íons), maior será a compensação dos custos endotérmicos das outras etapas e, consequentemente, maior a estabilidade do composto iônico.