1. Muitos compostos exibem fórmula \mathrm{MX}_{2} e cristalizam em camadas, outros podem formar estruturas de óxidos duplos. Explique estes tipos de estruturas e exemplifique

Passo 1

O enunciado fala de compostos binários do tipo \mathrm{MX}_2 que cristalizam em camadas e de compostos ternários “óxidos duplos” com duas espécies de cátions. O conteúdo é cristalografia de sólidos iônicos: empacotamento de anions, coordenação de cátions e diferentes arranjos entre si.

Passo 2

Em compostos \mathrm{MX}_2 lamelares (dicloretos ou dissulfetos, por ex.) os ânions X^{2-} formam camadas empacotadas (hcp ou ccp) e os cátions M^{2+} ocupam apenas metade dos sítios octaédricos entre duas camadas sucessivas.
  • No tipo “ CdI_2” (empacotamento hexagonal hcp de I^{–}) o empilhamento de camadas é AB AB e cada M^{2+} fica em coordenação octaédrica regular.- No tipo “ CdCl_2” (empacotamento cúbico ccp de Cl^{–}) o empilhamento é ABC ABC, mas de novo só metade dos octaédricos são ocupados.
    Exemplos típicos: \,MoS_2, TiS_2, \,CdI_2, \,CdCl_2.

Passo 3

Em óxidos duplos há dois tipos de cátions A e B na rede de O^{2-}. Dois arranjos clássicos:
  1. Spinél AB_2O_4: o oxigênio forma empacotamento cúbico (ccp) e os cátions A^{2+} ocupam sítios tetraédricos enquanto B^{3+} preenchem octaédricos.
  2. Perovskita ABO_3: o oxigênio fica em arranjo cúbico simples (pc) ou distortado, B^{4+} em octaedros centrados e A^{2+} em coordenação dodecaédrica.
    Exemplos:
    • Spinél normal MgAl_2O_4 e óxido magnético Fe_3O_4 (spinél inverso).
    • Perovskita CaTiO_3, SrTiO_3 e ilmenita FeTiO_3 (estrutura similar à coríndon com ordenação dos cátions).

Passo 4

A grande diferença é que em \mathrm{MX}_2 lamelar você tem apenas um cátion em clivagem fácil entre camadas de ânions, conferindo maciez e anisotropia, enquanto em óxidos duplos a rede de O^{2-} é contínua em 3D e os dois cátions se organizam em sítios diferentes, dando propriedades magnéticas, elétricas ou catódicas ajustáveis.

Resposta

Compostos \mathrm{MX}_2 (ex.: MoS_2, TiS_2, CdI_2, CdCl_2) formam estruturas lamelares onde camadas de ânions empacotados hcp ou ccp isolam as camadas de cátions em sítios octaédricos (tipos CdI₂ e CdCl₂). Óxidos duplos (ex.: spinél MgAl_2O_4, Fe_3O_4; perovskita CaTiO_3, ilmenita FeTiO_3) têm rede de O^{2-} contínua em 3D e dois cátions A e B em sítios tetraédricos e octaédricos, resultando em estruturas cúbicas ou levemente distorcidas.

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