Considere os dados:
a) explique porque a entalpia de rede do
difere da do
b) explique porque a entalpia de hidração dos cátions e dos ânions são exotérmicas. Explique a tendência dos valores de entalpia de hidratação;
c) use os valores de entalpia de rede e de entalpia de hidratação e calcule a entalpia de solução para os dois hidróxidos.
d) explique porque o hidróxido de bário é mais solúvel que o hidróxido de magnésio.
e) desenhe o ciclo de Born-Haber para a dissolução do hidróxido de magnésio.
a) explique porque a entalpia de rede do
b) explique porque a entalpia de hidração dos cátions e dos ânions são exotérmicas. Explique a tendência dos valores de entalpia de hidratação;
c) use os valores de entalpia de rede e de entalpia de hidratação e calcule a entalpia de solução para os dois hidróxidos.
d) explique porque o hidróxido de bário é mais solúvel que o hidróxido de magnésio.
e) desenhe o ciclo de Born-Haber para a dissolução do hidróxido de magnésio.
Passo 1
O enunciado pede análise termodinâmica de dois hidróxidos, envolvendo entalpia de rede, entalpia de hidratação e entalpia de solução, além de explicar solubilidade e desenhar o ciclo de Born–Haber. O conteúdo é termodinâmica de soluções iônicas e envolve uso de entalpias de rede e hidratação para obter a entalpia de solução.
Passo 2
A entalpia de rede de um sal depende da intensidade da atração entre os íons no retículo cristalino, descrita pela lei de Coulomb. Como
tem raio iônico muito menor que
, a densidade de carga de
é maior, gerando interações iônicas mais fortes com
. Logo,
tem entalpia de rede mais negativa (mais intensa) que
.
A hidratação de íons é sempre exotérmica porque, ao dissolver, as moléculas de água orientam dipolos em torno de cada íon, formando ligações de força eletrostática que liberam energia. Íons menores ou com maior carga atraem as moléculas de água com mais força, resultando em valores mais negativos de . Por isso
kJ mol
é mais negativo que
kJ mol
.
A hidratação de íons é sempre exotérmica porque, ao dissolver, as moléculas de água orientam dipolos em torno de cada íon, formando ligações de força eletrostática que liberam energia. Íons menores ou com maior carga atraem as moléculas de água com mais força, resultando em valores mais negativos de
Passo 3
Para cada sal, a entalpia de solução é
No caso de
:
No caso de
:
Passo 4
Como
é fortemente negativo, a dissolução é termodinamicamente mais favorável; para
é ligeiramente positivo, dificultando a dissolução. Assim,
é mais solúvel que
.
Passo 5
O ciclo de Born–Haber para dissolver
pode ser descrito por estas etapas:
(cada
)
Resposta
a) Porque
é muito menor que
, gerando interações iônicas no retículo mais fortes e, portanto, maior (mais negativa) entalpia de rede para
.
b) A hidratação é exotérmica pois a água se organiza ao redor dos íons, liberando energia. Íons menores e com maior carga (como ) têm hidratação mais exotérmica.
c) ;\quad
.
d) é mais solúvel porque sua dissolução é exergônica do ponto de vista entálpico (
) e sua entalpia de rede é menor.
e) O ciclo de Born–Haber está descrito no Passo , mostrando quebra da rede (endo) e hidratação dos íons (exo).
b) A hidratação é exotérmica pois a água se organiza ao redor dos íons, liberando energia. Íons menores e com maior carga (como
c)
d)
e) O ciclo de Born–Haber está descrito no Passo