Explique por que a densidade dos hidretos iônicos ou salinos é maior e a densidade dos hidretos metálicos é menor que a do correspondente metal de que são formados.
Passo 1
O enunciado pede para entendermos por que, ao formar hidretos, os compostos iônicos (ou salinos) acabam tendo densidade maior que o metal puro, enquanto os hidretos ditos “metálicos” ficam com densidade menor. O conteúdo envolve a definição de densidade, o tipo de ligação (iônica versus metálica) e como muda o empacotamento cristalino quando o hidrogênio entra na estrutura do metal.
Passo 2
Lembrando a definição de densidade:
Quando um metal
forma um hidreto, adiciona-se massa de
mas também o volume
da rede cristalina se altera. O comportamento de
é o que vai determinar se
aumenta ou diminui.
Passo 3
Nos hidretos iônicos (por exemplo
,
) o hidrogênio torna-se
e o metal vira cátion
. As estruturas costumam ser do tipo NaCl (ou antifluorita, rutile etc.), em que:
- O íon
tem raio iônico moderado , e o cátion metálico geralmente tem raio menor do que seu raio atômico no metal puro. - A distância média M–H na rede iônica fica menor do que a distância M–M no metal original.
Como resultado, o volume unitáriodo cristal não cresce tanto ao receber os ânions , mas a massa aumenta em (ou ) por átomo de hidrogênio. Portanto, resulta num valor de densidade maior que em puro.
Passo 4
Nos hidretos metálicos (por ex.
,
) o hidrogênio fica em sítios intersticiais como átomos neutros ou levemente carregados
, sem formar rede iônica. Esses átomos de hidrogênio encaixam-se em sítios octaédricos ou tetraédricos da malha metálica e forçam a expansão do retículo cristalino. Essa expansão típica do volume unitário (
a
por átomo de H) é maior, em termos relativos, do que o acréscimo de massa que cada átomo de hidrogênio representa. Logo,
cai e a densidade do hidreto metálico fica abaixo da densidade do metal original.
Resposta
A densidade dos hidretos iônicos aumenta porque a criação de íons
e
leva a distâncias inter iônicas menores e, portanto, a um volume que só cresce pouco diante do acréscimo de massa. Já nos hidretos metálicos, o hidrogênio intersticial provoca expansão significativa da malha metálica, fazendo o volume crescer mais que a massa adicionada e, assim, diminuindo a densidade.