O NaCl e o MgS cristalizam-se na estrutura do salgema. Para quais desses compostos se esperaria um ponto de fusão maior? Explique.
13) Apesar de a energia ser liberada quando um elétron é adicionado a um átomo de
, ela é absorvida quando ao íon
resultante é adicionado um outro elétron (para
). Em vista da grande quantidade de energia necessária para formar o ion de óxido (
), como se poderia explicar o fato de NaO ser inexistente, enquanto o
é um composto estável, bem comportado?
13) Apesar de a energia ser liberada quando um elétron é adicionado a um átomo de
Passo 1
O enunciado tem duas partes. Primeiro, pede para comparar o ponto de fusão de
e de
, sabendo que ambos cristalizam no arranjo do sal-gema. Segundo, dados
pergunta por que não existe
estável, ao passo que
é um sólido bem comportado. Vamos usar o conceito de energia reticular (modelo de Born–Landé) e o ciclo de Born–Haber para explicar.
Passo 2
A energia reticular
de um cristal iônico segue aproximadamente
onde
e
são as cargas dos íons e
é a soma dos raios iônicos.
- Em
: e - Em
: e
Comoé quatro vezes maior em e é um pouco menor, a energia reticular de é muito maior que a de . Ponto de fusão cresce com a energia reticular: assim, espera-se .
Passo 3
Para entender o segundo ponto, montamos ciclos de Born–Haber simplificados:
Para
:
. Sublimação de
.
. Ionização:
.
. Dissociação parcial de
.
. Só entra a primeira afinidade eletrônica:
(
).
. Lattice energy de
, que é relativamente baixa pois
.
O resultado líquido do ciclo dá entalpia de formação positiva (o lattice não compensa nem a ionização de Na nem a afinidade eletrônica), de modo que
não se forma.
Para
:
–
. Mesmos passos iniciais, mas agora precisamos de duas
e de
.
. Entramos com duas ionizações de Na.
. Entramos com duas afinidades eletrônicas de O, cuja segunda custa
.
. A energia reticular de
é muito grande, pois
e
é pequeno. Essa grande energia reticular supera largamente o custo da segunda afinidade eletrônica e das ionizações, tornando a formação de
exotérmica.
Resposta
(
)
tem ponto de fusão maior, pois suas cargas iônicas são maiores (
e
) e seus íons são ligeiramente menores, resultando em energia reticular muito superior à de
.
( )
não existe porque o lattice entre
e
não compensa os custos de ionização de Na e de afinidade eletrônica do oxigênio; já em
a forte energia reticular entre
e
é suficiente para incluir até a segunda afinidade eletrônica (
;kJ/mol) e ainda dar formação líquida exotérmica.
(