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 O(De<a Hac=-142 kJ / mol), ela é absorvida quando ao íon O^-resultante é adicionado um outro elétron (para O-, De<a Hac=+780 kJ / mol ). Em vista da grande quantidade de energia necessária para formar o ion de óxido ( O^2- ), como se poderia explicar o fato de NaO ser inexistente, enquanto o Na2 O é um composto estável, bem comportado?

Passo 1

O enunciado tem duas partes. Primeiro, pede para comparar o ponto de fusão de NaCl e de MgS, sabendo que ambos cristalizam no arranjo do sal-gema. Segundo, dados
De<a Hac(O+e^-to O^-)=-142;kJ/mol,
De<a Hac(O^-+e^-to O^2-)=+780;kJ/mol,
pergunta por que não existe NaO estável, ao passo que Na2O 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 U de um cristal iônico segue aproximadamente
Upropto z^+,z^-r0,
onde z^+ e z^- são as cargas dos íons e r0 é a soma dos raios iônicos.
  • Em NaCl: z^+,z^-=1cdot(-1)=-1 e r0approx rNa^++rCl^-approx102 pm+181 pm=283 pm
  • Em MgS: z^+,z^-=2cdot(-2)=-4 e r0approx72 pm+184 pm=256 pm
    Como lvert z^+z^-rvert é quatro vezes maior em MgS e r0 é um pouco menor, a energia reticular de MgS é muito maior que a de NaCl. Ponto de fusão cresce com a energia reticular: assim, espera-se Tfus(MgS)>Tfus(NaCl).

Passo 3

Para entender o segundo ponto, montamos ciclos de Born–Haber simplificados:
Para NaO:
1. Sublimação de Na(s)toNa(g).
2. Ionização: Na(g)toNa^++e^-.
3. Dissociação parcial de 12,O2to O(g).
4. Só entra a primeira afinidade eletrônica: O(g)+e^-to O^- ( De<a H=-142).
5. Lattice energy de Na^+ + O^-to NaO(s), que é relativamente baixa pois z^+z^-=-1.
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 NaO não se forma.
Para Na2O:
1 3. Mesmos passos iniciais, mas agora precisamos de duas Na e de 12,O2.
4. Entramos com duas ionizações de Na.
5. Entramos com duas afinidades eletrônicas de O, cuja segunda custa +780.
6. A energia reticular de 2,Na^+ + O^2-to Na2O(s) é muito grande, pois z^+z^-=2cdot(-2)=-4 e r0 é pequeno. Essa grande energia reticular supera largamente o custo da segunda afinidade eletrônica e das ionizações, tornando a formação de Na2O exotérmica.

Resposta

( 1) MgS tem ponto de fusão maior, pois suas cargas iônicas são maiores ( 2 e -2) e seus íons são ligeiramente menores, resultando em energia reticular muito superior à de NaCl.
( 2) NaO não existe porque o lattice entre Na^+ e O^- não compensa os custos de ionização de Na e de afinidade eletrônica do oxigênio; já em Na2O a forte energia reticular entre Na^+ e O^2- é suficiente para incluir até a segunda afinidade eletrônica ( +780;kJ/mol) e ainda dar formação líquida exotérmica.

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