( 6 pontos) Um químico precisa escolher entre seis materiais diferentes para utilizar em um forno que opera em altas temperaturas. Com base nos fatores que contribuem para as entalpias de rede, coloque o \mathrm{LiF}, \mathrm{CaO}, \mathrm{RbCl}, \mathrm{AIN}, \mathrm{NiO} e CsI, todos da mesma estrutura, em ordem crescente de energia de rede. Explique.

Passo 1

O enunciado pede para ordenar os compostos \mathrm{LiF}, \mathrm{CaO}, \mathrm{RbCl}, \mathrm{AlN}, \mathrm{NiO} e \mathrm{CsI} em ordem crescente de energia de rede. O conteúdo envolvido é a teoria de energia de rede iônica, que mostra que a energia de rede \;U;aumenta se os módulos das cargas iônicas \;z_{+} e \;z_{-} forem maiores e diminui se a soma dos raios iônicos \;(r_{+}+r_{-}) for maior. Em outras palavras,
U\propto \frac{z_{+}\,z_{-}}{r_{+}+r_{-}}.

Passo 2

Primeiro, agrupamos os sais pelo produto das cargas \;z_{+}z_{-}: \mathrm{AlN} tem z_{+}z_{-}=3\times3=9 (grupo 3:3), \mathrm{CaO} e \mathrm{NiO} têm 2\times2=4 (grupo 2:2), \mathrm{LiF}, \mathrm{RbCl} e \mathrm{CsI} têm 1\times1=1 (grupo 1:1).
Isso nos diz que, de modo geral,
\text{monovalentes}<\text{divalentes}<\text{trivalente},
em termos de energia de rede.

Passo 3

Dentro do grupo monovalente z_{+}z_{-}=1, comparamos as somas dos raios iônicos: \mathrm{LiF} tem o menor r_{+}+r_{-}, depois vem \mathrm{RbCl} e por fim \mathrm{CsI} (que tem os íons maiores). Como \;U\propto1/(r_{+}+r_{-}), temos
\mathrm{CsI}<\mathrm{RbCl}<\mathrm{LiF}
para a energia de rede.

Passo 4

No grupo divalente z_{+}z_{-}=4, as opções são \mathrm{CaO} e \mathrm{NiO}. O íon \mathrm{Ni}^{2+} é menor que \mathrm{Ca}^{2+}, logo a soma r_{\mathrm{Ni}^{2+}}+r_{\mathrm{O}^{2-}} é menor do que r_{\mathrm{Ca}^{2+}}+r_{\mathrm{O}^{2-}}. Assim, \mathrm{CaO}<\mathrm{NiO}
em energia de rede.

Passo 5

Para completar, \mathrm{AlN} (grupo 3:3) fica com a maior energia de rede, pois combina altas cargas com íons relativamente pequenos.

Resposta

CsI < RbCl < LiF < CaO < NiO < AlN

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