Exercícios Resolvidos de Ligações Iônicas

UFMG – Lista de Química Geral – Ligação Iônica. Questão 3.

A figura abaixo mostra parte do ciclo de Born-Haber para a formação do Equation a partir de seus constituintes. Sabendo que a seta menor indica um consumo de Equation de energia e, a seta maior, a liberação de Equation de energia, responda:

a) A que processo corresponde os valores de energia indicados pelas setas no ciclo? Escreva a equação química correspondente a essas duas transformações, indicando os estados físicos de reagentes e produtos.

b) Calcule a entalpia padrão de formação para o Equation , utilizando os dados termoquímicos que forem necessários.

c) Os sólidos iônicos Equation e Equation formam o mesmo tipo de estrutura cristalina, logo eles tem o mesmo valor para a constante de Madelung. Em qual composto as interações entre os íons são mais fortes? Justifique.

Passo 1

a) A primeira seta está partindo do Equation e indo para o Equation . Esse processo corresponde a ionização do sódio. E a energia correspondente a é a 1ª energia de ionização do sódio, que é definida pela perda de um elétron no estado gasoso. Então a equação química com os estados físicos fica assim:

Equation

A seta maior está partindo do sódio catiônico + cloreto e indo pro sal. Essa etapa corresponde a formação do sólido cristalino, à qual corresponde a enegia de rede ou do retículo cristalino ( Equation ). Nessa etapa, tanto o cátion quanto o ânion estão no estado gasoso e formam um sólido.

Equation

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Passo 2

b) Pelo enunciado a gente sabe que a seta menor, ou seja, a ionização do sódio, consome 496 kJ/mol e a energia do retículo cristalino corresponde a liberação de 787 kJ/mol.

Equation

Equation

Pra calcular a entalpia padrão de formação ( Equation ), precisamos de outros dados (que devem ser fornecidos).

  • Energia de sublimação do sódio metálico: Equation kJ/mol
  • Energia de dissociação da molécula de cloro: Equation kJ/mol
  • Entalpia de ganho de elétron do cloro: Equation kJ/mol

Caso seja dada a afinidade eletrônica ao invés da entalpia de ganho de elétrons, não esquece que uma é o oposto da outra, valeu? Você precisa do valor da entalpia!

Equation

E como a gente usa meio mol de Equation pra fazer um mol de átomos de Equation , aquela energia de dissociação vai entrar na nossa conta pela metade!

Equation kJ/mol

Como o caminho pra formar o sólido iônico Equation não interessa no cálculo da energia, pela Lei de Hess e segundo o ciclo de Born Haber:

Equation

Equation

Equation

Passo 3

c) A interação entre os íons é de natureza eletrostática.

A força eletrostática é proporcional ao módulo das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas.

Isso é o mesmo que dizer que quanto maior a carga dos íons, maior é a interação entre eles. Quanto maior a distância entre os íons, menor a interação entre eles.

A gente também pode percerber isso pelo cálculo da energia do retículo cristalino:

Equation

Quanto maior o módulo de Equation , mais forte é a interação entre cátions e ânions no sólido iônico.

E Equation é diretamente proporcional à carga dos íons e inversamente proporcional à distância entre eles.

Como o enunciado nos diz que a constante de Madelung (A) é a mesma para Equation e Equation , podemos nos concentrar no raio e nas cargas desses caras para prever qual sólido terá interações mais fortes.

A carga do Equation é igual a carga do Equation . Então o fator determinante tem que ser o raio!

Como o Equation está um período abaixo do Equation na tabela periódica, o Equation tem um nível da eletrosfera preenchido a mais que o Equation .

Por isso, o raio atômico do Equation é maior que o do Equation , e o raio iônico do Equation é maior que o raio iônico do Equation .

Como, quanto maior o raio, menor a interação entre os íons, pode-se dizer que as interações no Equation são mais fortes do que as interações no Equation .

Resposta

a) Seta menor: Equation

Seta maior: Equation

b) Equation

c) Como, quanto maior o raio, menor a interação entre os íons, pode-se dizer que as interações no Equation são mais fortes do que as interações no Equation .

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