a) Apresente o Ciclo de Born-Haber para a formação do cristal de óxido de alumínio, , a partir de Al no estado sólido e o oxigênio no estado gasoso.
b) Determine o valor da energia de rede para o sólido iônico citado. Para isso, considere os dados apresentados no quadro abaixo.
Espécie Química Dado Experimental )
1 a
2 a
3a
1a
2 a
Óxido de alumínio (s)

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você nos pediu para resolver um exercício sobre o Ciclo de Born-Haber aplicado à formação do óxido de alumínio ( ) a partir de alumínio sólido e oxigênio gasoso. A gente vai precisar entender algumas partes da termodinâmica, como entalpia de formação, energia de ionização, afinidade eletrônica e, claro, a energia de rede. Vamos resolver passo a passo para ficar bem tranquilo!

Passo 2

Primeiro, vamos montar o Ciclo de Born-Haber. Esse ciclo é como um diagrama que nos ajuda a calcular a energia de rede de um sólido iônico utilizando a Lei de Hess. No nosso caso, queremos saber a energia de rede do .
As etapas do ciclo são:
  1. Sublimação do Alumínio Sólido ( ): Aqui, o alumínio passa do estado sólido para o gasoso. A entalpia dessa subliminação é .
  2. Ionização do Alumínio Gasoso ( ): Precisamos remover três elétrons do alumínio gasoso para formar o íon . As energias de ionização são:
    • 1ª Ionização:
    • 2ª Ionização:
    • 3ª Ionização:
    Totalizando: por átomo de alumínio. Como temos 2 átomos, multiplicamos por 2: .
  3. Dissociação do Oxigênio Gasoso ( ): Precisamos quebrar as moléculas de oxigênio para obter átomos individuais. Cada molécula de fornece 2 átomos, então para 3 átomos, dissociamos moléculas:
  4. Afinidade Eletrônica do Oxigênio ( ): Cada átomo de oxigênio ganha 2 elétrons para formar . As afinidades são:
    • 1ª Afinidade:
    • 2ª Afinidade:
    Total por átomo:
    Para 3 átomos:
  5. Formação do Óxido de Alumínio Sólido ( ): A entalpia de formação do óxido de alumínio é .

Passo 3

Agora, aplicamos a Lei de Hess, que nos diz que a variação de entalpia total da reação é igual à soma das variações de entalpia de cada etapa do ciclo. Queremos encontrar a energia de rede ( ), então reorganizamos a equação:
çãô
Isolando :
çãô
Substituindo os valores:
Vamos calcular passo a passo:

Resposta

A energia de rede para o óxido de alumínio ( ) é aproximadamente .

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Com relação aos compostos iônicos:
a- Por que são maus condutores no estado sólido, mas bons condutores quando dissolvidos?
b- Por que não se dissolvem em solventes que têm momento dipolar elétrico igual a zero?
c- Por que sua solubilidade diminui à medida que a energia de rede torna-se mais exotérmica?
Faça o que se pede em cada item abaixo:
20.1. Considere as equações abaixo que representam a ionização de duas espécies.
Equação 1:
Equação 2:
JUSTIFIQUE a diferença observada nos valores da energia de ionização (EI).
20.2. A afinidade eletrônica (AE) é definida como a energia liberada quando um elétron é adicionado a um átomo na fase gasosa, em seu estado fundamental. Com base nos valores de , apresentados no Quadro 1 abaixo, explique:
Quadro 1. Afinidade eletrônica (em eV) para os elementos do 20 período da tabela periódica
Elemento Na Mg Al Si P S Cl Ar
- -
Raio atômico 154 160 143 117 110 104 99 174
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A concentração de um dado íon metálico em uma solução aquosa pode ser determinada condutometricamente? Justifique
As espécies e contêm ligações carbono-oxigênio.
a) Coloque as quatro espécies em ordem crescente de energia de ligação carbono-oxigênio. Justifique.
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