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.
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:
-
Sublimação do Alumínio Sólido (
): Aqui, o alumínio passa do estado sólido para o gasoso. A entalpia dessa subliminação é . -
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: . - 1ª Ionização:
-
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: -
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: - 1ª Afinidade:
-
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:
Isolando
:
Substituindo os valores:
Vamos calcular passo a passo:
Resposta
A energia de rede para o óxido de alumínio (
) é aproximadamente
.
Exercícios relacionados
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?
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.
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
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
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 |
a) POR QUE o alumínio tem menor AE que o sódio?
b) POR QUE o silício (Si) tem maior AE que o fósforo §?
b) POR QUE o silício (Si) tem maior AE que o fósforo §?
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.
b) Qual espécie deve apresentar o menor comprimento para a ligação carbono-oxigênio? Justifique.
c) As espécies e CH 3 OH são polares? Justifique.
a) Coloque as quatro espécies em ordem crescente de energia de ligação carbono-oxigênio. Justifique.
b) Qual espécie deve apresentar o menor comprimento para a ligação carbono-oxigênio? Justifique.
c) As espécies