Considere o composto hipotético .
Calcule a entalpia padrão de formação para o CaF utilizando a resposta do item (a) e os dados termoquímicos contidos no quadro abaixo. Comente sobre o valor obtido.
Energia de ionização
Espécie Química Dado Experimental
  • Afinidade eletrônica

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para calcular a entalpia padrão de formação do composto hipotético CaF(s). Isso envolve conceitos de termodinâmica, especificamente entalpia de formação e energia de ionização. Para isso, vamos precisar dos dados fornecidos na tabela, como as entalpias de formação das espécies químicas e as energias de ionização e afinidade eletrônica.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é a entalpia padrão de formação. A entalpia de formação padrão (ΔfH°) é a variação de entalpia quando um mol de um composto é formado a partir de seus elementos em suas formas mais estáveis nas condições padrão. No caso do CaF(s), queremos saber a energia envolvida na formação de um mol de CaF sólido a partir do cálcio e flúor em estado gasoso.

Passo 3

A reação de formação do CaF(s) pode ser representada da seguinte forma:
No entanto, como estamos trabalhando com espécies gasosas, vamos considerar que o cálcio e o flúor estão inicialmente no estado gasoso:

Passo 4

Para calcular a entalpia de formação do CaF(g), precisamos levar em conta as seguintes etapas:
  1. Formação das espécies gasosas:
    • A entalpia de formação do Ca(g) é dada: ΔfH°(Ca(g)) = +177,8 kJ/mol
    • A entalpia de formação do F(g) é dada: ΔfH°(F(g)) = +79,3 kJ/mol
  2. Ionização do cálcio:
    • A energia de ionização do Ca(g) para formar Ca⁺(g) é: Ei = +589,8 kJ/mol
  3. Afinidade eletrônica do flúor:
    • A afinidade eletrônica do F(g) para formar F⁻(g) é: Ea_e = -328,2 kJ/mol
  4. Formação do CaF(g):
    • A formação do CaF(g) envolve a combinação de Ca⁺(g) e F⁻(g).

Passo 5

Agora, vamos somar todas essas entalpias para encontrar a entalpia de formação do CaF(g):
Substituindo os valores:

Passo 6

Vamos calcular agora:

Resposta

A entalpia padrão de formação para o CaF(g) é de 518,7 kJ/mol. Esse valor positivo indica que a formação de CaF(g) a partir de Ca(g) e F(g) absorve energia, tornando o processo endotérmico.

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