Considere o sólido iônico fluorita, de fórmula mínima
, e o composto hipotético
. Assuma que
adotaria a estrutura do cloreto de sódio, e que a distância internuclear de um par iônico seria a mesma daquela observada para a fluorita. Os raios iônicos do
e do
correspondentes a números de coordenação quatro e oito são
e
, respectivamente.
Utilizando os dados termoquímicos necessários e sua resposta ao item a), calcule a entalpia molar de formação de cada um dos compostos.
Utilizando os dados termoquímicos necessários e sua resposta ao item a), calcule a entalpia molar de formação de cada um dos compostos.
Espécie Química | Dado Experimental
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Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular a entalpia molar de formação dos compostos
e
. Isso envolve conceitos de termodinâmica, como energia de ionização e energia de afinidade eletrônica. Para isso, vamos usar os dados fornecidos e aplicar o ciclo de Born-Haber, que nos ajuda a relacionar diferentes mudanças de energia durante a formação de compostos iônicos.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é a entalpia de formação. A entalpia de formação (
) é a mudança de entalpia quando um mol de um composto é formado a partir de seus elementos em suas formas padrão. No caso, queremos saber quanto de energia é absorvido ou liberado quando formamos
e
a partir de cálcio e flúor.
Passo 3
Vamos começar calculando a entalpia de formação do
. Para isso, vamos montar o ciclo de Born-Haber, que inclui:
- Sublimação do cálcio sólido para gaseificado:
- Ionização do cálcio gaseificado em
: - Dissociação do flúor diatômico:
- Adição de elétrons aos átomos de flúor para formar íons:
- Formação do composto iônico
a partir dos íons:
Passo 4
Agora, vamos inserir os valores fornecidos:
- Sublimação do cálcio:
- Primeira energia de ionização do cálcio:
- Segunda energia de ionização do cálcio:
- Dissociação do flúor: Não fornecido, mas como estamos formando
a partir de , precisamos considerar isso. Vamos supor que a energia de dissociação seja (valor típico). - Afinidade eletrônica do flúor:
por fóton de flúor. - Energia de rede do
: Não fornecida diretamente, mas vamos precisar calcular ou considerar que é parte da formação do composto.
Passo 5
A equação do ciclo de Born-Haber nos dá:
Rearranjando para encontrar a energia de rede:
Como queremos encontrar
, precisamos ajustar os valores.
Passo 6
Considerando que a energia de rede é responsável por estabilizar o composto iônico, e tipicamente é exergônica (libera energia), podemos rearranjar a equação para:
Sem a energia de rede específica, não podemos calcular numericamente
do
. Porém, supondo que temos a energia de rede, substituiríamos todos os valores para encontrar a entalpia de formação.
Resposta
Sem a energia de rede específica do
, não é possível determinar numericamente a entalpia de formação. Porém, a fórmula para calculá-la seria:
Para calcular
, seguiríamos um processo semelhante, adaptando para a formação do composto hipotético.
Exercícios relacionados
Têm-se os seguintes valores de
red para as reações abaixo:
red
(b) Calcule o potencial padrão da célula.
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Com relação aos compostos iônicos:
Por que não se dissolvem em solventes apolares?
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a
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a
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(b) Qual eletrodo ganha e qual perde massa?
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(d) Qual FEM é gerada nas condições-padrão?
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