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.
Espécie Química Dado Experimental

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:
  1. Sublimação do cálcio sólido para gaseificado:
  2. Ionização do cálcio gaseificado em :
  3. Dissociação do flúor diatômico:
  4. Adição de elétrons aos átomos de flúor para formar íons:
  5. 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.

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Têm-se os seguintes valores de red para as reações abaixo:
red

(b) Calcule o potencial padrão da célula.
Com relação aos compostos iônicos:
Por que não se dissolvem em solventes apolares?
Uma célula voltaica é construída a partir de uma solução de a eletrodo de Cu metálico e solução de a com eletrodo de Sn metálico. Responda:
(b) Qual eletrodo ganha e qual perde massa?
Uma célula voltaica é construída a partir de uma solução de a eletrodo de Cu metálico e solução de a com eletrodo de Sn metálico. Responda:
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