(a) Descreva as estruturas do cloreto de sódio e do cloreto de césio. Qual destas duas estruturas ( NaCl ou CsCl ) deve ter uma constante de Madelung mais alta?
(b) A estrutura cristalina do KI deve ser igual à do NaCl ou à do CsCl? Justifique sua resposta.
© Entre o KI e o sal com mesma estrutura ( NaCl ou CsCl , qual deve ter ponto de fusão mais alto? Por quê?
(d) Esboce o ciclo de Haber-Born para a formação do KI sólido a partir do potássio metálico e do .

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão tem quatro partes e envolve estruturas cristalinas de compostos como cloreto de sódio (NaCl), cloreto de césio (CsCl) e iodeto de potássio (KI). Vamos precisar entender como esses cristais são organizados, o que é a constante de Madelung, e como essas características influenciam propriedades como o ponto de fusão. Pronto? Vamos lá!

Passo 2

Parte (a): Estruturas do NaCl e CsCl e constante de Madelung
Primeiro, vamos falar sobre as estruturas cristalinas. O NaCl possui uma estrutura cúbica de face centrada (CEF), onde cada íon de sódio (Na⁺) está rodeado por seis íons de cloro (Cl⁻) e vice-versa, formando um arranjo octaédrico. Já o CsCl tem uma estrutura cúbica simples, onde cada íon de césio (Cs⁺) está no centro de um cubo rodeado por oito íons de cloro (Cl⁻), formando um arranjo cúbico de coordenação 8.
A constante de Madelung é uma medida da energia eletrostática total de um cristal iônico. Ela depende da geometria da estrutura cristalina. Quanto maior a constante de Madelung, maior a estabilidade do cristal.
Entre NaCl e CsCl, a estrutura de NaCl (CEF) tem uma constante de Madelung mais alta que a de CsCl porque na CEF há mais interações eletrostáticas próximas e a organização octaédrica maximiza essas interações, tornando o cristal mais estável.

Passo 3

Parte (b): Estrutura cristalina do KI
Agora, vamos para o KI. A estrutura cristalina do iodeto de potássio (KI) é igual à do NaCl, ou seja, possui uma estrutura cúbica de face centrada (CEF). Isso ocorre porque o tamanho dos íons de potássio (K⁺) e de iodo (I⁻) é semelhante ao dos íons na estrutura de NaCl, permitindo que se organizem de maneira similar para minimizar a energia do sistema.

Passo 4

Parte ©: Ponto de fusão do KI em comparação com NaCl ou CsCl
O ponto de fusão de um sal iônico está relacionado à força das interações eletrostáticas entre os íons. Quanto mais forte for essa interação, maior será o ponto de fusão. Como o KI e o NaCl têm estruturas semelhantes (CEF), mas a constante de Madelung do NaCl é maior, podemos inferir que o NaCl tem interações mais fortes e, portanto, um ponto de fusão mais alto comparado ao KI. Já o CsCl, com uma constante de Madelung menor, teria um ponto de fusão ainda mais baixo que o KI.

Passo 5

Parte (d): Ciclo de Haber-Born para a formação do KI sólido
O ciclo de Haber-Born descreve as etapas para a formação de um cristal iônico a partir dos seus elementos. Para formar o KI sólido a partir do potássio metálico (K) e do iodo (I₂), seguem-se os seguintes passos:
  1. Dispersão dos átomos: Os átomos de potássio e de iodo se dispersam no estado gasoso.
  2. Ionização do potássio: O potássio perde um elétron para formar o cátion K⁺.
  3. Formação de ânions de iodo: Cada molécula de iodo (I₂) ganha dois elétrons para formar dois ânions I⁻.
  4. Arranjo cristalino: Os íons K⁺ e I⁻ se organizam em uma estrutura cristalina estável (CEF) formando o sólido KI.

Resposta

(a) O NaCl possui uma estrutura cúbica de face centrada (CEF) com uma constante de Madelung mais alta que a do CsCl, que tem estrutura cúbica simples.
(b) A estrutura cristalina do KI é igual à do NaCl.
© Entre o KI e o NaCl, o NaCl tem ponto de fusão mais alto devido à sua constante de Madelung maior.
(d) O ciclo de Haber-Born para a formação do KI sólido envolve dispersão dos átomos, ionização do potássio, formação de ânions de iodo e arranjo cristalino estável do KI.

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