Questão extra - Para entender a formação de um sólido iônico é necessário avaliar a energia envolvida no seu processo de formação a partir dos seus elementos químicos constituintes no estado padrão. Quanto maior a energia liberada na forma de calor na formação de um sólido iônico, maior a contribuição para que o processo de formação seja mais favorável e, portanto, para que o sólido seja mais estável. Os calores de formação do cloreto de sódio (Na^+ Cl^-)n e do cloreto de lítio ( Li^+ Cl^-)n são, respectivamente, -411,2 kJ / mol e -408,6 kJ / mol.
Um modo de avaliar comparativamente a estabilidade do (Na^+ Cl^-)n e do (Li^+ Cl^-)n é analisar as etapas do ciclo de Born-Harber para cada um dos compostos, com foco no metal, já que os dois compostos têm o mesmo ânion.
A partir das informações fornecidas e dos dados da Tabela 1 (Anexo), responda os itens a seguir:
d) A partir de uma análise simplificada, desprezando a variação de entropia, explique por que a formação do cloreto de sódio no estado-padrão, a 200 C, é um processo termodinamicamente mais favorável (mais espontâneo) quando comparado a formação do cloreto de lítio.
(Apresente argumentos consistentes para as afirmações feitas).
Dados:
Sódio na forma elementar no estado-padrão a 20^circ C : Na(s)
Lítio na forma elementar no estado-padrão a 20으: Li(s)
(Na^+ Cl^-)(s) e (Li^+ Cl^-)(s) possuem o mesmo tipo de estrutura cristalina

Passo 1

Beleza, vamos lá! O que a questão está pedindo é para a gente comparar a estabilidade do cloreto de sódio (NaCl) com o cloreto de lítio (LiCl). Para isso, vamos usar o que a gente sabe sobre energia envolvida na formação desses sólidos iônicos. A matéria em foco aqui é Termodinâmica Química, especialmente o conceito de entalpia de formação e o ciclo de Born-Haber. Vamos precisar entender como a energia é liberada ou absorvida quando esses compostos se formam a partir dos elementos em estado padrão.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que a entalpia de formação ($ \Delta H_f $) é a quantidade de energia liberada ou absorvida quando um mol de um composto é formado a partir de seus elementos nas condições padrão. Se $ \Delta H_f $ for negativo, significa que a reação libera energia, tornando-a exotérmica e, geralmente, mais favorável.
No nosso caso:
  • $ \Delta H_f $ do NaCl é De
  • $ \Delta H_f $ do LiCl é De
Isso já nos dá uma pista de que ambos os processos liberam energia, mas o NaCl libera um pouco mais.

Passo 3

Agora, vamos falar sobre o Ciclo de Born-Haber. Esse ciclo é uma maneira de calcular a entalpia de formação de um composto iônico considerando várias etapas, como:
  1. Sublimação do metal (converter o metal sólido em gás).
  2. Ionização do metal (remover elétrons para formar cátions).
  3. Dissociação do halogênio (se necessário).
  4. Ganhar elétrons pelo halogênio para formar ânions.
  5. Formação do cristal iônico a partir dos íons.
Como os dois compostos têm o mesmo ânion ($ Cl^- $), podemos focar nas etapas que envolvem o metal: Na e Li.

Passo 4

A energia de ionização é a energia necessária para remover um elétron de um átomo no estado gasoso. Geralmente, quanto menor a energia de ionização, mais fácil é formar o cátion e, portanto, mais estável será o composto iônico formado.
  • O sódio (Na) tem uma energia de ionização menor que o lítio (Li). Isso significa que é mais fácil remover um elétron do Na do que do Li.

Passo 5

Além disso, o raio iônico também desempenha um papel importante na estabilidade do composto. Quanto menor o raio iônico, maior a densidade de carga e, consequentemente, maior a força de atração eletrostática entre os íons.
  • O sódio forma $ Na^+ $ com um raio menor comparado ao $ Li^+ $, o que contribui para uma maior estabilidade do NaCl.

Passo 6

Do ponto de vista termodinâmico, a formação de NaCl libera mais energia ($ \Delta H_f $ mais negativo) que a de LiCl. Isso indica que o processo é mais espontâneo e favorável para o NaCl, tornando-o mais estável em condições padrão.

Resposta

Então, resumindo, a formação de cloreto de sódio é termodinamicamente mais favorável que a de cloreto de lítio porque o NaCl libera mais energia durante sua formação, e o sódio forma cátions mais estáveis com menor energia de ionização e menor raio iônico. Isso faz com que o NaCl seja mais estável e o processo de formação seja mais espontâneo comparado ao LiCl.

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