São conhecidos haletos de alumínio e entre eles pode-se citar (cujas propriedades estão entre parênteses):
, não conduz corrente elétrica no estado sólido, mas conduz quando fundido ou dissolvido em água) e
(
, não conduz corrente elétrica em quaisquer circunstâncias).
Com base nos dados termodinâmicos abaixo, escreva o ciclo de Born-Haber e calcule a energia de formação do cloreto de alumínio
. Discuta o caráter da ligação e explique por que a energia de ganho de elétron do cloro é negativa.
Com base nos dados termodinâmicos abaixo, escreva o ciclo de Born-Haber e calcule a energia de formação do cloreto de alumínio
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular a energia de formação do cloreto de alumínio (
) usando o ciclo de Born-Haber. Pra isso, vamos precisar entender alguns conceitos de termodinâmica e ligações químicas. Além disso, vamos analisar por que a energia de ganho de elétron do cloro é negativa.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é o ciclo de Born-Haber. É uma forma de calcular a energia de formação de íons no processo de formação de um composto iônico a partir de seus elementos. Basicamente, ele soma todas as energias envolvidas nas etapas da formação do composto.
Passo 3
Para aplicar o ciclo de Born-Haber, precisamos identificar as etapas envolvidas na formação do
. As etapas geralmente incluem:
- Sublimação do alumínio sólido: transformar
em átomos de alumínio gasosos. - Ionização do alumínio: remover elétrons dos átomos de alumínio para formar íons positivos.
- Dissociação do cloro molecular: separar as moléculas de
em átomos de cloro. - Afixação de elétrons ao cloro: adicionar elétrons aos átomos de cloro para formar íons negativos.
- Formação do composto iônico: combinar os íons de alumínio e cloro para formar o
.
Passo 4
Vamos detalhar cada uma dessas etapas com as respectivas energias.
-
Sublimação do alumínio (
): Isso é a energia necessária para transformar alumínio sólido em gás. -
Energia de ionização do alumínio (
): Essa é a energia necessária para remover 3 elétrons do alumínio gaseoso, formando um íon. -
Dissociação do cloro (
): Como estamos formando 3 íons cloreto, multiplicaremos essa energia por 3 mais tarde. -
Energia de ganho de elétron do cloro (
): Cada átomo de cloro ganha um elétron, liberando energia negativa, por isso o sinal negativo. -
Energia de rede do composto (
): Essa é a energia liberada quando os íons se combinam para formar o sólido iônico.
Passo 5
Agora, vamos montar o ciclo de Born-Haber somando todas essas energias para encontrar a energia de formação do
.
A energia de formação (
) é dada pela soma de todas as etapas:
Substituindo os valores:
Passo 6
Vamos fazer as contas:
Primeiro, somamos os positivos:
Depois, subtraímos os negativos:
Passo 7
Portanto, a energia de formação do
é:
Passo 8
Agora, vamos discutir o caráter da ligação. O
é formado por íons
e
, o que indica que as ligações são iônicas. Isso significa que há uma transferência completa de elétrons do alumínio para o cloro, resultando em íons com cargas opostas que se atraem.
Passo 9
Sobre a energia de ganho de elétron do cloro ser negativa, isso significa que o cloro libera energia ao ganhar um elétron. Em outras palavras, o processo de receber um elétron pelo cloro é exergônico (libera energia), o que facilita a formação do íon
. Essa liberação de energia contribui para a estabilidade do composto iônico formado.
Resposta
A energia de formação do cloreto de alumínio (
) é de
. As ligações no
são de caráter iônico devido à transferência de elétrons do alumínio para o cloro. A energia de ganho de elétron do cloro é negativa porque o cloro libera energia ao ganhar um elétron, facilitando a formação do íon
.