São conhecidos haletos de alumínio e entre eles pode-se citar (cujas propriedades estão entre parênteses): AlCl3(PF=178 ^circ C, não conduz corrente elétrica no estado sólido, mas conduz quando fundido ou dissolvido em água) e AlBr3 ( PF=98^circ C, 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 (AlCl3). Discuta o caráter da ligação e explique por que a energia de ganho de elétron do cloro é negativa.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular a energia de formação do cloreto de alumínio ( AlCl3) 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 AlCl3. As etapas geralmente incluem:
  1. Sublimação do alumínio sólido: transformar Als em átomos de alumínio gasosos.
  2. Ionização do alumínio: remover elétrons dos átomos de alumínio para formar íons positivos.
  3. Dissociação do cloro molecular: separar as moléculas de Cl2 em átomos de cloro.
  4. Afixação de elétrons ao cloro: adicionar elétrons aos átomos de cloro para formar íons negativos.
  5. Formação do composto iônico: combinar os íons de alumínio e cloro para formar o AlCl3.

Passo 4

Vamos detalhar cada uma dessas etapas com as respectivas energias.
  1. Sublimação do alumínio ( De):
    Als Alg De
    Isso é a energia necessária para transformar alumínio sólido em gás.
  2. Energia de ionização do alumínio ( De):
    Alg Al^3+ + 3e^- De
    Essa é a energia necessária para remover 3 elétrons do alumínio gaseoso, formando um íon Al^3+.
  3. Dissociação do cloro ( 12Cl2 Clg):
    12Cl2 Clg De
    Como estamos formando 3 íons cloreto, multiplicaremos essa energia por 3 mais tarde.
  4. Energia de ganho de elétron do cloro ( De):
    3Clg + 3e^- 3Cl^- De
    Cada átomo de cloro ganha um elétron, liberando energia negativa, por isso o sinal negativo.
  5. Energia de rede do composto ( De):
    Al^3+ + 3Cl^- AlCl3 De
    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 AlCl3.
A energia de formação ( De) é dada pela soma de todas as etapas:
De
Substituindo os valores:
De

Passo 6

Vamos fazer as contas:
De
Primeiro, somamos os positivos:
330 + 5772 + 363 = 6465 , kJ/mol
Depois, subtraímos os negativos:
6465 - 1047 - 4203 = 6465 - 5250 = 1215 , kJ/mol

Passo 7

Portanto, a energia de formação do AlCl3 é:
De

Passo 8

Agora, vamos discutir o caráter da ligação. O AlCl3 é formado por íons Al^3+ e Cl^-, 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 Cl^-. Essa liberação de energia contribui para a estabilidade do composto iônico formado.

Resposta

A energia de formação do cloreto de alumínio ( AlCl3) é de +1215 , kJ/mol. As ligações no AlCl3 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 Cl^-.

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