Pra aquecer os motores, aqui a ideia é simplesmente dizer a fórmula do sal formado entre aqueles caras.

A carga final do composto formado tem que ser zero (neutro).

Normalmente a gente faz assim:

No composto iônico, primeiro a gente coloca o cátion depois o ânion.

A quantidade do cátion é o coeficiente do ânion e vice-versa

Agora basta aplicar isso aí:

a)

b)

c)

d)

a) Falso

Difícil dizer se a tendência é forte. Forte em relação a quê?

Mas vai lá.. o cara com essa configuração eletrônica é o enxofre (S). Ele tá bem na direita e em cima da tabela, então está entre os caras com maior afinidade eletrônica, ou seja, maior tendência de ganhar elétrons.

É um não metal do bloco p, então tende a virar ânion.

Mas então por que a alternativa é falsa?

Bem, após ganhar um elétron, esse cara ainda tem uma forte tendência de ganhar um outro elétron né? Porque assim ele completa o octeto e fica com a configuração do gás nobre mais próximo dele na tabela, no caso, o Argônio (Ar).

Então é falso porque esse cara gosta mesmo é de ganhar 2 elétrons!

b) Verdadeiro

Um cara com a configuração terminada em tá na família dos alcalinos, que são caras que gostam de perder um elétron pra ficar igual ao último gás nobre antes deles na tabela.

Quando esse cara perde um elétron, ele fica com a configuração assim: .

Dessa forma, ele fica com a camada completa, como o Hélio.

c) Verdadeiro

Dá uma olhada aí no oxigênio:

Se ele ganhar dois elétrons, ele completa o subnível p e fica com a configuração eletrônica do Neônio.

E o Sódio:

Perdendo um elétron ele fica com 8 elétrons na camada de valência, subnível mais energético completinho, imitando o Neônio também.

d) Falso

O bromo é da família dos halogênios. Esses caras são e gostam de ganhar 1 elétron só, pra ficar igual ao gás nobre vizinho. Olha aí a configuração eletrônica do átomo de bromo:

E se ele ganhar um elétron, completa o subnível p e o octeto (8 elétrons de valência) igual ao vizinho dele, o Criptônio (Kr).

Pro Magnésio:

Ele é um alcalino terroso. Esses caras perdem dois elétrons pra ficar com 8 elétrons na camada de valência. Quando o Mg perde dois elétrons ele fica com a configuração eletrônico do Ne.

A regra do octeto é um conceito segundo o qual os átomos atingem sua estabilidade máxima com 8 elétrons na camada de valência. Essa regra surgiu devido à observação da grande estabilidade dos gases nobres (altos valores de EI e valores negativos de AE, ou seja, baixa tendência para perder ou ganhar elétrons). A ideia, proposta por Lewis, é de que os átomos se combinavam para atingir a estabilidade de um gás nobre, completando o octeto, chegando a um estado de menor energia.

Um átomo de tem a seguinte configuração eletrônica:

A gente destacou ali o último nível preenchido da eletrosfera, , a camada de valência.

Se você contar, esse cara tem 6 elétrons na camada de valência ().

Por isso, pra completar o octeto, ele ganha dois elétrons.

Na tabela periódica, o átomo de é o enxofre. De fato, o ânion mais comum do enxofre é o S-2.

Agora pra um cara assim:

Quantos elétrons ele tem na camada de valência?

Cinco () né?

Então ele precisa ganhar 3 elétrons pra completar o octeto.

Fala aí! Belezinha? Vamos resolver essa questão juntos!!

O enunciado nos fornece os valores de energia do retículo cristalino de alguns fluoretos e de alguns sais de potássio, e ele quer que a gente compare e explique as difereças nos valores desses dois grupos.

Pra começar bem precisamos dar uma olhada na fórmula da energia do retículo cristalino, ok?

Tirando as constantes (, , , ) e o fator de repulsão (), vemos que dois fatores regem o módulo da energia liberada na formação dos sólidos iônicos: a carga dos íons e a distância entre eles .

Quanto maior o valor das cargas, mais energia é liberada pela formação do sólido iônico. Quanto maior a distância entre o cátion e o ânion, menos energia é liberada pela formação do sólido.

E quanto mais energia é liberada, mais estável é o sólido, maior a tendência dele se formar e mais intimamente os íons estão ligados na estrutura sólida, beleza?

Bom, acabamos de ver então que a carga e a distância dos raios influenciam na quantidade de energia , certo? Sendo o valor do raio inversamente proporcional e o valor da carga diretamente proporcional!

Com essa informação, partiu analisar os valores das tabelas fornecidas, ok?

Na primeira tabela, temos o ânion fluoreto () em comum e os cátions são, respectivamente, , e .

Quem tem carga maior atrai mais o ânion gerando uma ligação iônica mais forte. Por isso a ligação do fluoreto com o cátion de alumínio é mais forte que a ligação com o cátion de magnésio, que é mais forte que a ligação com o cátion do sódio, beleza?

Agora vamos analisar os raios dessa galera aí! Raios maiores geram maiores valores de , diminuindo assim a energia do retículo cristalino.

Se a ordem de maior raio, respeita o sentido da setinha vermelha na tabela periódica abaixo:

Observando as posições de cada um deles, vemos que o terá o menor raio iônico, seguido pelo e depois pelo .

Então nós vimos que aqui, o raio iônico dos cátion e suas cargas levam às diferenças de valores de observadas na primeira tabela.

Olhando para a segunda tabela, todos os ânions tem a mesma carga (-1).

Por isso o fator determinante, neste caso, é o raio iônico! Vamos olhar para a tabela periódica novamente:

Vemos então que o raio iônico vai se comportar da seguinte forma:

Como as ligações iônicas são de origem eletrostática, quanto maior a distância entre os íons, menor a força da ligação.

Por isso os ânions menores geram ligações iônicas mais fortes e consequentemente maior liberação de energia na formação do sólido iônico.

Comparando as duas tabelas, vemos que na primeira, temos a ação tando da diferença de carga, aumentando a energia, como da diferença dos raios iônicos, diminuindo a energia... Enquanto que no segundo caso, temos apenas a diferença de raios diminuindo a energia.

Em primeiro lugar, bora destacar aquela palavrinha ali: hipotético! Sério, é só uma hipótese, tá? O composto iônico esperado entre cálcio e flúor é o e não .

As informações aqui do passo 1, são dados que teriam que ser fornecidos pra você poder fazer essa questão, beleza?

Ali no item (a) ele te diz que a estrutura é semelhante à do pra você saber qual constante de Madelung usar. A constante de Madelung () pra estrutura do é .

No item (b), a gente só vai usar a 1ª energia de ionização do cálcio, porque esse cálcio aí do enunciado só vai perder um elétron (embora a gente saiba que o cálcio perde 2 elétrons e forma o , mas isso é um caso hipotético).

Pra fazer o item (c), na real, você precisa de muita informação.

• Energia de sublimação do cálcio: kJ/mol
• Energia de dissociação do flúor: kJ/mol
• 1ª energia de ionização do cálcio: kJ/mol
• Afinidade eletrônica do flúor: kJ/mol

Pronto, bora calcular.

Passo 2

a) Pra calcular a energia de rede do :

Como cálcio assume a configuração do Ar e flúor assume a configuração do Ne:

Joga tudo na fórmula:

Joga tudo na calculadora:

Passo 3

b) Duas formas diferentes de representar o Ciclo de Born-Haber pro :



Escolha a que você preferir. Ou melhor, a que o seu professor usa! :p

E tem que dizer o que cada etapa aí representa:

(1) Variação de entalpia de formação:

(2) Energia de sublimação do cálcio:

(3) Energia de dissociação de meio mol de gás flúor:

(4) 1ª Energia de ionização do cálcio:

(5) Entalpia de ganho de elétrons:

(6) Energia do retículo cristalino ou energia de rede do :

Passo 4

c) Pra calcular a entalpia padrão de formação, a gente vai precisar saber todos aqueles dados do passo 1:

• Energia de sublimação do cálcio: kJ/mol
• Energia de dissociação do flúor: kJ/mol
• 1ª energia de ionização do cálcio: kJ/mol
• Afinidade eletrônica do flúor: kJ/mol

Pelo ciclo de Born-Haber desenhado na esquerda, dá pra enxergar que:

Você pode preferir pensar que, partindo do e indo para o sólido iônico , a gente pode optar por dois caminhos. E como o caminho não interessa, a variação de energia pelos dois caminhos deve ser igual. “Um caminho deve ser igual ao outro”.

O segundo jeito é melhor porque você já vai ver se a sua resposta tem que ser positiva ou negativa, valeu?

a) A primeira seta está partindo do e indo para o . Esse processo corresponde a ionização do sódio. E a energia correspondente a é a 1ª energia de ionização do sódio, que é definida pela perda de um elétron no estado gasoso. Então a equação química com os estados físicos fica assim:

A seta maior está partindo do sódio catiônico + cloreto e indo pro sal. Essa etapa corresponde a formação do sólido cristalino, à qual corresponde a enegia de rede ou do retículo cristalino (). Nessa etapa, tanto o cátion quanto o ânion estão no estado gasoso e formam um sólido.

b) Pelo enunciado a gente sabe que a seta menor, ou seja, a ionização do sódio, consome 496 kJ/mol e a energia do retículo cristalino corresponde a liberação de 787 kJ/mol.

Pra calcular a entalpia padrão de formação (), precisamos de outros dados (que devem ser fornecidos).

• Energia de sublimação do sódio metálico: kJ/mol
• Energia de dissociação da molécula de cloro: kJ/mol
• Entalpia de ganho de elétron do cloro: kJ/mol

Caso seja dada a afinidade eletrônica ao invés da entalpia de ganho de elétrons, não esquece que uma é o oposto da outra, valeu? Você precisa do valor da entalpia!

E como a gente usa meio mol de pra fazer um mol de átomos de , aquela energia de dissociação vai entrar na nossa conta pela metade!

kJ/mol

Como o caminho pra formar o sólido iônico não interessa no cálculo da energia, pela Lei de Hess e segundo o ciclo de Born Haber:

c) A interação entre os íons é de natureza eletrostática.

A força eletrostática é proporcional ao módulo das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas.

Isso é o mesmo que dizer que quanto maior a carga dos íons, maior é a interação entre eles. Quanto maior a distância entre os íons, menor a interação entre eles.

A gente também pode percerber isso pelo cálculo da energia do retículo cristalino:

Quanto maior o módulo de , mais forte é a interação entre cátions e ânions no sólido iônico.

E é diretamente proporcional à carga dos íons e inversamente proporcional à distância entre eles.

Como o enunciado nos diz que a constante de Madelung (A) é a mesma para e , podemos nos concentrar no raio e nas cargas desses caras para prever qual sólido terá interações mais fortes.

A carga do é igual a carga do . Então o fator determinante tem que ser o raio!

Como o está um período abaixo do na tabela periódica, o tem um nível da eletrosfera preenchido a mais que o .

Por isso, o raio atômico do é maior que o do , e o raio iônico do é maior que o raio iônico do .

Como, quanto maior o raio, menor a interação entre os íons, pode-se dizer que as interações no são mais fortes do que as interações no .

Esse enunciado tá um bagunça!

Pra começar, você precisa saber a fórmula do cloreto de cálcio.

Como cloro está na família 17, ele tende a ganhar um elétron e formar o . Enquanto o cálcio, na família 2, tende a perder dois elétrons e formar o .

Por isso, quando eles se combinam, eles formam o .

Agora vamos ver os dados fornecidos pelo enunciado:

• Energia do retículo cristalino experimental:
• Energia de sublimação do cálcio: kJ/mol
• Energia de formação do sólido: kJ/mol
• Energia de dissociação do cloro: kJ/mol
• 1ª energia de ionização do cálcio: kJ/mol
• 2ª energia de ionização do cálcio: kJ/mol
• Afinidade eletrônica do cloro: kJ/mol

E ele pede, ainda, pra calcular o valor teórico de , sabendo que (constante de Madelung).

Pra isso, a gente precisa de uma informação que não foi dada. O raio iônico do e do :

Pronto, bora calcular.

Pra calcular a energia do retículo cristalino experimental, a gente usa o ciclo de Born-Haber.

O enunciado não pede pra você fazer o esquema, mas a gente faz pra você enxergar melhor o que tá acontecendo.

Olhando aí pra figura, a gente precisa perceber que:

Porque por esses dois “caminhos”, a gente sai do e chega no .

Ah, a gente também precisa ser capaz de enxergar o que cada etapa ali representa. No caso:

(1) Variação de entalpia de formação:

(2) Energia de sublimação do cálcio:

(3) Energia de dissociação da molécula de gás cloro:

(4) 1ª Energia de ionização do cálcio:

(5) 2ª Energia de ionização do cálcio:

(6) 2 vezes a entalpia de ganho de elétrons:

(7) Energia do retículo cristalino experimental do CaCl2:

Bora calcular usando os dados lá de cima!

Pro cálculo do , a gente usa essa fórmula daqui:

E bora relembrar quem é quem aí:

Como cálcio e cloro imitam a configuração eletrônica do argônio ao se tornarem íons:

Joga tudo na fórmula:

Joga tudo na calculadora:

Vamos tentar enxergar esse composto do enunciado aí?

Primeiramente, ele é cúbico:

Aí a gente vai colocar um átomo X (bolinha azul) em cada vértice:

E agora, um átomo Y (bolinha rosa) em cada face:

Eu sei que não é fácil de enxergar (e o desenho nem tá ajudando muito). Mas pensa aí num dado.. Cada bolinha rosa tá numa face do dado. Metade da bolinha tá dentro do cubo e metade tá pra fora.

Beleza, a representação é mais ou menos isso aí.

E agora a gente precisa contar.

Se a gente tiver com pressa, vai contar 8 bolinhas azuis e 6 rosas. Mas não é bem assim.

Cada bolinha rosa só tá com a metade pra dentro do cubo. A outra metade tá pra fora, não conta.

Então a quantidade de bolinhas rosas, na verdade, é:

Pra azul é um pouquinho mais complicado.

Quando um átomo tá no vértice do cubo, só 1/8 dele tá dentro do cubo. Olha só..

Vamos começar colocando quatro células cúbicas, duas em cima e duas embaixo:

Agora vamos pegar essa mesma estrutura e “repetir” ela na frente:

No total, a gente tem 8 caixinhas né? Ou oito células cúbicas.

Agora olha aquele átomo lá no meio, bem na fronteira entre as oito caixas:

Ele tá bem no meio da estrutura. Igualmente dividido entre as oito caixinhas que a gente empilhou. Isso significa que cada caixinha possui 1/8 da bolinha azul!

Por isso a conta de quantas bolinhas azuis estão em uma célula cúbica do enunciado fica assim:

São oito bolinhas, mas cada uma delas só tá “um oitavo” dentro da célula cúbica!

Então, cada célula cúbica tem 3 Y e 1 X.

A fórmula empírica do composto é algo tipo (ou ).

Beleza, vamos começar falando da atração. Olhando só pra curva verde.

A ligação iônica é de origem eletrostática. Ou seja, os caras ficam ligados porque cargas positivas atraem as cargas negativas, e vice-versa (o famoso “os opostos de atraem”).

Quando o raio , que é a distância entre os núcleos dos átomos, fica muito grande, a atração é muito pequena, e a curva verde tende a zero.

Quando o raio é pequeno, os átomos estão próximo e a atração é grande. Quanto maior a atração, mais negativa é a energia (ela cresce em módulo).

Isso é explicado pela Lei de Coulomb. Por essa lei, a energia de atração entre o cátion e o ânion é dada por:

Olha aquele ali embaixo. Fica bem claro que, quando vai pro infinito, vai pra zero. E para muito pequenos, vai pro infinito em módulo. Como essa energia é negativa, ela vai para “menos infinito” ().

Ah, também fica claro que, quanto maior a carga dos íons, maior é a atração entre eles (mais negativa é ).

Agora vamos pensar na repulsão, a curvinha vermelha.

Beleza, a gente sabe que o cátion e o ânion vão se atrair de uma forma global. Mas todos eles tem elétrons, né? Então pensa nesses caras se aproximando, aproximando, aproximando...

Chega uma hora, que a eletrosfera de um enconta na eletrosfera do outro. Elétron tocando em elétron, uma confusão, gritaria.. Ruim né? Elétron não gosta de elétron! Cargas semelhantes se repelem.

Por isso aquele curva vermelha funciona assim: pra grande, sem problemas! Uma elestrosfera bem longe da outra, ninguém repele ninguém e a energia de repulsão tende a zero. Porém, pra distâncias muito pequenas, a repulsão é grande, e o sistema é levado pra um nível de energia maior.

Além da distância, o número de elétrons na eletrosfera dos íons também importa.

Por isso a gente calcula aquele valor de de acordo com o “gás nobre que o íon imita”. Quanto mais elétrons, maior o que a gente calcula, que tá ligado com a repulsão das eletrosferas.

Agora a curva azul.

A curva azul representa, de fato, a energia do sistema de acordo com a distância entre os ions.

Ela é uma soma simples das outras duas curvas.

A gente pode perceber que em valores muito pequenos de a repulsão é “mais importante” que a atração, e o sistema tem uma energia total alta.

Conforme aumenta, a repulsão vai diminuindo e a atração passa a ser o fator mais importante.

O ponto onde a energia do sistema é mínimo é o ponto de estabilidade máxima. Essa é a distância que os íons “gostam de ficar” (a natureza prefere ficar em estados de baixa energia, lembra?). Essa distância é o e a energia do sistema no é, justamente, a energia do retículo cristalino, ou seja, .

A partir de aumentar o até diminui a repulsão, mas também diminui a atração e “enfraquece a ligação”, ou seja, aumentar a distância aumenta a energia do sistema (em azul).

Resumindo: quando as cargas estão infinitamente separadas, a energia entre elas é zero.

Conforme a gente vai aproximando as duas, tanto a atração quanto a repulsão aumenta.

Repulsão leva o sistema para um estado mais energético.

Atração leva para um estado menos energético (“ligado”).

A energia do sistema é a soma desses dois fatores: atração e repulsão.

No ponto de energia mínima, temos a energia do retículo cristalino, que é a energia do sistema quando as cargas estão distantes por , o comprimento da ligação no retículo cristalino.

Os sólidos iônicos conduzem pouca eletricidade porque, nesses caras, as cargas estão muito presas, não existe mobilidade. A gente viu que eles se organizam em sólidos onde cada íon ocupa uma posição bem definida. Por isso o NaCl sólido é um mau condutor.

Já no NaCl fundido, deram tanta energia pro sólido que algumas ligações foram “quebradas/amolecidas” e agora existe mobilidade das cargas, os íons podem se mover de forma mais livre, não estando confinados na estrutura do cristal. Por isso, o NaCl fundido é condutor de eletricidade.

Em uma solução de NaCl em água, os íons estão dissolvidos na água e possuem mobilidade. Por isso, soluções salinas como as de NaCl em água são, em geral, boas condutoras de eletricidade.