04 Ligacao Ionica_2
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Exerccios
Ligao Inica
Questo 1
Considere o composto hipottico CaF(s).
a) Calcule a sua energia de rede. Suponha a estrutura do NaCl e uma distncia
internuclear de 2,67 x 10-10 m.
b) Faa o ciclo de Born-Haber para o CaF indicando todas as etapas.
c) Calcule a entalpia padro de formao para o CaF, utilizando a resposta do item
(a) e os dados termoqumicos que forem necessrios. Comente sobre o valor
obtido.
Questo 2
Considere o composto hipottico Ca+O-(s).
a) Calcule a sua energia de rede. Suponha a estrutura do NaCl e uma distncia
internuclear de 2,40 x 10-10 m.
b) Faa o ciclo de Born-Haber para o Ca+O- indicando todas as etapas.
c) Calcule a entalpia padro de formao para o Ca+O-, utilizando a resposta do
item (a) e os dados termoqumicos que forem necessrios. Compare o
calculado com o valor experimental de 635 kJ mol-1. Parece razovel o valor
obtido para a formulao Ca+O-?
Questo 3
A figura abaixo mostra parte do ciclo de Born-Haber para a formao do NaCl(s) a
partir de seus constituintes. Sabendo que a seta menor indica um consumo de 496 kJ
mol-1 de energia e, a seta maior, a liberao de 787 kJ mol-1 de energia, responda:
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a) A que processo corresponde os valores de energia indicados pelas setas no
ciclo? Escreva a equao qumica correspondente a essas duas transformaes,
indicando os estados fsicos de reagentes e produtos.
b) Calcule a entalpia padro de formao para o NaCl, utilizando os dados
termoqumicos que forem necessrios.
c) Os slidos inicos NaCl e KCl formam o mesmo tipo de estrutura cristalina, logo
eles tem o mesmo valor para a constante de Madelung. Em qual composto as
interaes entre os ons so mais fortes? Justifique.
Questo 4
Considere o composto hipottico CsF2(s), em que estaria presente o on Cs2+.
a) Calcule a sua energia de rede. Suponha a estrutura da fluorita e uma distncia
internuclear de 2,78 x 10-10 m.
b) Considerando o valor obtido para a energia de rede do CsF2, possvel explicar
porque esse composto no existe? Justifique.
c) Calcule, atravs do ciclo de Born-Haber, a entalpia padro de formao para o
CsF2.
d) A julgar pelo valor de (CsF2,s) obtido, esse composto seria estvel?
Justifique.
Questo 5
O xido de magnsio, MgO, um slido branco usado, dentre outras coisas, como
isolante em cabos industriais, como material bsico para cadinhos refratrios e como
ingrediente principal para materiais de construo.
a) Faa o ciclo de Born-Haber para o MgO indicando todas as etapas.
b) Utilizando o ciclo de Born-Haber calcule a energia de rede para o MgO.
c) Explique porque o MgO consiste de ons Mg2+ e O2- ao invs de ons Mg+ e O-.
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Exerccios Resolvidos
Ligao Inica
Questo 1
Considere o composto hipottico CaF(s).
a) Calcule a sua energia de rede. Suponha a estrutura do NaCl e uma distncia
internuclear de 2,67 x 10-10 m.
Er =NA Z+Ze
2
4o r 1
1
n .
Er =6,021023 1,74756 +1 1 1,601019
2
48,8541012 2,671010 1
1
8
Er =2,6931014
2,9711020 0,875
Er = 793,3 kJ mol1
b) Faa o ciclo de Born-Haber para o CaF indicando todas as etapas.
1) Hf(Ca,g) ou Hat(Ca,s)
2) Hf(F,g) ou Hat(F2,g)
3) Hi(Ca,g)
4) Hae(F,g)
5) Hrede
c) Calcule a entalpia padro de formao para o CaF, utilizando a resposta do item
(a) e os dados termoqumicos que forem necessrios. Comente sobre o valor
obtido.
Hf CaF, s = Hf(Ca,g) + Hf(F,g) + Hi(Ca,g) + Hae(F,g) + Hrede
Hf CaF, s = 178,20 + 78,99 + 590,0 328,00 793,3
Hf CaF, s = 274,11 kJ mol1
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Questo 2
Considere o composto hipottico Ca+O-(s).
a) Calcule a sua energia de rede. Suponha a estrutura do NaCl e uma distncia
internuclear de 2,40 x 10-10 m.
Er =NA Z+Ze
2
4o r 1
1
n .
=6,021023 1,74756 +1 1 1,601019
2
48,854 1012 2,401010 1
1
8
=2,6931014
2,6701020 0,875
= 882,5 1
b) Faa o ciclo de Born-Haber para o Ca+O- indicando todas as etapas.
6) Hf(Ca,g) ou Hat(Ca,s)
7) Hf(O,g) ou Hat(O2,g)
8) Hi(Ca,g)
9) Hae(O,g)
1) Hrede
c) Calcule a entalpia padro de formao para o Ca+O-, utilizando a resposta do
item (a) e os dados termoqumicos que forem necessrios. Compare o
calculado com o valor experimental de 635 kJ mol-1. Parece razovel o valor
obtido para a formulao Ca+O-?
Hf Ca+O, s = Hf(Ca,g) + Hf(O,g) + Hi(Ca,g) + Hae(O,g) + Hrede
Hf Ca+O, s = 178,2 + 249,2 + 590,0 141,1 882,5
Hf Ca+O, s = 6,2 1
O valor obtido muito pouco exotrmico, indicando que o composto Ca+O- no deve
existir.
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Questo 3
A figura abaixo mostra parte do ciclo de Born-Haber para a formao do NaCl(s) a
partir de seus constituintes. Sabendo que a seta menor indica um consumo de 496 kJ
mol-1 de energia e, a seta maior, a liberao de 787 kJ mol-1 de energia, responda:
a) A que processo corresponde os valores de energia indicados pelas setas no
ciclo? Escreva a equao qumica correspondente a essas duas transformaes,
indicando os estados fsicos de reagentes e produtos.
Seta menor, ionizao do sdio:
Na(g) Na+(g) + e-
Seta maior, energia de rede:
Na+(g) + C-(g) NaCl(s)
b) Calcule a entalpia padro de formao para o NaCl, utilizando os dados
termoqumicos que forem necessrios.
Hf NaCl, s = Hf(Na,g) + Hf(Cl,g) + Hi(Na,g) + Hae(Cl,g) + Hrede
Hf NaCl, s = 121,7 + 107,1 + 496 + 348,8 + 787,0 1
Hf NaCl, s = 411,0 1
c) Os slidos inicos NaCl e KCl formam o mesmo tipo de estrutura cristalina, logo
eles tem o mesmo valor para a constante de Madelung. Em qual composto as
interaes entre os ons so mais fortes? Justifique.
As interaes inicas devem ser mais fortes no NaC, pois o raio inico do Na+
menor do que o raio inico do K+. Isso ocorre porque a fora que atrai os ons
inversamente proporcional distncia entre eles, como se pode ver na frmula de
energia de rede:
=+
2
4 1
1
-
Questo 4
Considere o composto hipottico CsF2(s), em que estaria presente o on Cs2+.
a) Calcule a sua energia de rede. Suponha a estrutura da fluorita e uma distncia
internuclear de 2,78 x 10-10 m.
Assim como na primeira questo desta lista, basta aplicar a frmula de energia de
rede.
=6,021023 2,51939 +2 1 1,601019
2
48,854 1012 2,781010 1
1
12
=7,765 1014
3,0931020 0,917
= 2302,1 1
b) Considerando o valor obtido para a energia de rede do CsF2, possvel explicar
porque esse composto no existe? Justifique.
No. Analisando apenas a energia de rede desse composto, observa-se um valor muito
negativo, o que mostra apenas uma grande atrao eletrosttica. Para dizer qualquer
coisa a respeito da possibilidade desse composto existir necessrio calcular seu .
c) Calcule, atravs do ciclo de Born-Haber, a entalpia padro de formao para o
CsF2.
1) Hf(Cs,g) ou Hat(Cs,s)
2) Hf(F,g) ou Hat(F2,g)
3) Hi(Cs,g)
4) Hi(Cs+,g)
5) Hae(F,g)
6) Hrede
Hf CsF2 , s = Hf(Cs,g) + 2Hf(F,g) + Hi(Cs,g) + Hi(Cs
+,g) + 2Hae(F,g) + Hrede
Hf CsF2 , s = 76,1 + 2(79,0) + 376,0 + 2420,0 2(328,0) 2302,1
Hf CsF2 , s = 72
1
d) A julgar pelo valor de (CsF2,s) obtido, esse composto seria estvel?
Justifique.
No. O valor obtido positivo, indicando que o composto no deve existir.
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Questo 5
O xido de magnsio, MgO, um slido branco usado, dentre outras coisas, como
isolante em cabos industriais, como material bsico para cadinhos refratrios e como
ingrediente principal para materiais de construo.
a) Faa o ciclo de Born-Haber para o MgO indicando todas as etapas.
Etapas do ciclo:
1) Hf(Mg,g) ou Hat(Mg,s)
2) Hf(O,g) ou Hat(O2,g)
3) Hi(Mg,g)
4) Hi(Mg+,g)
5) Hae(O,g)
6) Hae(O-,g)
7) Hrede
b) Utilizando o ciclo de Born-Haber calcule a energia de rede para o MgO.
Hf(MgO,s) = Hf(Mg,g) + Hf(O,g) + Hi(Mg,g) + Hi(Mg+,g) + Hae(O,g) + Hae(O
-,g) +
Hrede
-601,2 = 147,7 + 249,2 + 738 + 1451 141,1 + 798 + Hrede
Hrede = -3844 kJ mol-1
c) Explique porque o MgO consiste de ons Mg2+ e O2- ao invs de ons Mg+ e O-.
Para adquirir a configurao do gs nobre, o magnsio tende a perder dois eltrons,
enquanto o oxignio tende a ganhar dois eltrons.