QFL 5808 - Introdução à Química dos Materiais Inorgânicos ...stoa.usp.br/hector/files/3493/19124/2+da+lista+de+ejercicios... · 2ª Lista de Exercícios 1. Um composto ternário

QFL 5808 - Introduccedilatildeo agrave Quiacutemica dos Materiais Inorgacircnicos 2012-1

Hector Aguilar Vitorino- hectoriquspbr Paacutegina 1

QFL 5808 - Introduccedilatildeo agrave Quiacutemica dos Materiais Inorgacircnicos

Poacutes-Graduaccedilatildeo ndash Instituto de Quiacutemica ndash USP ndash 2012

2ordf Lista de Exerciacutecios

1 Um composto ternaacuterio AxByCz apresenta as espeacutecies A num arranjo hexagonal denso as

espeacutecies B em 23 dos siacutetios octaeacutedricos e C ocupando todos os interstiacutecios tetraeacutedricos Qual

deve ser a foacutermula miacutenima do composto [1]

Figura 2 interstiacutecios octaedricos Oh (esquerda) B e interstiacutecios tetraeacutedricos (direita) C

Da ceacutelula hexagonal compacta tem-se

Numero total por ceacutelula

No entanto levanta uma duacutevida porque na camada intermediaacuteria incluem seis porccedilotildees de aacutetomos (e

antes temos apenas 3) Note no entanto apenas trecircs das ditas porccedilotildees com os seus centros dentro da

ceacutelula os trecircs restantes satildeo nas ceacutelulas adjacentes E tambeacutem notar que o volume que eacute desprovido de

porccedilotildees atoacutemicos com o seu centro no interior da ceacutelula eacute precisamente que trazem as porccedilotildees que tecircm

a sua saiacuteda do centro e portanto satildeo trecircs aacutetomos contribuiacutedo pelo plano intermeacutedio

Figura 1 Arranjo hexagonal denso (A)



Nos intersticios

Haacute um total de 6 interstiacutecios octaeacutedricos e 12 interstiacutecios tetraeacutedricos por ceacutelula unitaacuteria

Entatildeo a estrutura final do composto AxByCz eacute A6B6C12

Agora do problema soacute B ocupa 23 dos siacutetios octaedricos entatildeo (23)x6=4 finalmente a formula final do

composto

A6B4C12

Fazendo a formula simplificada tem-se A3B2C6

2 Hidretos metaacutelicos satildeo ligas adequadas para armazenamento de hidrogecircnio O hidreto MH tem

uma densidade de 092 g cm-3 e ceacutelula unitaacuteria cuacutebica com a = 558 pm Haacute duas possibilidades

para o arranjo cuacutebico primitivo ou cuacutebico de faces centradas Analise estas possibilidades e

determine por meio de caacutelculo de massa atocircmica qual deve ser o metal M (metais da seacuterie de

transiccedilatildeo geralmente natildeo formam soluccedilotildees soacutelidas 11) [23456]

Como tem uma ceacutelula unitaacuteria cuacutebica centrada nas faces entatildeo haacute quatro aacutetomos de Hidrogeno e quatro

aacutetomos do metal similar agrave estrutura da halita

Figura 3 Estrutura do hidreto MH cuacutebico centrada nas faces

No caso de cuacutebica de faces centradas



O elemento M Na

Entatildeo a formula do hidreto do M eacute NaH

No caso de cuacutebico primitivo

O elemento M Mo

O hidreto de molibdecircnio de formula MoH natildeo eacute conhecido ou natildeo existe

Hidretos de metal O hidrogecircnio reage com os diversos metais de transiccedilatildeo incluindo os lantacircnios e

actiacutenios para produzi um tipo de hidreto o qual a naturaliza ainda natildeo se conhece na sua totalidade A

figura 4 mostra os hidretos conhecidos deste tipo

Os hidretos dos grupos 7-12 ou natildeo existem ou satildeo poucos conhecidos com exceccedilatildeo dos hidretos de

Pd Ni Cu e Zn Geralmente satildeo soacutelidos quebradiccedilos que apresentam aparecircncia metaacutelica e satildeo bom

condutores da eletricidade e satildeo de composiccedilatildeo variaacutevel



Figura 4 Hidretos metaacutelicos conhecidos

Este hidreto pode carregar maior ou menor quantidade de hidrogecircnio (em massa por cm3) do que

o H2 liacutequido (d = 7099 g L-1)

Tem-se varias formas de armazenamento de hidrogecircnio satildeo as seguintes as principais satildeo

Hidrogecircnio Comprimido Hidrogecircnio Liacutequido Adsorccedilatildeo em Carbono Hidretos Metaacutelicos Hidretos Quiacutemicos

Na Tabela 1 resumem-se as principais caracteriacutesticas dos meacutetodos de armazenamento de hidrogecircnio

Essas caracteriacutesticas satildeo as seguintes a densidade gravimeacutetrica (pm) a densidade volumeacutetrica (pv) a

temperatura e pressatildeo de funcionamento A temperatura ambiente Tamb eacute ~25ordmC

Tabela 1 Comparaccedilatildeo entre os seis principais meacutetodos de armazenamento de hidrogecircnio



Este meacutetodo de armazenamento do hidrogecircnio eacute uma variaccedilatildeo recente dos hidretos oferecendo mais

algumas vantagens do que os meacutetodos anteriores Envolve a utilizaccedilatildeo do hidroacutexido de soacutedio potaacutessio ou

componentes de liacutetio Estes compostos de hidretos reagem com a aacutegua e liberam hidrogecircnio sem a

adiccedilatildeo externa de calor O hidroacutexido de soacutedio (NaOH) eacute convertido em hidreto de soacutedio (NaH) pela

separaccedilatildeo do oxigecircnio com a adiccedilatildeo de calor A reaccedilatildeo que se daacute eacute a seguinte

2NaOH(s) + Calor 2NaH(s) + O2(g)

O hidreto de soacutedio eacute assim petrificado podendo ser guardado coberto com um plaacutestico ou transportado

facilmente Para produzir o hidrogecircnio as pedras satildeo cortadas consoantes o tamanho necessaacuterio sendo

depois mergulhadas na aacutegua A reaccedilatildeo que se daacute eacute a seguinte

NaH(s) + H2O(l) NaOH(l) + H2(g)

Esta eacute uma reaccedilatildeo que se daacute rapidamente liberando-se o hidrogecircnio sob pressatildeo Aleacutem do hidrogecircnio eacute

tambeacutem liberado o hidroacutexido de soacutedio que pode ser recuperado e permitir que o processo original seja

novamente repetido As vantagens deste processo satildeo as mesmas dos outros hidretos metaacutelicos de natildeo

requererem pressotildees altas ou temperaturas criogecircnicas para o funcionamento

Fazendo os caacutelculos numa ceacutelula de NaH para a questatildeo

O volume da ceacutelula de NaH = a3 =(558 pm)3=17374x10-28m3x

=17374x10-25L

A massa da uma ceacutelula de NaH=


1mol 1mol

239977g 20158g

15984x10-22g =1332x10-23g

Entatildeo o armazenamento de hidrogecircno numa ceacutelula de NaH =

Para a questatildeo o Hidreto de soacutedio tem maior capacidade de armazenamento de Hidrogecircnio liquido

O hidrogecircnio liquido pode armazenar 7099 g em um litro de volume e o hidreto de soacutedio pode armazenar

7666 g em um litro de volume da ceacutelula



3 Um haleto de prata de foacutermula AgX cristaliza com a mesma estrutura do NaCl apresenta

densidade igual a 6477 kg m-3 e ceacutelula unitaacuteria com dimensatildeo de 5775 pm [78910]

a) Mostre qual deve ser a posiccedilatildeo dos iacuteons nesta ceacutelula

Ag+

Br-

Figura 5 estrutura do haleto de prata

b) Qual eacute o elemento X

O elemento X Br



Entatildeo a formula do haleto de prata AgBr

c) Este composto (AgBr) apresenta baixa solubilidade em aacutegua ao contraacuterio do NaCl embora

ambos apresentem estruturas cristalinas semelhantes - como este fato pode ser explicado

Sal ΔEN Solubilidade

AgBr

103

1135x10-4 g por 100

ml da aacutegua a 20 degC

NaCl 223 359 g por 100 mL

da aacutegua a 20 degC

Tabela 2 Electronegatividades e solubilidades para o cloreto de soacutedio e o brometo de prata

Uma regra geral amplamente obedecida eacute aquela em que compostos que cotem iacuteons de raios

amplamente diferentes satildeo normalmente soluacuteveis em aacutegua Reciprocamente os sais com miacutenima

solubilidade em aacutegua satildeo os de nos como raios similares Isto e em geral a diferenccedila no tamanho

favorece a solubilidade em aacutegua Empiricamente um composto iocircnico MX tende a ser mas soluacutevel

quando o raio de M+ eacute menor do que aquele do X- em torno de 08 A r(Ag+)=129pm r(Na+)=116pm

r(Br-)=182pm r(Cl-)=167pm Mas ambos tecircm raios diferentes e ainda tem diferenccedilas em quanto agrave

solubilidade

O iacuteon de brometo por ter raio maior apresenta maior polarizaccedilatildeo por parte do iacuteon prata o que da maior

caraacuteter covalente Pode-se tambeacutem explicar aplicando a teoria de Pearson (acida-base duro e mole) o

iacuteon brometo eacute uma base intermediaacuteria e o iacuteon prata e um acido mole assim o resultado desta interaccedilatildeo

tem maior caraacuteter covalente devido a que os niacuteveis de energias dos orbitais de fronteira HOMO (HLL)-

LUMO (HMM) satildeo proacuteximas (Teoria de Klopman) Porem o caraacuteter covalente que apresenta a sal de AgBr

faz que a solubilidade fique menor

Similarmente pode-se explicar para a sal de NaCl o iacuteon soacutedio eacute um acido duro e o iacuteon cloreto eacute uma base

dura assim a sal destes iacuteons tem um maior caraacuteter iocircnico devido a que devido a que os niacuteveis de

energias dos orbitais de fronteira HOMO (HLL)-LUMO (HMM) ficam mais afastadas este pode explicar que

a solubilidade em aacutegua seja maior que a sal de AgBr

Podem-se explicar as diferenccedilas de solubilidade em quanto ao caraacuteter iocircnico e covalente que

apresentam considerando as diferenccedilas de eletronegatividades que tem os diferentes sais O NaCl tem

maior caraacuteter iocircnico (ΔENgt17) segundo mostra a tabela a diferenccedila de eletronegatividade do AgBr

(ΔEN=103)



Destes valores o caraacuteter covalente e iocircnico pode fazer diferenciar a solubilidade que apresentam os

diferentes sais

Entatildeo os compostos iocircnicos satildeo geralmente soluacuteveis na aacutegua Contudo a solubilidade num dissolvente

determinado depende de dois fatores a energia de rede (energia reticular) o que manteacutem na sua

estrutura no seu estado e a energia liberada pela interaccedilatildeo entre os iacuteons e o dissolvente energia de

solvataccedilatildeo (energia de hidrataccedilatildeo se a aacutegua eacute o dissolvente) Se aquela eacute muito grande ficara menos

soluacutevel por exemplo o CaO natildeo eacute muito soluacutevel na aacutegua

d) Comparando X= F Cl e Br qual deve ser a alteraccedilatildeo na dimensatildeo da ceacutelula unitaacuteria

A alteraccedilatildeo na ceacutelula unitaacuteria tem que ser a aresta que aumenta de F ao Br segundo a tabela

Figura 6 Estruturas das ceacutelulas para o AgF e AgCl

AgF AgCl AgBr e todos tecircm cuacutebica de face centrada (fcc) de sal-gema estrutura de treliccedila (NaCl) com os

paracircmetros de rede a seguir

Haleto de prata propriedades

Composto Cristal Estrutura a ( Aring)

AgF fcc Sal-gema NaCl 4936

AgCl fcc Sal-gema NaCl 55491

AgBr fcc Sal-gema NaCl 57745

Estrutura da ceacutelula unitaacuteria

Cuacutebica de face centrada

Sal-gema estrutura

Tabela 3 Propriedades estruturais dos haleto de prata



Os iacuteons de haleto maiores estatildeo dispostos em um empacotamento cuacutebico compacto enquanto que os

iacuteons da prata menores preencher os vazios octaeacutedricos entre eles dando uma estrutura de coordenaccedilatildeo

6 onde um iacuteon da prata Ag + estaacute rodeado por 6 Br- iacuteons e vice-versa A geometria de coordenaccedilatildeo para

AgBr na estrutura de NaCl eacute inesperado pois para Ag (I) que forma complexos tipicamente linear

trigonais (coordenaccedilatildeo 3 com a Ag) ou tetraeacutedrico (coordenaccedilatildeo 4 com a Ag)

4 Consulte uma tabela de raios iocircnicos e mostre utilizando as razotildees de raios limitantes quais

satildeo as geometrias ao redor dos iacuteons nos soacutelidos NaCl e CsCl [111213]

Nordm de coordenaccedilatildeo Razatildeo de raio Geometria

2 0000 ndash 0155 Linear

3 0155 ndash 0225 Trigonal plana

4 0225 ndash 0414 Tetraeacutedrica

6 0414 ndash 0732 Octaeacutedrica

8 0732 ndash 1000 Cuacutebica

Tabela 4 Relaccedilotildees de raios limitantes e estruturas

Tipo de sal Radio iocircnico (pm)

Na+ 116

Cs+ 181

Cl- 167

Tabela 5 Raios iocircnicos para o soacutedio ceacutesio e cloro

Determinando a raccedilatildeo de raios limitantes

Ceacutelulas unitaacuterias para o CsCl e NaCl

CsCl 88 NaCl 66



Figura 7 Calculo das raccedilotildees de raios limitantes para o NaCl e CsCl

Para o NaCl 66

Para o CsCl 88

b) Como vocecirc explica o fato dos iacuteons soacutedio e ceacutesio ambos pertencentes ao mesmo grupo da TP

formarem sais de cloreto com diferentes estruturas cristalinas

Observe a estrutura do NaCl Veja que o caacutetion de soacutedio (representado pela esfera menor) tem como

vizinhos 6 acircnions de cloro Por isso dizemos que o nuacutemero de coordenaccedilatildeo do caacutetion de soacutedio eacute 6 Jaacute no

caso do cloreto de ceacutesio o nuacutemero de coordenaccedilatildeo do caacutetion de ceacutesio eacute 8 pois tem 8 acircnions com

vizinhos

a

= rx=a2

rx

rx

2rx

a2=rx

Para o CsCl

Para o NaCl



Quase sempre o acircnion eacute maior que o caacutetion - isso eacute devido ao excesso de carga nuclear do caacutetion que

torna a nuvem eletrocircnica mais compacta enquanto o excesso de carga negativa no acircnion provoca a

expansatildeo da nuvem Quanto maior for agrave razatildeo entre o tamanho do caacutetion e o tamanho do acircnion maior

deveraacute ser o nuacutemero de coordenaccedilatildeo do caacutetion

c) Explique por que esta regra natildeo funciona para todos os soacutelidos do tipo MX

A regra natildeo funciona para os soacutelidos tipos MX pois a regra eacute aplicada para os caacutelculos da relaccedilatildeo de

raios limitantes que considera um modelo iocircnico onde os iacuteons satildeo esferas carregadas natildeo

compressiacuteveis e natildeo polarizaacuteveis Quando se tem o caraacuteter covalente no soacutelido iocircnico se apresentam

alguns desvios mais ainda natildeo cumprem algumas regras de Pauling

Para iacuteons que pertencem a um mesmo grupo da tabela perioacutedica o incremento do radio iocircnico

apresentam maior polarizabilidade na nuvem eletrocircnica assim aumenta o caraacuteter covalente

Ter presente que o modelo eacute demasiado simples pois os iacuteons natildeo satildeo esferas riacutegidas mas sim estatildeo

polarizadas pela influencia dos caacutetions Este significa o que a ligaccedilatildeo em questatildeo raramente tem caraacuteter

completamente iocircnico Quando maior seja a carga formal do iacuteon metaacutelico maior ficara a relaccedilatildeo de

ligaccedilatildeo covalente entre o metal e seus ligandos Quanto maior seja o grado de covalecircncia menos

provaacutevel vai ser que funcionem o concepto de radio iocircnico e seus relaccedilotildees Para o caso do CsCl ( calculo

da relaccedilatildeo do raios limitantes) aparece houver uma pequena diferenccedila de energias entre as estruturas de

coordenaccedilatildeo seis e oito e usualmente se prefere a estrutura de coordenaccedilatildeo seis As estruturas de

coordenaccedilatildeo oito satildeo estranhas por exemplo natildeo existem oacutexidos de coordenaccedilatildeo oito Acha-se que a

preferecircncia pela estrutura de coordenaccedilatildeo seis de sal de roca deve-se a uma pequena contribuiccedilatildeo do

caraacuteter covalente Assim estatildeo bem colocados para uma boa superposiccedilatildeo de orbitais necessaacuteria para o

que tenha um lugar a ligaccedilatildeo sigma A superposiccedilatildeo dos orbitais p na estrutura do cloreto de ceacutesio eacute

menos provaacutevel

5 Comparando-se as estruturas do hidroacutexido do metal alcalino potaacutessio (KOH) com a estrutura do

hidroacutexido do metal alcalino terroso caacutelcio (Ca(OH)2) do mesmo periacuteodo verifica-se que a primeira

eacute semelhante agrave do sal-gema enquanto que a segunda eacute do tipo iodeto de caacutedmio (lamelar) Como

vocecirc explica a diferenccedila observada [1415]



Figura 8 Estrutura do hidroacutexido de potaacutessio (esquerda) e hidroacutexido de caacutelcio (direita)


K+ 152

Ca2+ 114

OH- 123

Tabela 6 raios iocircnicos para o caacutelcio o potaacutessio e a hidroxila

Da tendecircncia nos raios iocircnicos (serie de Shannon Prewitt) existe uma relaccedilatildeo entro os raios iocircnicos e as

configuraccedilotildees eletrocircnicas dos iacuteons Os raios de caacutetions isoeletrocircnicos (K e Ca) diminuem ao longo do

periacuteodo na Tabela perioacutedica veja o a tabela 6

Na estrutura do KOH tem-se numero de coordenaccedilatildeo (NC=6) respeito a o iacuteon soacutedio e para o hidroacutexido de

caacutelcio (estrutura hexagonal) tem-se o numero de coordenaccedilatildeo 6 respeito ao caacutetion Ca2+ (NC=6) e respeito

ao anion 3 (NC=3) ambos formando poliedros octaedricos

O Ca2+ apresenta maior carga tem o raio menor que atrai com maior forccedila a os iacuteons hidroxilos ou seja

polariza os iacuteons ao redor deste (o que daacute o caraacuteter covalente) entatildeo deixa sim carga que poda interagir

com outros iacuteons de carga oposta onde ficam os iacuteons OH formando assim uma lamela sim carga

Figura 9 Estrutura lamelar para o Ca(OH)2

Lamela Ca (OH)2



ro

Para o sal de KOH natildeo apresenta a formaccedilatildeo de estrutura lamelar pois o caacutetion central natildeo polariza

suficientemente a os iacuteons hidroxilas As diferenccedilas de solubilidade e ponto de fusatildeo pode dar uma ideia

do caraacuteter covalente que apresenta o hidroacutexido de caacutelcio (0173 g100 mL de aacutegua a 20 oC 653 K) e o

hidroacutexido de potaacutessio ( 119g 100mL de aacutegua a 20 oC 633K)

6 O sulfeto de chumbo cristaliza com estrutura mostrada ao lado [13]

a) Calcule a energia reticular utilizando ambas as aproximaccedilotildees de Born-Landeacute e de Kapustinski e

compare os valores

Da equaccedilatildeo de Born-Landeacute

Onde

A constante de Madelung ( APbS=174756)

cargas do anion e do caacutetion

e Carga eletrocircnica (16x10-19C)

Permitividade no vaco (8854x10-12C2m-1)

1eV=1602times10minus19 joule (1eV=1602times10minus19 KJ)

N numero de Avogadro

Figura 10 calculo da constante de Madelung

ro

ro

ro

ro



Tabela 7 valores de n para o calculo na equaccedilatildeo de Born-Lande

Equaccedilatildeo de Kapustinski

cargas dos iacuteons

Energia reticular (KJmol)

distancia entre as cargas dos iacuteons

numero dos iacuteons por formula miacutenima

Raios iocircnicospm (nuacutemero de coordenaccedilatildeo)

S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)

Calculando a energia reticular

b) Desenhe um ciclo de Haber-Born e determine o valor da energia reticular ldquoexperimentalrdquo

Expoente de Born (n) 5 7 9 10 12 14

Nordm quacircntico principal n

1 2 3 4 5 6

Eleacutetrons 2 10 18-28 36-46 57-78 86

Tipo de iacuteon [He] [Ne] [Ar] [Kr] [Xe] [Rn]



Figura 11 ciclo de Born Haber para o PbS

ΔHf= ΔHsub + EI1+ EI2 + ΔHoatom + AE1+ AE2 +ΔHr

-98 kJ mol-1= 178 kJ mol-1+7416 eV+1503 eV+278 kJ mol-1 -2077eV+6633 eV+ ΔHr


-554 kJ mol-1=27002 eV + ΔHr

Entalpias de formaccedilatildeo (ΔHf) kJ mol-1

S2- (g) 535 (endoteacutermico)

Pb (g) 196 (endoteacutermico)

PbS 98 (exoteacutermico)

Energias de ionizaccedilatildeo (EIi) eV

Pb 7416 (1ordf) (endoteacutermico) 1503 (2ordf) (endoteacutermico)

Afinidade eletrocircnica (AEi) eV

S 2077 (exoteacutermico) 6633 (2ordf) (endoteacutermico)

Entalpia de atomizaccedilatildeo kJ mol-1

S 278 (endoteacutermico)

Entalpia de sublimaccedilatildeo kJ mol-1

Pb 178 (endoteacutermico)

c) Compare os valores calculados pelas equaccedilotildees com o valor obtido pelo ciclo e discuta

justificando semelhanccedilas ou diferenccedilas entre estes valores



Figura 12 Estrutura para o PbS

Energia Reticular Born-Landeacute Kapustinski Ciclo de Haber-Born

(experimental)

ER

Tabela8 Energias reticulares calculadas por Born Lande Kapustinski e Haber Born

Os valores da energia reticular para o calculo da energia reticular apresentam diferenccedilas devido a que

satildeo considerados diferentes fatores em quanto ao tipo de interaccedilotildees ou ligaccedilotildees que apresentam os

soacutelidos

O ciclo de Haber-Born eacute calculado considerando paracircmetros termodinacircmicos e natildeo eacute calculado

diretamente soacute usando uma somatoacuteria de dados de energias experimentais que segue uma sequecircncia

ou ciclo de reaccedilotildees (Lei de Hess) O ciclo de Haber-Born calcula a energia total considerando as

interaccedilotildees totais que tem caraacuteter iocircnico (na sua maioria) e caraacuteter covalente Porem que apresenta

maiores valores respeito a os valores calculados matematicamente (fazendo aproximaccedilotildees) que mostram

os resultados segundo Kapustinski e Born-Lande (que satildeo calculadas atraveacutes de modelos que

consideram interaccedilotildees tipicamente iocircnicas)

As diferenccedilas que apresentam os valores da energia reticular segundo Kapustinski e Born-Lande diferem

por que apresentam distintas consideraccedilotildees No calculo da equaccedilatildeo de Born-Lande considera o valor de

n obtido a partir de medidas de compressibilidade (mede a resistecircncia dos iacuteons quando forccedilados a se

aproximarem) e na equaccedilatildeo Kapustinski considera outra aproximaccedilatildeo teoacuterica que eacute a relaccedilatildeo da

constante de Madelung e o numero de iacuteons na formula miacutenima

7 A figura ao lado mostra as estruturas de dois iodetos de metais do 3ordm periacuteodo da Tabela

Perioacutedica (um metal alcalino e um metal alcalino terroso) Para um deles tem-se que

ER (termodinacircmica) = 2327 kJ mol-1 e ER (calculada) = 1944 kJ mol-1 e para o outro

ER (termodinacircmica) = 704 kJ mol-1 e ER (calculada) = 682 kJ mol-1 Identifique-os e atribua a

estrutura de cada um deles fundamentando bem sua escolha [1316]



O problema trata-se de dois iodetos de metais do terceiro periacuteodo da tabela perioacutedica um deles eacute alcalino

(soacutedio) e o outro eacute alcalino terroso (Magneacutesio)

Os iodetos tem diferente caacutetion o que faz que mude a energia reticular assim o que contem o iacuteon

dobremente carregado tem maior energia reticular entatildeo o iodeto de magneacutesio tem maior energia

reticular Pode se dar uma Idea do aumento da energia reticular pelo produto nas equaccedilotildees das cargas

nucleares (Z+Z) este produto eacute maior para o cristal que contem o caacutetion divalente assim obteraacute a maior

energia reticular ao fazer os caacutelculos

Energia reticular Termodinacircmica Calculada

Iodeto de soacutedio 704 kJ mol-1 682 kJ mol-1

Iodeto de magneacutesio 2327 kJ mol-1 1944 kJ mol-1

Tabela 9 dados das energias reticulares experimentais e teoacutericas

Para poder determinar as estruturas correspondentes do cada cristal calcula-se a relaccedilatildeo dos raios

limitantes

NC Geometria r+frasl r- Relaccedilatildeo de raacutedios limitantes

4 Tetraeacutedrica 0225 ndash 0414

6 Octaeacutedrica 0414 ndash 0732

Tabela 10 Relaccedilatildeo dos raios limitantes para o MgI2 e o NaI

Assim pode-se indicar a estrutura em quanto ao empacotamento apresenta na sua estrutura

Figura 13 Interpretaccedilatildeo graacutefica da dimensatildeo do caacutetion para uma diferente disposiccedilatildeo da geometria

Finalmente pode-se indicar que a estrutura que contem maior empacotamento eacute a que tem o caacutetion de

menor tamanho e o que apresenta interstiacutecios tetraeacutedricos MgI2 O niacutevel de empacotamento pode-se

Anion

Caacutetion



relacionar a estabilidade da estrutura (maior energia reticular) No caso do solido de NaI tem estrutura

octaedrica assim os interstiacutecios que apresenta e onde ficam os caacutetions estatildeo mais proacuteximos porem tem

maior repulsatildeo e contem menor energia reticular

Iodeto de soacutedio iodeto de magneacutesio

Figura 14 estruturas identificadas para os diferentes iodetos de soacutedio e magneacutesio

Banco de Dados


S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)

Pb 4+ 79 (4) 92 (6) 108 (8)

Constantes de Madelung

CsCl 176267

NaCl 174756

ZnS (blenda) 163805

ZnS (wurtzita) 164132

CaF2 251939

Entalpias de formaccedilatildeo (ΔH) kJ mol-1




Energias de ionizaccedilatildeo eV


Afinidade eletrocircnica eV






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14 Denise de Oliveira Silva Material didaacutetico 2012-I (arquivo QFL5808_2_EstrSoacutelidosB_2012)

15 httpwwwscielobrscielophppid=S0100-40422010000100029ampscript=sci_arttext (acessada 23 de


16 Denise de Oliveira Silva Material didaacutetico 2012-I (arquivo QFL5808_2_EstrSoacutelidosC_2012)



Nos intersticios

Haacute um total de 6 interstiacutecios octaeacutedricos e 12 interstiacutecios tetraeacutedricos por ceacutelula unitaacuteria

Entatildeo a estrutura final do composto AxByCz eacute A6B6C12

Agora do problema soacute B ocupa 23 dos siacutetios octaedricos entatildeo (23)x6=4 finalmente a formula final do

composto

A6B4C12

Fazendo a formula simplificada tem-se A3B2C6

2 Hidretos metaacutelicos satildeo ligas adequadas para armazenamento de hidrogecircnio O hidreto MH tem

uma densidade de 092 g cm-3 e ceacutelula unitaacuteria cuacutebica com a = 558 pm Haacute duas possibilidades

para o arranjo cuacutebico primitivo ou cuacutebico de faces centradas Analise estas possibilidades e

determine por meio de caacutelculo de massa atocircmica qual deve ser o metal M (metais da seacuterie de

transiccedilatildeo geralmente natildeo formam soluccedilotildees soacutelidas 11) [23456]

Como tem uma ceacutelula unitaacuteria cuacutebica centrada nas faces entatildeo haacute quatro aacutetomos de Hidrogeno e quatro

aacutetomos do metal similar agrave estrutura da halita

Figura 3 Estrutura do hidreto MH cuacutebico centrada nas faces

No caso de cuacutebica de faces centradas



O elemento M Na



O elemento M Mo





































=17374x10-25L



1mol 1mol

239977g 20158g

15984x10-22g =1332x10-23g










Ag+

Br-



O elemento X Br







AgBr

103

1135x10-4 g por 100











solubilidade














(ΔEN=103)




diferentes sais


















Sal-gema estrutura



















Na+ 116

Cs+ 181

Cl- 167




CsCl 88 NaCl 66




Para o NaCl 66

Para o CsCl 88






vizinhos

a

= rx=a2

rx

rx

2rx

a2=rx

Para o CsCl

Para o NaCl

























menos provaacutevel









K+ 152

Ca2+ 114

OH- 123












Lamela Ca (OH)2



ro







compare os valores


Onde








ro

ro

ro

ro










S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)





1 2 3 4 5 6

Eleacutetrons 2 10 18-28 36-46 57-78 86








-554 kJ mol-1=27002 eV + ΔHr



















(experimental)

ER




soacutelidos
































limitantes









Anion

Caacutetion








Banco de Dados


S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)

Pb 4+ 79 (4) 92 (6) 108 (8)


CsCl 176267

NaCl 174756

ZnS (blenda) 163805


CaF2 251939































2012)








O elemento M Na



O elemento M Mo





































=17374x10-25L



1mol 1mol

239977g 20158g

15984x10-22g =1332x10-23g










Ag+

Br-



O elemento X Br







AgBr

103

1135x10-4 g por 100











solubilidade














(ΔEN=103)




diferentes sais


















Sal-gema estrutura



















Na+ 116

Cs+ 181

Cl- 167




CsCl 88 NaCl 66




Para o NaCl 66

Para o CsCl 88






vizinhos

a

= rx=a2

rx

rx

2rx

a2=rx

Para o CsCl

Para o NaCl

























menos provaacutevel









K+ 152

Ca2+ 114

OH- 123












Lamela Ca (OH)2



ro







compare os valores


Onde








ro

ro

ro

ro










S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)





1 2 3 4 5 6

Eleacutetrons 2 10 18-28 36-46 57-78 86








-554 kJ mol-1=27002 eV + ΔHr



















(experimental)

ER




soacutelidos
































limitantes









Anion

Caacutetion








Banco de Dados


S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)

Pb 4+ 79 (4) 92 (6) 108 (8)


CsCl 176267

NaCl 174756

ZnS (blenda) 163805


CaF2 251939































2012)



































=17374x10-25L



1mol 1mol

239977g 20158g

15984x10-22g =1332x10-23g










Ag+

Br-



O elemento X Br







AgBr

103

1135x10-4 g por 100











solubilidade














(ΔEN=103)




diferentes sais


















Sal-gema estrutura



















Na+ 116

Cs+ 181

Cl- 167




CsCl 88 NaCl 66




Para o NaCl 66

Para o CsCl 88






vizinhos

a

= rx=a2

rx

rx

2rx

a2=rx

Para o CsCl

Para o NaCl

























menos provaacutevel









K+ 152

Ca2+ 114

OH- 123












Lamela Ca (OH)2



ro







compare os valores


Onde








ro

ro

ro

ro










S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)





1 2 3 4 5 6

Eleacutetrons 2 10 18-28 36-46 57-78 86








-554 kJ mol-1=27002 eV + ΔHr



















(experimental)

ER




soacutelidos
































limitantes









Anion

Caacutetion








Banco de Dados


S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)

Pb 4+ 79 (4) 92 (6) 108 (8)


CsCl 176267

NaCl 174756

ZnS (blenda) 163805


CaF2 251939































2012)
























=17374x10-25L



1mol 1mol

239977g 20158g

15984x10-22g =1332x10-23g










Ag+

Br-



O elemento X Br







AgBr

103

1135x10-4 g por 100











solubilidade














(ΔEN=103)




diferentes sais


















Sal-gema estrutura



















Na+ 116

Cs+ 181

Cl- 167




CsCl 88 NaCl 66




Para o NaCl 66

Para o CsCl 88






vizinhos

a

= rx=a2

rx

rx

2rx

a2=rx

Para o CsCl

Para o NaCl

























menos provaacutevel









K+ 152

Ca2+ 114

OH- 123












Lamela Ca (OH)2



ro







compare os valores


Onde








ro

ro

ro

ro










S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)





1 2 3 4 5 6

Eleacutetrons 2 10 18-28 36-46 57-78 86








-554 kJ mol-1=27002 eV + ΔHr



















(experimental)

ER




soacutelidos
































limitantes









Anion

Caacutetion








Banco de Dados


S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)

Pb 4+ 79 (4) 92 (6) 108 (8)


CsCl 176267

NaCl 174756

ZnS (blenda) 163805


CaF2 251939































2012)











Ag+

Br-



O elemento X Br







AgBr

103

1135x10-4 g por 100











solubilidade














(ΔEN=103)




diferentes sais


















Sal-gema estrutura



















Na+ 116

Cs+ 181

Cl- 167




CsCl 88 NaCl 66




Para o NaCl 66

Para o CsCl 88






vizinhos

a

= rx=a2

rx

rx

2rx

a2=rx

Para o CsCl

Para o NaCl

























menos provaacutevel









K+ 152

Ca2+ 114

OH- 123












Lamela Ca (OH)2



ro







compare os valores


Onde








ro

ro

ro

ro










S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)





1 2 3 4 5 6

Eleacutetrons 2 10 18-28 36-46 57-78 86








-554 kJ mol-1=27002 eV + ΔHr



















(experimental)

ER




soacutelidos
































limitantes









Anion

Caacutetion








Banco de Dados


S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)

Pb 4+ 79 (4) 92 (6) 108 (8)


CsCl 176267

NaCl 174756

ZnS (blenda) 163805


CaF2 251939































2012)












AgBr

103

1135x10-4 g por 100











solubilidade














(ΔEN=103)




diferentes sais


















Sal-gema estrutura



















Na+ 116

Cs+ 181

Cl- 167




CsCl 88 NaCl 66




Para o NaCl 66

Para o CsCl 88






vizinhos

a

= rx=a2

rx

rx

2rx

a2=rx

Para o CsCl

Para o NaCl

























menos provaacutevel









K+ 152

Ca2+ 114

OH- 123












Lamela Ca (OH)2



ro







compare os valores


Onde








ro

ro

ro

ro










S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)





1 2 3 4 5 6

Eleacutetrons 2 10 18-28 36-46 57-78 86








-554 kJ mol-1=27002 eV + ΔHr



















(experimental)

ER




soacutelidos
































limitantes









Anion

Caacutetion








Banco de Dados


S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)

Pb 4+ 79 (4) 92 (6) 108 (8)


CsCl 176267

NaCl 174756

ZnS (blenda) 163805


CaF2 251939































2012)









diferentes sais


















Sal-gema estrutura



















Na+ 116

Cs+ 181

Cl- 167




CsCl 88 NaCl 66




Para o NaCl 66

Para o CsCl 88






vizinhos

a

= rx=a2

rx

rx

2rx

a2=rx

Para o CsCl

Para o NaCl

























menos provaacutevel









K+ 152

Ca2+ 114

OH- 123












Lamela Ca (OH)2



ro







compare os valores


Onde








ro

ro

ro

ro










S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)





1 2 3 4 5 6

Eleacutetrons 2 10 18-28 36-46 57-78 86








-554 kJ mol-1=27002 eV + ΔHr



















(experimental)

ER




soacutelidos
































limitantes









Anion

Caacutetion








Banco de Dados


S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)

Pb 4+ 79 (4) 92 (6) 108 (8)


CsCl 176267

NaCl 174756

ZnS (blenda) 163805


CaF2 251939































2012)























Na+ 116

Cs+ 181

Cl- 167




CsCl 88 NaCl 66




Para o NaCl 66

Para o CsCl 88






vizinhos

a

= rx=a2

rx

rx

2rx

a2=rx

Para o CsCl

Para o NaCl

























menos provaacutevel









K+ 152

Ca2+ 114

OH- 123












Lamela Ca (OH)2



ro







compare os valores


Onde








ro

ro

ro

ro










S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)





1 2 3 4 5 6

Eleacutetrons 2 10 18-28 36-46 57-78 86








-554 kJ mol-1=27002 eV + ΔHr



















(experimental)

ER




soacutelidos
































limitantes









Anion

Caacutetion








Banco de Dados


S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)

Pb 4+ 79 (4) 92 (6) 108 (8)


CsCl 176267

NaCl 174756

ZnS (blenda) 163805


CaF2 251939































2012)









Para o NaCl 66

Para o CsCl 88






vizinhos

a

= rx=a2

rx

rx

2rx

a2=rx

Para o CsCl

Para o NaCl

























menos provaacutevel









K+ 152

Ca2+ 114

OH- 123












Lamela Ca (OH)2



ro







compare os valores


Onde








ro

ro

ro

ro










S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)





1 2 3 4 5 6

Eleacutetrons 2 10 18-28 36-46 57-78 86








-554 kJ mol-1=27002 eV + ΔHr



















(experimental)

ER




soacutelidos
































limitantes









Anion

Caacutetion








Banco de Dados


S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)

Pb 4+ 79 (4) 92 (6) 108 (8)


CsCl 176267

NaCl 174756

ZnS (blenda) 163805


CaF2 251939































2012)






























menos provaacutevel









K+ 152

Ca2+ 114

OH- 123












Lamela Ca (OH)2



ro







compare os valores


Onde








ro

ro

ro

ro










S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)





1 2 3 4 5 6

Eleacutetrons 2 10 18-28 36-46 57-78 86








-554 kJ mol-1=27002 eV + ΔHr



















(experimental)

ER




soacutelidos
































limitantes









Anion

Caacutetion








Banco de Dados


S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)

Pb 4+ 79 (4) 92 (6) 108 (8)


CsCl 176267

NaCl 174756

ZnS (blenda) 163805


CaF2 251939































2012)










K+ 152

Ca2+ 114

OH- 123












Lamela Ca (OH)2



ro







compare os valores


Onde








ro

ro

ro

ro










S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)





1 2 3 4 5 6

Eleacutetrons 2 10 18-28 36-46 57-78 86








-554 kJ mol-1=27002 eV + ΔHr



















(experimental)

ER




soacutelidos
































limitantes









Anion

Caacutetion








Banco de Dados


S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)

Pb 4+ 79 (4) 92 (6) 108 (8)


CsCl 176267

NaCl 174756

ZnS (blenda) 163805


CaF2 251939































2012)








ro







compare os valores


Onde








ro

ro

ro

ro










S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)





1 2 3 4 5 6

Eleacutetrons 2 10 18-28 36-46 57-78 86








-554 kJ mol-1=27002 eV + ΔHr



















(experimental)

ER




soacutelidos
































limitantes









Anion

Caacutetion








Banco de Dados


S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)

Pb 4+ 79 (4) 92 (6) 108 (8)


CsCl 176267

NaCl 174756

ZnS (blenda) 163805


CaF2 251939































2012)















S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)





1 2 3 4 5 6

Eleacutetrons 2 10 18-28 36-46 57-78 86








-554 kJ mol-1=27002 eV + ΔHr



















(experimental)

ER




soacutelidos
































limitantes









Anion

Caacutetion








Banco de Dados


S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)

Pb 4+ 79 (4) 92 (6) 108 (8)


CsCl 176267

NaCl 174756

ZnS (blenda) 163805


CaF2 251939































2012)












-554 kJ mol-1=27002 eV + ΔHr



















(experimental)

ER




soacutelidos
































limitantes









Anion

Caacutetion








Banco de Dados


S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)

Pb 4+ 79 (4) 92 (6) 108 (8)


CsCl 176267

NaCl 174756

ZnS (blenda) 163805


CaF2 251939































2012)










(experimental)

ER




soacutelidos
































limitantes









Anion

Caacutetion








Banco de Dados


S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)

Pb 4+ 79 (4) 92 (6) 108 (8)


CsCl 176267

NaCl 174756

ZnS (blenda) 163805


CaF2 251939































2012)




















limitantes









Anion

Caacutetion








Banco de Dados


S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)

Pb 4+ 79 (4) 92 (6) 108 (8)


CsCl 176267

NaCl 174756

ZnS (blenda) 163805


CaF2 251939































2012)













Banco de Dados


S2- 170 (6)

Pb 2+ 112 (4) 133 (6) 143 (8)

Pb 4+ 79 (4) 92 (6) 108 (8)


CsCl 176267

NaCl 174756

ZnS (blenda) 163805


CaF2 251939































2012)

















2012)






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QFL 5808 - Introdução à Química dos Materiais Inorgânicos ...stoa.usp.br/hector/files/3493/19124/2+da+lista+de+ejercicios... · 2ª Lista de Exercícios 1. Um composto ternário