7a aula - Ligacao ionica e Energia Reticular (06-06-2013)

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   Propriedades:
1)  Ligações Fortes – Altos PF e PE.
2)  Ligações não direcionais.
3)  Sólidos iônicos – baixa condutividade.
4)  Em geral duros, porém frágeis. 
5)   Solúveis em solventes polares.
 Resulta da atração eletrostática de íons com cargas opostas
LIGAÇÃO IÔNICA
Compostos iônicos: sais, óxidos, hidróxidos, sulfetos e a maioria dos compostos inorgânicos 
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Sólidos iônicos
Duros - frágeis e quebradiços
Forcas de repulsão
Quebra do cristal
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AFINIDADE ELETRÔNICA
- Energia liberada quando um elétron é adicionado a um átomo neutro gasoso no estado fundamental.
 Cl (g) + e-  Cl- (g) 
ENERGIA RETICULAR
- Quantidade de energia liberada quando um cristal é formado a partir de suas partículas componentes na fase gasosa. 
 Na (g) + Cl (g)  NaCl (s) 
POTENCIAL DE IONIZAÇÃO 
- Energia necessária para remover um elétron de um átomo gasoso isolado em seu estado fundamental.
 Na (g)  Na (g) + e-
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Energia reticular (U ou ΔRede)
 É definida como a energia de formação de um mol de um composto iônico sólido cristalino quando os íons se combinam em fase gasosa. 
 Na (g) + Cl (g)  NaCl (s) 
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- A energia requerida para remover os íons de sua posição de equilíbrio no cristal a uma distância infinita. 
Sistemas exotérmico 
Sistemas endotérmico
Energia reticular (U ou ΔRede)
HSolução = HRede + [Hhid (cátion) + Hhid (ânion)] 
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ENERGIA RETICULAR (U)
r
Na+(g) + Cl-(g)
r = r0 e a distância em que os íons ficariam em repouso 
r0
NaCl(s)
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Estrutura cristalina do NaCl
Cúbica de face centrada
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Parte de um cristal de cloreto de sódio unidimensional 
A energia eletrostática entre dois átomos vizinhos é dada pela equação
No cálculo considera-se a menor distância entre o íon Na+ e Cl- é r0. 
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Onde:
Z+ = +1, carga do cátion (íon Na+)
Z- = -1, carga do ânion (íon Cl-)
e = é a carga do elétron em coulombs 
r = distância entre íons
Energia reticular
Íons Na+ contribuem 
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A série entre colchetes é somente função da estrutura do cristal e independe da espécie particular de íons que a constituem (Constante de Madelung, M) 
M
Quando 1 mol de NaCl(s) se forma a partir dos íons gasosos a energia total liberada será (NaCl  M = 1,74756): 
N = 6,022 x 1023 íons/mol 
e = 1,60218 x 10-19 C (4,8030 x 10-10 ues)
 = 3,14159
0 = 8.854188 x 10-12 C2 J-1 m-1
r0 = 2,80 Å
EA = - 860 kJ/mol
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Energia potencial total do cristal por mol dada por: 
U = Eatração + Erepulsão 
B - coeficiente de repulsão
n - expoente de Born - estimado pela compressibilidade do cristal n varia de 9 a 12 (depende do tipo do cristal) 
A distância de equilíbrio entre os íons é determinada pelo balanço entre os termos de atração e repulsão. No equilíbrio(r = r0), dU/dr=0,. 
onde
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Equação Born-Landé
Para NaCl (M = 1.747, r = 2.82 Å, n = 9.1) 
UNaCl = -860 + 95 = - 765 kJ mol-1 
UExp = -775 kJ mol-1 (Usando o ciclo Born-Haber) 
Atração
Repulsão
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Para calcular com precisão as energias das redes dos cristais devem-se introduzir alguns refinamentos:
Uma expressão melhor, mais precisa e quântica da energia de repulsão
Uma correção para a energia de van der Waals
Uma correção para a energia do ponto zero. (A energia vibracional presente a 0 K)
Energia coulômbica		- 860
Energia de repulsão		+ 99
Energia de van der Waals	- 13
Energia do ponto zero		+ 8
				- 766 kJ/mol
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Constantes de Madelung
cs (8, 8)
cfc (6, 6)
cfc (8, 4)
hc (4, 4)
cfc (4, 4)
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Distância interatômica e cargas iônicas relacionadas ao PF e dureza
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Dureza dos minerais escala de Mohs 
Se refere á resistência que a superfície como um todo oferece ao ato de riscar
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Ciclo Born-Haber
As energias reticulares não podem ser medidas diretamente, mas os valores experimentais podem ser obtidos a partir de dados termodinâmicos (lei de Hess)
Hform = Hsub + Hion + Hdiss + Hae + Hrede 
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Percentagem Cal/Exp
A entalpia de rede pode ser identificada como calor necessário para vaporizar o sólido, sob pressão constante.
Entalpias da rede (HRede, kJmol-1).
>>> HRede >>> mais calor é necessário
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Triângulo dos tipos de ligações para elementos com eletronegativadade que variam do Cs ao F
Metálica
M
Covalente
Iônica
C
I
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