Ciclo de Born Haber

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RESULTADOS E DISCUSSÕES

- Reação entre iodo e alumínio

Ao macerar a mistura contendo iodo e alumínio pode ser o suficiente para dar início a reação. Entretanto, ao adicionar água fornece energia ao sistema para que inicie reação, sendo assim, a água age como catalisador da reação, acelerando o processo. A reação é exotérmica, então ocorre liberação de calor. Com isso, parte do iodo em excesso sublima, o que pode ser observado através do vapor com coloração violeta proveniente da mistura. A reação entre iodo e alumínio pode ser dada através da equação química abaixo:

(IV)[pic 8]

Utilizando o ciclo de Born Haber e através da equação II é possível determinar a energia reticular do AlI3. [pic 9]

Figura 3: Esquema do ciclo de Born Haber para a formação de AlI3(s).

[pic 10]

[pic 11]

[pic 12]

Não foi possível determinar o valor da energia reticular a partir da equação III, pois não foi encontrado o valor da constante de Medelung para a molécula de AlI3, visto que essa constante depende da estrutura cristalina do sólido e mesma não foi achada durante a pesquisa. Isso impossibilita dizer o caráter da ligação da molécula fazendo a comparação com o valor encontrado através da equação II e do ciclo de Born Haber.

Entretanto, o caráter dessa ligação pode ser determinado pela regra de Fajans. Visto que o cátion alumínio possui uma carga alta (Al3+), ele apresenta uma elevada capacidade de distorcer a nuvem eletrônica de um ânion. Enquanto que o íon iodeto apresenta um raio iônico grande, sendo assim, ele possui alta polarizabilidade. Em função do cátion ter um poder polarizante alto e o ânions possuir alta polarizabilidade, as ligações presentes na estrutura do AlI3 terá elevado caráter covalente.

- Formação de cloreto de sódio (NaCl)

Visto que a reação entre o sódio e água é exotérmica e forma-se uma labareda de fogo, o bécker e/ou vidro de relógio pode quebrar e causar um acidente. Sendo assim, a areia tem a função de apagar o fogo e impedir que o sódio metálico e a labareda de fogo entre em contanto com a solução presente no bécker maior e cause um incêndio.

Assim como na reação entre o iodo e alumínio, ao colocar água no sódio metálico fornece energia para que ocorra a reação. A reação entre o sódio e água está representado na equação abaixo:

(V)[pic 13]

Após a adição de ácido clorídrico a solução de hipoclorito de sódio, houve borbulhamento e mudança de cor, de incolor para o verde, característico do gás cloro formado como produto. Reação essa que pode ser representada pela seguinte reação:

(VI)[pic 14]

Em seguida, com o desprendimento de gás cloro houve a reação do mesmo com o sódio metálico, pode-se observar que formou-se o cloreto de sódio (NaCl) sólido sobre o vidro de relógio pequeno.

(VII)[pic 15]

Figura 4: Esquema do ciclo de Born Haber para formação do NaCl e a equação para determinação da energia de rede do composto.

[pic 16]

Fonte: http://200.156.70.12/sme/cursos/EQU/EQ20/modulo1/aula0/aula01/img/image055.gif

Através da equação II pode-se encontrar a energia reticular do NaCl. Os valores termodinâmicos das etapas do ciclo de Born Haber podem ser encontrados experimentalmente, excetuando a energia reticular.

Valores das variações de entalpia do sódio e cloro

do Na[pic 17]

-411kJ.mol-1

do Na[pic 18]

108kJ.mol-1

do Cl[pic 19]

242kJ.mol-1

do Na[pic 20]

496kJ.mol-1

do Cl[pic 21]

-349kJ.mol-1

Tabela 2: Valores das variações de entalpia do sódio e cloro nas etapas do ciclo de Born Haber para formação do NaCl.

[pic 22]

[pic 23]

[pic 24]

Comparando-se com o valor encontrado encontrado a partir da equação III, pode-se afirmar que as ligações presentes na estrutura cristalina do NaCl tem caráter iônico, visto que obteve-se uma concodância entre os valores encontrados.

[pic 25]

[pic 26]

[pic 27]

O caráter iônico das ligações presentes na estrutura do NaCl é confirmado também pela regra de Fajans. O cátion sódio apresenta uma carga baixa (Na+), sendo assim, o seu poder polarizante é pequeno e o ânion cloreto possui um raio iônico pequeno e, consequentemente, o núcleo exerce forte atração nos elétrons. Com isso, o íon cloreto possui baixa polarizabilidade, o que dificulta a distorção de sua nuvem eletrônica pelo Na+, desfavorecendo a covalência.

CONCLUSÃO

Por meio do ciclo de Born Haber e da equação de Born Landé é possível determinar a energia reticular dos sólidos iônicos e, com isso, descobrir o caráter das ligações presente nas estruturas cristalinas dos sólidos fazer a comparação entre os resultados obtidos do dois modos. Além disso, pode-se definir o caráter das ligações a partir do poder polarizante e da polarizabilidade dos íons, definido pela regra de Fajans.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] Lee, J.D. Química Inorgânica: não tao concisa. 5ª edição. São Paulo: Editora Edgar Bluncher LTDA, 2000.

Lei de Hess. Disponível em http://educacao.globo.com/quimica/assunto/termoquimica/lei-de-hess.html. Acessado em: 29/04/2017

Professor Rodrigo.