Questão 7
ITA 2022
(ITA - 2022 - 2ª fase)
Considere as seguintes informações:
I. Primeira energia de ionização do cálcio:
II. Segunda energia de ionização do cálcio:
III. Afinidade eletrônica do cloro:
IV. Entalpia de solubilização do cloreto de cálcio:
V. Entalpia de hidratação do íon de cálcio:
VI. Entalpia de hidratação do íon de cloro:
Com base nessas informações, responda os itens abaixo:
a) Represente, na forma de equações químicas, as informações acima (I - VI)
b) Equacione a reação de entalpia de rede do cloreto de cálcio a partir das equações I - VI, conforme a necessidade.
c) Calcule o valor numérico da entalpia de rede do cloreto de cálcio (em ).
Gabarito:
Resolução:
a) Representando as equações do item I ao VI:
I - Primeira energia de ionização do cálcio
Ca(g) → Ca+(g)+ e- + 590 kJ.mol-1
II - Segunda energia de ionização do cálcio
Ca+(g) → Ca+2(g) + e- + 1145 kJ.mol-1
III - Afinidade eletrônica do cloro
Cl2(g) + 2 e- ⟶ 2 Cl-(g) - 340 kJ.mol-1
IV - Entalpia de solubilização do cloreto de cálcio
CaCl2(s) ⟶ Ca+2(aq) + 2 Cl-(aq) - 81 kJ.mol-1
V - Entalpia de hidratação do íon de cálcio
Ca+2(g) ⟶ Ca+2(aq) - 1579 kJ.mol-1
VI - Entalpia de hidratação do íon de cloro
Cl-(g) ⟶ Cl-(aq) - 378kJ.mol-1
b) A entalpia de rede do cloreto de cálcio (CaCl2) é representada pela equação:
Ca(s) + Cl2(g) ⟶ CaCl2(s)
Para chegar nessa equação a partir das equações de I à V é preciso:
1. Manter a equação I
Ca(s) → Ca+(g) + e- + 590 kJ.mol-1
2. Manter a equação II
Ca+(g) → Ca+2(g) + e- + 1145 kJ.mol-1
3. Manter a equação III
Cl2(g) + 2 e- ⟶ 2 Cl-(g) - 340 kJ.mol-1
4. Inverter a equação IV
Ca+2(aq) + 2 Cl-(aq) ⟶ CaCl2(s) + 81 kJ.mol-1
5. Manter a equação V
Ca+2(g) ⟶ Ca+2(aq) - 1579 kJ.mol-1
6. Multiplicar a equação VI por 2:
2 Cl-(g) ⟶ 2 Cl-(aq) 2 x (- 378) kJ.mol-1
Após fazer essas alterações, é só somar as equações simplificando as espécies:
Ca(s) → Ca+(g) + e-
Ca+(g) → Ca+2(g) + e-
Cl2(g) + 2 e- ⟶ 2 Cl-(g)
Ca+2(aq) + 2 Cl-(aq) ⟶ CaCl2(s)
Ca+2(g) ⟶ Ca+2(aq)
2 Cl-(g) ⟶ 2 Cl-(aq)
---------------------------------------
Ca(s) + Cl2(g) ⟶ CaCl2(s)
c) O cálculo da entalpia de rede é feito somando os valores de entalpia de cada uma das etapas acima:
Ca(s) → Ca+(g) + e- + 590 kJ.mol-1
Ca+(g) → Ca+2(g) + e- + 1145 kJ.mol-1
Cl2(g) + 2 e- ⟶ 2 Cl-(g) - 340 kJ.mol-1
Ca+2(aq) + 2 Cl-(aq) ⟶ CaCl2(s) + 81 kJ.mol-1
Ca+2(g) ⟶ Ca+2(aq) - 1579 kJ.mol-1
2 Cl-(g) ⟶ 2 Cl-(aq) 2 x (- 378) kJ.mol-1
-------------------------------------------------------------------------
Ca(s) + Cl2(g) ⟶ CaCl2(s) - 859 kJ.mol-1
A entalpia de rede é -859 kJ.mol-1