PROBLEMAS - 6ª série 1. Calcule o número de - Moodle

Química Inorgânica
2013-2014
PROBLEMAS - 6ª série
1. Calcule o número de esferas na célula unitária, a relação entre a aresta do cubo e o
raio da esfera e a fracção de volume ocupado nas seguintes estruturas:
a) Cúbica compacta (cfc).
b) Cúbica de corpo centrado (ccc)
c) Cúbica simples (primitiva)
2. O cobre cristaliza com uma estrutura cúbica compacta. A célula unitária é um cubo
de 360,8 pm de aresta. Calcule a densidade do metal em g/cm3.
3. A prata cristaliza com uma estrutura cfc. Sabendo que a sua densidade é 10,50
g/cm3, calcule o raio de um átomo de prata em pm.
4. O crómio cristaliza com uma estrutura cúbica. A aresta da célula unitária é 288,5 pm
e a densidade relativa do metal é 7,14. Determine de que tipo de estrutura cúbica se
trata.
5. O sódio metálico adopta uma estrutura ccc com uma densidade de 970 kg/m3.
Determine o comprimento da célula unitária (em pm).
6. a) Calcule o volume da célula unitária do KCl e a densidade deste
sal, considerando que a figura representa uma face da célula
unitária e sabendo que r (Cl) = 181 pm e r (K) = 133 pm
b) Calcule a fracção de espaço ocupada na célula unitária.
7. Calcule a densidade do cloreto de sódio, sabendo que cristaliza numa estrutura cfc
de aniões em que os catiões ocupam todas as cavidades octaédricas.
8. Sabendo que o cloreto de césio cristaliza com uma estrutura ccc, calcule o
comprimento da aresta da célula unitária e a densidade do cloreto de césio.
9. Calcule o raio do ião Mg2+ considerando que a densidade do sulfureto de magnésio
é de 2,14 g/cm3 e que o MgS cristaliza com a estrutura do cloreto de sódio. O raio
iónico do Mg2+ é igual a 72 pm.
10. Nas espinelas normais, A[B2]O4, os dicatiões A2+ ocupam 1/8 das cavidades
tetraédricas e os tricatiões B3+ metade das octaédricas. Nas inversas, B[AB]O4 os
tricatiões B3+ estão distribuídos pelas duas geometrias. Verifique se as seguintes
espinelas são normais ou inversas: MgAl2O4, ZnFe2O4, Mn3O4 e Co3O4.
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11. Utilizando a Teoria da Campo Cristalino, preveja se a espinela NiCr2O4 deve ser
normal ou inversa (nas espinelas normais os tricatiões ocupam cavidades
octaédricas e os dicatões ocupam cavidades tetraédricas, enquanto nas inversas os
dicatiões ocupam cavidades octaédricas e os tricatiões ocupam as cavidades
tetraédricas e as restantes octaédricas).
12. a) Explique a variação de energia reticular para os fluoretos dos catiões M2+ ao
longo da primeira série de transição representada na figura, usando para isso a
Teoria do Campo Cristalino. Quais dos compostos devem apresentar uma distorção
permanente devida ao efeito de Jahn-Teller?
13. Os óxidos (MO)n têm as seguintes energias reticulares:
CaO 3460 ; TiO 3878 ;
VO 3913 ;
MnO 3810 kJ mol -1
Justifique a variação observada usando a Teoria do Campo Cristalino. Qual é a
vizinhança do metal?
14. a) Calcule a energia de rede do MgO usando a equação de Kapustinskii.
b) Utilizando um ciclo de Born-Haber determine a variação de entalpia
correspondente ao processo:
O(g) + 2e-(g)  O2-(g)
Dados (kJ/mol)
Entalpia de sublimação do Mg(s) 148
1.ª Energia de ionização do Mg(g)
738
2.ª Energia de ionização do Mg(g)
1450
Entalpia de formação do MgO(s) -602
1,40 Å
Raio iónico do O22+
0,72 Å
Raio iónico do Mg
U
1202  z  z   0,345 
1

r0
r0 

15. a) Calcule a energia reticular do cloreto de sódio usando a equação de Kapustinskii.
b) Construa o ciclo de Born-Haber para o cloreto de sódio. Com o valor de energia
reticular determinado na alínea anterior e os dados termodinâmicos seguintes,
calcule a entalpia de formação do NaCl.
Dados (kJ/mol)
Entalpia de sublimação do Na(s) 107
1ª Energia de ionização do Na(g) 502
Energia de ligação Cl-Cl
240
1ª Electroafinidade do Cl
-349
1,67 Å
Raio iónico do Cl+
1,16 Å
Raio iónico do Na
U
2
1202  z  z   0,345 
1

r0
r0 

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16. a) Calcule a energia reticular do cloreto de césio, usando a equação de Born-Landé
b) Construa o ciclo de Born-Haber para o cloreto de césio. Com o valor de energia
reticular determinado na alínea anterior e os dados termodinâmicos seguintes,
calcule a entalpia de formação do cloreto de césio.
z z  e2  1 
U  A
N1 
4πε0 r0  n 
Dados (kJ/mol)
Entalpia de sublimação do Cs(s)
1ª Energia de ionização do Cs(g)
Energia de ligação Cl-Cl
1ª Electroafinidade do Cl
79
375.7
240
-349
Raio iónico do ClRaio iónico do Cs+
1,67 Å
1,81 Å
e = 1,602 x 10-19 C
N = 6,023 x 1023 mol-1
0= 8,85 x 10-12 F m-1
Const. de Madelung
CE
n
NaCl
CsCl
Blenda
Wurtzite
CaF2
TiO2
He
Ne
Ar
Kr
Xe
5
7
9
10
12
1,748
1,763
1,638
1,641
2,408
2,191
16. Considere o esquema seguinte, em que se representa a estrutura electrónica dum
material.
Nível de Fermi
~0,01 eV
a) Caracterize o material quanto às suas propriedades condutoras (isolante,
semicondutor intrínseco, etc.).
b) Represente graficamente, de modo qualitativo, a variação da condutividade com a
temperatura para o referido material, justificando.
17. A platina cristaliza com estrutura cfc. Sabendo que a aresta da célula unitária é 391
pm, calcule o raio metálico deste elemento
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