Você já se perguntou por que a formação de compostos iônicos é exotérmica? A resposta rápida é que a resultante composto iônico é mais estável do que os íons que o formaram. A energia extra dos íons é liberada como calor quando ligações ionicas Formato. Quando mais calor é liberado de uma reação necessária para que isso aconteça, a reação é exotérmico.
Entenda a energia da ligação iônica
As ligações iônicas se formam entre dois átomos com um grande diferença de eletronegatividade entre si. Normalmente, essa é uma reação entre metais e não metais. Os átomos são muito reativos porque não possuem invólucros completos de elétrons de valência. Nesse tipo de ligação, um elétron de um átomo é essencialmente doado ao outro átomo para preencher sua camada de elétrons de valência. O átomo que "perde" seu elétron na ligação se torna mais estável porque a doação do elétron resulta em um invólucro de valência cheio ou meio cheio. A instabilidade inicial é tão grande para os metais alcalinos e as terras alcalinas que pouca energia é necessária para remover o elétron externo (ou 2, para as terras alcalinas) para formar cátions. Os halogênios, por outro lado, aceitam prontamente os elétrons para formar ânions. Embora os ânions sejam mais estáveis que os átomos, é ainda melhor se os dois tipos de elementos puderem se reunir para resolver seu problema de energia. Aqui é onde
iônico ligação ocorre.Para realmente entender o que está acontecendo, considere a formação de cloreto de sódio (sal de mesa) a partir de sódio e cloro. Se você tomar metal de sódio e gás cloro, o sal se forma em uma reação espetacularmente exotérmica (como em, não tente fazer isso em casa). o equação química iônica equilibrada é:
2 Na (s) + Cl2 (g) → 2 NaCl (s)
O NaCl existe como uma rede cristalina de íons sódio e cloro, onde o elétron extra de um átomo de sódio preenche o "buraco" necessário para completar a camada externa de um átomo de cloro. Agora, cada átomo tem um octeto completo de elétrons. Do ponto de vista energético, essa é uma configuração altamente estável. Examinando a reação mais de perto, você pode ficar confuso porque:
A perda de um elétron de um elemento é sempre endotérmico (porque é necessária energia para remover o elétron do átomo.
Na → Na+ + 1 e- ΔH = 496 kJ / mol
Enquanto o ganho de um elétron por um não-metal é geralmente exotérmico (a energia é liberada quando o não-metal ganha um octeto completo).
Cl + 1 e- → Cl- ΔH = -349 kJ / mol
Portanto, se você simplesmente fizer as contas, poderá ver que a formação de NaCl a partir de sódio e cloro exige realmente a adição de 147 kJ / mol para transformar os átomos em íons reativos. No entanto, sabemos que, observando a reação, a energia líquida é liberada. O que está acontecendo?
A resposta é que a energia extra que torna a reação exotérmica é a energia da rede. A diferença na carga elétrica entre os íons sódio e cloro faz com que eles sejam atraídos um pelo outro e se movam um em direção ao outro. Eventualmente, os íons de carga oposta formam uma ligação iônica entre si. O arranjo mais estável de todos os íons é uma treliça de cristal. Para quebrar a rede de NaCl (a energia da rede), é necessário 788 kJ / mol:
NaCl (s) → Na+ + Cl- ΔHtreliça = +788 kJ / mol
A formação da rede inverte o sinal na entalpia, então ΔH = -788 kJ por mole. Então, mesmo que seja necessário 147 kJ / mol para formar os íons, muito mais energia é liberada pela formação de treliça. A variação líquida de entalpia é de -641 kJ / mol. Assim, a formação da ligação iônica é exotérmica. A energia da rede também explica por que os compostos iônicos tendem a ter pontos de fusão extremamente altos.
Os íons poliatômicos formam ligações da mesma maneira. A diferença é que você considera o grupo de átomos que forma esse cátion e ânion em vez de cada átomo individual.