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Óxido não estequiométrico e defeitos cristalinos

ITA · 2ª fase

Uma amostra de óxido de ferro possui fórmula média Fe₁₋ₓO. No modelo estrutural adotado, todos os sítios de oxigênio estão ocupados por O²⁻; parte dos sítios de ferro está vazia, e os demais contêm somente Fe²⁺ ou Fe³⁺. Para cada sítio de oxigênio existe um sítio possível de ferro. A amostra não contém impurezas nem outros defeitos. Uma massa de 1,370 g desse óxido é aquecida em excesso de O₂, convertendo-se integralmente em Fe₂O₃, cuja massa final é 1,500 g. Não há perda de ferro. Use M(Fe) = 56,00 g/mol e M(O) = 16,00 g/mol. a) Determine x e as quantidades de ferro e oxigênio que havia na amostra inicial. b) Usando simultaneamente a ocupação dos sítios e a neutralidade elétrica, determine as frações dos sítios de ferro ocupadas por Fe²⁺, ocupadas por Fe³⁺ e vazias. Determine também a fração de Fe³⁺ entre os átomos de ferro efetivamente presentes. c) Escreva uma fórmula inteira que represente a composição média, indicando separadamente os dois estados de oxidação e a vacância □. Balanceie a transformação dessa unidade média em Fe₂O₃ usando O₂. Explique por que associar cada vacância a apenas um Fe³⁺ não conservaria a neutralidade elétrica.

Abra o treino interativo para responder, consultar uma dica e conferir a resolução. A resolução discursiva é autoavaliada.