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AULA 4 – LIGAÇÕES QUÍMICAS 1 - INTRODUÇÃO Não é novidade nenhuma que os átomos interagem um com o outro para formar as moléculas. Por exemplo, na molécula mais famosa e mais conhecida por nós, a molécula da água, H2O, vemos que temos dois átomos de hidrogênio interagindo com um átomo de oxigênio. A esta interação interatômica, chamamos de ligação química. Estudar ligações químicas ajuda a entender algumas perguntas, tais como o porquê da molécula de agua ser H2O, ou ainda o porquê do oxigênio atmosférico ser O2 e não O etc. A maioria dos elementos químicos são encontrados na natureza ligados a ele mesmo (substância simples) ou a outros elementos (substâncias compostas), o que sugere que existe a necessidade dos átomos se ligarem para alcançar algo que sozinhos não alcançam. Os átomos adquirem, ao realizar ligações, estabilidade. 2 - REGRA DO OCTETO: CONCEITO DE ESTABILIDADE O conceito de estabilidade para o átomo é ficar parecido com um gás nobre, isto é, possuir o mesmo número de elétrons na camada de valência. Ao observarmos os gases nobres observamos que com exceção do hélio, que possui dois elétrons, todos os outros possuem oito elétrons na camada de valência. Assim, a regra do octeto, que na verdade não é uma regra, diz que a maioria dos átomos realizam ligações químicas com o objetivo de ficar com 2 ou com 8 elétrons na camada de valência. Cabe ressaltar que existem átomos que ficam estáveis com um número bem diferente de 2 ou 8 elétrons na camada de valência. Existem diversas maneiras dos átomos se ligarem, porém estudaremos três: ligação iônica, ligação covalente, e ligação metálica. 3 - PREVENDO VALÊNCIAS Prever qual o objetivo dos átomos ao realizar ligações químicas é importante para sabermos distinguir qual tipo de ligação os átomos irão fazer para atingir a estabilidade, além de sabermos a formula provavel da molécula que será formada. Vamos a um exemplo: Vamos analisar um átomo de cálcio, Ca20 Ca20: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 Ao consultarmos a tabela periódica, vemos que o gás nobre mais próximo do cálcio é o argônio, Ar18. A configuração do Ar18 é 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 Como o cálcio objetiva ficar parecido com o argônio, não nos resta duvidas que o cálcio precisara perder dois elétrons do subnivel 4s(camada de valência). Então, como o calcio tende a perder dois elétrons, dizemos que ele tende a formar um cátion, o cátion Ca2+. Vamos analisar o oxigênio, O8 O8: 1s2 2s2 2p4 Ao consultarmos a tabela periódica vemos que o oxigênio esta mais próximo do gás nobre neônio, Ne10 A configuração do Ne10 é 1s2 2s2 2p6 Como o oxigênio objetiva ficar parecido com o neônio, não resta duvidas que o oxigênio precisará receber dois elétrons, os quais entrarão no subnível 2p incompleto, formando o ânion O2-. Uma maldade é: 1A = perder 1e- = carga 1+ 2A = perder 2e- = carga 2+ 3A = perder 3e- = carga 3+ 5A = ganhar 3e- = carga 3- 6A = ganhar 2e- = carga 2- 7A = ganhar 1e- = carga 1- Entender essa maldade, facilita muito a compreensão da ligação iônica, por exemplo. 4 - LIGAÇÃO IÔNICA 4.1) Conceito: A ligação iônica é realizada entre átomos cuja a diferença de eletronegatividade, ∆E, é maior que 1,7, sendo obviamente o átomo mais eletronegativo um ametal e o menos eletronegativo um metal. Na ligação iônica ocorre total transferência de elétrons do metal para o ametal. Ou seja: METAL = DOA ELÉTRONS AMETAL = RECEBE ELÉTRONS Para exemplificar a ligação iônica, nada melhor que um composto iônico, como o cloreto de sódio, NaCl. Mas como saber que a ligação entre eles é iônica? ∆E = 3,0(cloro) - 0,9(sódio) = 2,1. Quando pegamos a diferença de eletronegatividade do cloro e do sódio, achamos 2,1, um valor maior que 1,7. A formula sugere que temos um átomo de sódio ligado a um átomo de cloro. Vamos entender como eles estão ligados: Para o sódio, Na11: 1s2 2s2 2p6 3s1, vemos que é mais fácil perder 1 elétron na terceira camada, ficando com 8 elétrons na segunda camada, do que ganhar 8 na terceira. Assim, esta claro que o sódio tem uma forte tendência a doar um elétron para ficar estável, isto é, parecido com 8 elétrons na última camada. Para o cloro, Cl17: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5, acontece o oposto. Como ele possui 7 elétrons na última camada, ele precisa receber 1 elétron pra ficar com 8. Assim, esta claro que o cloro tem uma forte tendência a receber um elétron para ficar estavel, isto é, parecido com o argônio. Ou, de forma mais simples: Na é da familia 1A, então quer perder 1 elétron. Já o Cl é da família 7A e, com isso, precisa ganhar 1 elétron pra chegar a 8. Assim, no cloreto de sódio, o sódio doa um elétron para o cloro. Então a ligação iônica nada mais é que uma atração eletrostática entre íons de cargas opostas. No caso do NaCl temos Na+Cl-. 4.2) Fórmula Eletrônica de Lewis: Uma maneira de representarmos a ligação iônica é desenharmos os símbolos dos elementos químicos, envoltos pelos seus elétrons na camada de valência, representados por pontos ou outros símbolos, e ai escrever uma seta indicando de onde esta saindo o elétron, para onde ele está indo. Veja para o NaCl: O Na por pertencer a familia 1A possui apenas um elétron na camada de valência, e o cloro, por pertencer a família 7A possui sete elétrons na ultima camada. O sódio doa elétron para o cloro, como ja vimos, assim: 4.3) Prevendo Fórmulas: Prever as fórmulas de algum composto formado por quaisquer elementos, é, também, uma das utilidades de estudar ligações químicas. Por exemplo, qual seria a fórmula do composto formado entre alumínio e enxofre? O Alumínio (Al13) pertence a família 3A, assim, avaliamos que o alumínio tem uma tendência a perder 3 elétrons. Ja o Enxofre (S16) pertence a família 6A, assim o enxofre tem uma tendência a ganhar 2 elétrons. Então, para que dessa união tanto o alumínio quando o cloro fiquem satisfeitos, será necessário que dois átomos de Alumínio se liguem a três átomos de Enxofre. Veja: Repare que cada átomo de Alumínio perdeu 3 elétrons e cada Enxofre ganhou 2 elétrons. Como desafio, pense e explique estas perguntas: 1) Por que o NaCl2 e o NaNe não existem? 2) Qual seria a formula do composto formado entre calcio(Ca20) e o nitrogênio(N7)? 4.4) Propriedades dos compostos iônicos: 1) Alto ponto de fusão (PF) e ponto de ebulição (PE). 2) Sólidas à temperatura ambiente. 3) Conduzem a corrente elétrica quando dissolvidos em água, ou fundidos. 4) Cristais duros e quebradiços. Todas estas propriedades possuem correlação com a estrutura cristalina dos compostos iônicos. Veja o NaCl, por exemplo: 5 – LIGAÇÃO COVALENTE 5.1) Introdução: Na ligação iônica vimos que era interessante para um átomo doar elétrons (metal) e para o outro ganhar elétrons (ametal). Agora, o que acontecerá se for interessante para os dois átomos ganharem elétrons? Vamos a um exemplo simples: Na molécula da água, H2O, temos dois átomos de hidrogênio ligados a um átomo de oxigênio. Assim vamos analisar a tendência destes átomos: Para o O8: 1s2 2s2 2p4, temos como gás nobre mais próximo o Ne10: 1s2 2s2 2p6. Assim, não restam dúvidas que para o oxigênio alcançar a estabilidade, ele precisa receber dois elétrons para ficar parecido com o neônio. Para o H1: 1s1, temos como gás nobre mais próximo o He2: 1s2. Assim, não restam dúvidas que para o hidrogênio alcançar a estabilidade, ele precisa receber um elétron para ficar parecido com o hélio. Esta situação é diferente do NaCl ja que era interessante para o sódio perder elétrons, enquanto para o cloro receber. Na água, tanto o hidrogênio quanto o oxigênio desejam receber elétrons, então é fácil entender que eles não realizam ligação iônica. Se eles não realizam a ligaçãoiônica, eles realizam um outro tipo de ligação, a chamada ligação covalente. 5.2) Conceito: Entende-se por ligação covalente, a ligação onde ocorre o compartilhamento de elétrons. A ligação covalente ocorre entre átomos, cuja a diferença de eletronegatividade, ∆E, é menor que 1,7. Ou ainda, ocorre, geralmente, entre um ametal e hidrogênio, ou entre ametais. Existem diversos tipos de ligação covalente: a ligação covalente simples, a ligação colante dupla, a ligação colante tripla, e a ligação covalente dativa. 5.3) Tipos de Ligações Covalentes: a) Ligação Covalente Simples: É uma ligação formada pelo compartilhamento de apenas um par de elétrons. Veja a molécula do Cl2: Cada átomo de cloro deseja compartilhar apenas um elétron. Note que utilizamos uma representação chamada de fórmula eletrônica de Lewis. Trataremos mais desta representação mais tarde. Repare, também, que o par de elétrons que esta sendo compartilhado(circulados), é composto por um elétron de cada átomo de cloro. b) Ligação Covalente Dupla: Como o nome sugere, é uma ligação formada pelo compartilhamento de dois pares de elétrons. Veja: No CO2 ocorre uma ligação dupla porque o carbono deseja compartilhar quatro elétrons e o oxigênio deseja compartilhar dois. Por isso, um carbono ira compartilhar um par de elétrons com cada oxigênio. c) Ligação Covalente Tripla: Como o nome sugere, é uma ligação formada pelo compartilhamento de três pares de elétrons. Veja: Na molécula do gás nitrogênio ocorre uma ligação tripla porque cada nitrogênio deseja compartilhar três elétrons para atingir a estabilidade. d) Ligação Dativa ou Coordenada: Assim como na ligação covalente simples, na ligação colante dativa é formada pelo compartilhamento de apenas um par de elétrons, porém, com uma pequena diferença: o par de elétrons compartilhado é composto por dois elétrons oriundos de um único átomo. Veja a molecula do SO2, um dos gases causadores do efeito estufa: Repare que os elétrons simbolizados por x pertencem ao oxigênio, e os simbolizados por .são do enxofre. Veja que, na ligação onde apenas um par de elétrons é compartilhado, o par de elétrons é oriundo apenas do enxofre. Agora porque isto ocorre? S16: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4, a tendência do enxofre é receber dois elétrons, para ficar com oito elétrons na ultima camada assim como o argônio. O8: 1s2 2s2 2p4, a tendencia do oxigênio é receber dois elétrons, para ficar com oito elétrons na camada de valência assim como o neônio . Veja que, ao realizar a ligação dupla, tanto o oxigênio quanto o enxofre ja estão com oito. Vamos fazer uma contagem: Oxigênio: 8 elétrons ( 6 x e 2 .) Enxofre: 8 elétrons ( 2 x e 6 .) Então, ao realizar a ligação dupla, ambos ja estão com oito elétrons. Entretanto, o enxofre precisa fazer mais uma ligação com o oxigênio, ate porque a fórmula SO2 sugere que temos um enxofre se ligando a dois outros oxigênio. A maneira que é aceita, atualmente, do enxofre fazer mais uma ligação, mesmo ele não precisando, é através da ligação covalente dativa. Assim, a ligação colante dativa ocorre, sempre que um elemento quer fazer um maior número do que o necessário de ligações, sem ferir a regra do octeto. 5.4) Representação das Moléculas: a) Fórmula Eletrônica de Lewis: Para escrevermos a formula eletrônica de Lewis, devemos seguir os passos: 1º Passo: Escolha, no caso de moléculas com mais de dois átomos, um para ser o átomo central. Geralmente o melhor candidato é o átomo que realiza um maior numero de ligações. 2º Passo: Desenhe, ao redor de cada átomo, o número de elétrons na camada de valência que cada um possui. Pode representar os elétrons por bolinhas, triângulos etc. 3º Passo: Analise quantos elétrons cada um quer compartilhar. 4º Passo: Circule os elétrons que estarão envolvidos no compartilhamento. Vamos escrever a estrutura de Lewis para a agua: 1) Como a formula molecular da agua é H2O, vemos que o oxigênio que fazer duas ligações, enquanto cada hidrogênio quer fazer apenas uma. Assim, o melhor candidato ao átomo central é o oxigênio. H O H 2) Ao redor do oxigênio devemos desenhar seis elétrons de valência (família 6A), e do hidrogênio apenas um (família 1A) H x : O : x H . . 3) Analisando quantos elétrons cada um tem que compartilhar, temos que para o O8: 1s2 2s2 2p4, temos como gás nobre mais próximo o Ne10: 1s2 2s2 2p6. Assim, não restam dúvidas que para o oxigênio alcançar a estabilidade, ele precisa compartilhar dois elétrons para ficar parecido com o neônio. Para o H1: 1s1, temos como gás nobre mais próximo o He2: 1s2. Assim, não restam dúvidas que para o hidrogênio alcançar a estabilidade, ele precisa compartilhar um elétron para ficar parecido com o hélio. 4) Circulando os elétrons temos que: . . H O H . . b) Fórmula Estrutural Plana: Como o próprio nome sugere, esta representação tem por objetivo dar uma leve noção da estrutura da molécula, isto é, demostrar como os átomos estão ligados. Para montarmos a fórmula estrutural, basta olharmos para a fórmula de Lewis e representar cada par de elétrons compartilhados por um traço. Pode-se representar os elétrons livres ou não. Veja para a agua: H — O — H Se fosse para o gás carbonico: O = C = O Para o SO2: O — S = O ATENÇÃO: a ligação covalente dativa costumava a ser representada por uma seta, hoje não mais. Porém, ainda aparece em alguns livros antigos a representação da dativa por setas. O SO2, por exemplo, seria: O <— S = O 5.4) Propriedades dos Compostos Moleculares: 1) Possuem, geralmente, pontos de fusão e de ebulição menores que os compostos iônicos. 2) Podem conduzir, ou não, corrente elétrica quando dissolvidos em água. 3) Podem ser encontrados na natureza nos três estados físicos 6 - LIGAÇÃO METÁLICA 6.1) Conceito: x . . x Este te tipo de ligação ocorre entre os metais, na sua forma pura, ou em ligas metálicas. O modelo mais aceito para explicar a ligação metálica é o do mar de elétrons. Segundo este modelo, os elétrons estão em constante movimento, saltando entre os átomos dos metais. Esta ideia não é muito dificil de aceitar, pois ja vimos que os metais são átomos muito eletropositivos, ou seja, são átomos que possuem uma forte tendência a perder seus elétrons. Como temos um número grande de átomos, que não conseguem segurar bem seus elétrons, teremos um grande fluxo de elétrons. 6.2) Propriedades dos Metais: O fluxo de elétrons pelo metal permite a rápida condução elétrica. A liberdade de movimento dos elétrons justifica a alta condutibilidade térmica dos metais. Não existindo direção preferencial da ligação metálica, é possível deslocar um plano de átomos e de cátions sobre outro plano, sem haver ruptura da estrutura que é mantida pela ligação metálica; isso explica a maleabilidade e a ductilidade dos metais. A dificuldade de rompimento da estrutura justifica a resistência à tração que os metais apresentam. Nos metais não temos um átomo isolado, mas milhares de átomos, cátions e elétrons, formando macroestruturas; isso explica seus altos pontos de fusão e de ebulição. A fórmula da substância ferro é Fe n , mas, por facilidade, quase sempre a representamos como Fe. 7 - RESUMINDO LIGAÇÕES EM UMA IMAGEM 8 – NOX 8.1) Conceito: É a carga que um átomo assume ao realizar uma ligação química. De modo geral, o número de oxidação indica se um átomo ganhouou perdeu elétron em uma ligação química. Exemplo: Considere o NaCl. O nox do sodio é 1+ , pois o sódio antes de fazer ligação, tem 11 elétrons e 11 prótons. Aapós doar 1 para o cloro, ficou com 10 eletrons e continuou com 11 prótons. Assim, adquiriu uma carga positiva 1+. Para o cloro temos nox 1-, pois o cloro, antes de fazer ligação, tem 17 elétrons e 17 prótons. Após receber 1 elétron do sódio, ficou com 18 elétrons e continuou com 17 prótons. Assim, adquiriu uma carga negativa 1-. Mas, é importante salientar que ninguém vai ficar fazendo essa conta. A ideia é você aprender a calcular o Nox de uma forma mais rápida, já que o Nox se trata de uma ferramenta muito importante na Química, seja na construção da nomenclatura de ácidos, bases etc, ou na construção das fórmulas destes, na eletroquímica e por aí vai. A habilidade que quero que você tenha ao término dessa aula, é que se sinta capaz de cálcular os nox nas mais variadas fórmulas e reações. 8.2) Determinando o Nox: Existem duas habilidades na determinação o nox: pela fórmula estrutural, , ou através de regras pré determinadas. a) Fórmula Estrutural: Se conhecemos a estrutural do HClO, por exemplo, sabemos dar com precisão o nox de cada um dos elementos. Veja: H — O — Cl A grande maldade é: para cada traço, colocaremos uma carga para cada átomo, sendo negativa para o mais eletronegativo, e positiva para o menos eletronegativo. Veja o caso do HClO: 1+ 1- 1- 1+ H — O — Cl Assim, cada Hidrogênio tem nox 1+ e o Oxigênio tem nox 2-. Veja que a soma dos nox dá igual a zero. ATENÇÃO: este método deve ser utilizado, somente, se conhecermos a fórmula estrutural. b) Regras úteis: Pensando nas dificuldades dos alunos em determinar o nox, colocamos algumas regras para auxiliar a determinação do nox. Estas regras são um conjunto dos dois métodos anteriores, só que sem ter o trabalho de colocar a mão na massa. Regra 1: Os metais alcalinos e a prata (Ag) possuem nox sempre igual a 1+. Regra 2: Os metais alcalino-terrosos, o zinco (Zn) e o cádmio (Cd) possuem nox sempre igual a 2+. Regra 3: Alumínio (Al) possui nox sempre igual a 3+. Regra 4: Hidrogênio (H) possui nox geralmente igual a 1+. (Exceção: ligado a um metal, apresenta nox 1-). Regra 5: O oxigênio possui nox geralmente igual a 2- (Exceção: apresenta nox 1- nos peróxidos, 1⁄2- nos superóxidos e positivo quando ligado ao flúor). Regra 6: Os calcogênios (6A) possuem nox geralmente igual a 2- (Exceção: apresentam nox positivo quando ligados ao oxigênio). Regra 7: Os halogênios (7A) possuem nox geralmente igual a 1- (Exceção: cloro (Cl), bromo(Br) e iodo(I) apresentam nox positivo quando ligados ao oxigênio). Regra 8: O ferro(Fe), o cobalto(Co) e o níquel(Ni) possuem nox variável, podendo ser 2+ ou 3+ Regra 9: O cobre(Cu) e Mercúrio (Hg) têm nox variável, 1+ ou 2+ Regra 10: O ouro (Au) tem nox 1+ ou 3+ Regra 11: O chumbo (Pb) e o Estanho (Sn) têm nox variável, 2+ ou 4+ Regra 12: A carga total de uma molécula neutra é SEMPRE ZERO. Regra 13: O Nox de um íon monoatômico é igual a sua carga. Regra 14: Em um íon composto, a soma algébrica dos nox dos átomos deve ser igual à carga dele. Regra 15: Substâncias simples (são aquelas formadas por um único elemento) têm nox igual a ZERO! NÍVEL BÁSICO 1. (Ufjf-pism 1 2017) O selênio quando combinado com enxofre forma o sulfeto de selênio, substância que apresenta propriedades antifúngicas e está presente na composição de xampus anticaspa. Qual o tipo de ligação química existente entre os átomos de enxofre e selênio? a) Covalente. b) Dipolo-dipolo. c) Força de London. d) Iônica. e) Metálica. 2. (Famerp 2017) A ligação química existente entre os átomos de cloro na molécula do gás cloro é do tipo covalente a) dupla apolar. b) simples polar. c) tripla apolar. d) simples apolar. e) tripla polar. 3. (G1 - cftmg 2017) Os metais têm, geralmente, temperaturas de fusão e vaporização elevadas, o que indica que as forças de coesão entre os átomos são intensas. Essa grande força entre os átomos é explicada por um modelo no qual os elétrons de valência do metal movimentam-se livremente por uma rede formada por íons positivos, mantendo uma distribuição média uniforme. Barros, Haroldo L. C., Forças Intermoleculares Sólido Soluções, Belo Horizonte, 1993. A sequência de substâncias formadas por ligações metálicas é a) 2Au, Pt, N e Zn. b) Na, Cu, Ag e 4P . c) Pd, K, Mg e Ca. d) grafitaAg, Pt, C e Ni. 4. (Upe-ssa 1 2017) 2016, ano de Olimpíadas, todos os atletas vieram ao Rio de Janeiro, em busca da medalha de ouro. Mas o que poucas pessoas sabem é que a medalha olímpica não é feita inteiramente de ouro: ela possui apenas 1,34% do metal dourado em sua composição. Além do alto valor de mercado, que outra propriedade do ouro determina essa decisão? a) Baixa rigidez b) Alta densidade c) Baixa reatividade d) Alta eletronegatividade e) Alta condutividade térmica TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Leia o texto para responder à(s) questão(ões) a seguir. Cinco amigos estavam estudando para a prova de Química e decidiram fazer um jogo com os elementos da Tabela Periódica: - cada participante selecionou um isótopo dos elementos da Tabela Periódica e anotou sua escolha em um cartão de papel; - os jogadores Fernanda, Gabriela, Júlia, Paulo e Pedro decidiram que o vencedor seria aquele que apresentasse o cartão contendo o isótopo com o maior número de nêutrons. Os cartões foram, então, mostrados pelos jogadores. 56 16 40 7 35 26 8 20 3 17 PedroFernanda Gabriela Júlia Paulo Fe O Ca Li Cl 5. (Fatec 2017) A ligação química que ocorre na combinação entre os isótopos apresentados por Júlia e Pedro é a) iônica, e a fórmula do composto formado é CaC .l b) iônica, e a fórmula do composto formado é 2CaC .l c) covalente, e a fórmula do composto formado é C Ca.l d) covalente, e a fórmula do composto formado é 2Ca C .l e) covalente, e a fórmula do composto formado é 2CaC .l TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Leia o texto para responder à(s) questão(ões) a seguir. O elemento estrôncio ocorre na natureza como componente de dois minerais: a estroncianita, 3SrCO (massa molar 147,6 g mol), e a celestita, 4SrSO (massa molar 183,6 g mol). A partir desses minerais são obtidos os sais de estrôncio, utilizados na pirotecnia para conferir a cor vermelho-carmim intensa a fogos de artifício. 6. (Famerp 2017) Nos minerais estroncianita e celestita, o elemento estrôncio se apresenta sob a forma de a) íons de carga 1 .+ b) íons de carga 1 .− c) átomos neutros. d) íons de carga 2 .+ e) íons de carga 2 .− 7. (G1 - ifce 2016) Os átomos se combinam através de ligações químicas buscando a estabilidade eletrônica. Existem três tipos de ligações químicas, sendo elas iônica, covalente e metálica. Diante da assertiva, os compostos CsCl e BaS são considerados substâncias a) covalentes polares. b) iônicas. c) covalentes apolares. d) metálicas. e) coloidais. 8. (Ufpa 2016) Na fórmula eletrônica (ou de Lewis) da molécula de nitrogênio, o número de pares de elétrons compartilhados é Dado: número atômico nitrogênio 7.= a) 1. b) 2. c) 3. d) 4. e) 5. 9. (G1 - cftmg 2016) Ao reagir um metal alcalino-terroso do terceiro período da Tabela Periódica dos Elementos com um halogênio do segundo período forma-se um composto __________ de fórmula __________. Os termos que completam corretamente as lacunas são, respectivamente, a) iônico e 2MgF . b) iônico e 2Na O. c) molecular e 2Na S. d) molecular e 2MgC.l 10. (G1 - ifsul 2016) O tipo de ligação e a fórmula do composto que ocorre ao combinarmos átomos dos elementos químicos Ca e F são, respectivamente, a) covalente dativa e 2 2Ca F . b) iônica e 2CaF . c) covalente normal e CaF. d) metálica e 2Ca F. NÍVEL MÉDIO 1. (Fuvest 2019) A reação de água com ácido clorídrico produz o ânion cloreto e o cátion hidrônio. A estrutura que representa corretamente o cátion hidrônio é a) b) c) d) e) 2. (Uece 2019) A nível de ilustração, os núcleos dos átomos são considerados ilhas mergulhadas em um mar de elétrons. Essa comparação nos leva a concluir que se trata de uma ligação química a) metálica. b) iônica. c) covalente polar. d) covalente apolar. 3. (Ufrgs 2018) Assinale com V (verdadeiro) ou F (falso) as afirmações abaixo, referentes a compostos inorgânicos. ( ) O fosfato de sódio, embora seja considerado um composto iônico, possui ligações covalentes no íon fosfato. ( ) Compostos iônicos tendem a ter pontos de fusão e ebulição mais elevados do que os compostos moleculares. ( ) 2BeF não obedece à regra do octeto. A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é a) V – V – V. b) V – V – F. c) V – F – F. d) F – F – V. e) F – F – F 4. (Fuvest 2018) Analise a tabela periódica e as seguintes afirmações a respeito do elemento químico enxofre (S) : I. Tem massa atômica maior do que a do selênio (Se). II. Pode formar com o hidrogênio um composto molecular de fórmula 2H S. III. A energia necessária para remover um elétron da camada mais externa do enxofre é maior do que para o sódio (Na). IV. Pode formar com o sódio (Na) um composto iônico de fórmula 3Na S. São corretas apenas as afirmações a) I e II. b) I e III. c) II e III. d) II e IV. e) III e IV. 5. (G1 - cps 2017) Em Música, usam-se as partituras como meio de registro e guia para permitir tocar a peça musical como o compositor a criou. Em Química, utilizam- se protocolos experimentais como registro de um método procedimental predefinido para a implementação de experiências. Numa partitura existem notas musicais... Poderiam as reações químicas ser traduzidas por notas musicais? Na imagem temos uma analogia entre os instrumentos musicais e os equipamentos de laboratório. Observamos que as notas musicais escapam de um dos instrumentos, assim como uma substância gasosa escaparia de um recipiente aberto, em um experimento químico. Um exemplo de substância que, em temperatura ambiente, se comportaria como as notas musicais na figura é o a) dióxido de carbono. b) hidróxido de sódio. c) cloreto de sódio. d) dióxido de silício. e) zinco. 6. (G1 - cftrj 2017) A configuração eletrônica 23s representa os elétrons da camada de valência de um elemento químico A. Este elemento combina-se com um elemento B que apresenta número de massa 80 e 45 nêutrons. O tipo de ligação e a fórmula resultante dessa combinação serão, respectivamente: a) iônica, 2A B; b) covalente, 2AB ; c) iônica, 2AB ; d) covalente, 2A B. 7. (Ufrgs 2017) Os elementos X, Y e Z apresentam as seguintes configurações eletrônicas: 2 2 6 1 2 2 6 2 5 2 2 6 X 1s 2s 2p 3s Y 1s 2s 2p 3s 3p Z 1s 2s 2p A respeito desses elementos, pode-se afirmar que a) X e Y tendem a formar ligação iônica. b) Y e Z tendem a formar ligação covalente. c) X não tende a fazer ligações nem com Y nem com Z. d) dois átomos de X tendem a fazer ligação covalente entre si. e) dois átomos de Z tendem a fazer ligação iônica entre si. 8. (Uece 2017) O quadro a seguir contém as cores das soluções aquosas de alguns sais. Nome Fórmula Cor Sulfato de Cobre (II) 4 CuSO Azul Sulfato de Sódio 2 4 Na SO Incolor Cromato de Potássio 2 4 K CrO Amarela Nitrato de Potássio 3 KNO Incolor Os íons responsáveis pelas cores amarela e azul são respectivamente a) 24CrO − e 24SO . − b) K+ e 2Cu .+ c) 24CrO − e 2Cu .+ d) K+ e 24SO . − 9. (Ime 2017) No esboço da Tabela Periódica abaixo estão discriminados os números de nêutrons dos isótopos mais estáveis de alguns elementos. Considere agora um composto iônico binário, em que: I. o cátion, de carga 2,+ possui 12 prótons; II. o ânion, de carga 3,− possui 10 elétrons. A massa de 1mol deste composto é aproximadamente igual a: a) 38 g b) 100 g c) 122 g d) 90 g e) 50 g 10. (Fuvest 2016) Existem vários modelos para explicar as diferentes propriedades das substâncias químicas, em termos de suas estruturas submicroscópicas. Considere os seguintes modelos: I. moléculas se movendo livremente; II. íons positivos imersos em um “mar” de elétrons deslocalizados; III. íons positivos e negativos formando uma grande rede cristalina tridimensional. Assinale a alternativa que apresenta substâncias que exemplificam, respectivamente, cada um desses modelos. I II III a) gás nitrogênio ferro sólido cloreto de sódio sólido b) água líquida iodo sólido cloreto de sódio sólido c) gás nitrogênio cloreto de sódio sólido iodo sólido d) água líquida ferro sólido diamante sólido e) gás metano água líquida diamante sólido NÍVEL ENEM 1. (Enem 2018) Alguns materiais sólidos são compostos por átomos que interagem entre si formando ligações que podem ser covalentes, iônicas ou metálicas. A figura apresenta a energia potencial de ligação em função da distância interatômica em um sólido cristalino. Analisando essa figura, observa-se que, na temperatura de zero kelvin, a distância de equilíbrio da ligação entre os átomos 0(R ) corresponde ao valor mínimo de energia potencial. Acima dessa temperatura, a energia térmica fornecida aos átomos aumenta sua energia cinética e faz com que eles oscilem em torno de urna posição de equilíbrio média (círculos cheios), que é diferente para cada temperatura. A distância de ligação pode variar sobre toda a extensão das linhas horizontais, identificadas com o valor da temperatura, de 1T a 4T (temperaturas crescentes). O deslocamento observado na distância média revela o fenômeno da a) ionização. b) dilatação. c) dissociação. d) quebra de ligações covalentes. e) formação de ligações metálicas. 2. (Enem 2017) No ar que respiramos existem os chamados “gases inertes”. Trazem curiosos nomes gregos, que significam “o Novo”, “o Oculto”, “o Inativo”. E de fato são de tal modo inertes, tão satisfeitos em sua condição, que não interferem em nenhuma reação química, não se combinam com nenhum outro elemento e justamente por esse motivo ficaram sem ser observados durante séculos: só em 1962 um químico, depois de longos e engenhosos esforços, conseguiu forçar “o Estrangeiro” (o xenônio) a combinar-se fugazmente com o flúor ávido e vivaz, e a façanha pareceu tão extraordinária que lhe foi conferido o Prêmio Nobel. LEVI, P. A tabela periódica. Rio de Janeiro: Relume-Dumará,1994 (adaptado). Qual propriedade do flúor justifica sua escolha como reagente para o processo mencionado? a) Densidade. b) Condutância. c) Eletronegatividade. d) Estabilidade nuclear. e) Temperatura de ebulição. GABARITO NÍVEL BÁSICO Resposta da questão 1: [A] Como ambos são ametais, haverá compartilhamento de elétrons, formando uma ligação do tipo covalente. Resposta da questão 2: [D] A ligação química existente entre os átomos de cloro (grupo 17) na molécula do gás cloro é do tipo covalente simples apolar ( )eletronegatividadeC C ; E 0 .Δ− =l l Resposta da questão 3: [C] A sequência que envolve apenas elementos metálicos(que poderão formar uma liga) são: Pd, K, Mg e Ca. Resposta da questão 4: [A] O ouro é um metal bastante maleável o que dificultaria manter uma forma definida, caso a medalha fosse inteiramente de ouro. Resposta da questão 5: [B] 40 35 20 17 PedroJúlia Ca Cl O cálcio pertence ao 2º grupo da Tabela Periódica, perdendo 2e− para ficar estável e o cloro pertence ao grupo 17 da Tabela, necessita de 1e− para ficar estável, assim a junção desses elementos irá formar um composto iônico de fórmula: 2 2Ca C CaC + − =l l Resposta da questão 6: [D] Estroncianita: { { 3 2 2 Sr CO + − Celestita: { { 4 2 2 Sr SO + − Resposta da questão 7: [B] Em geral, compostos que apresentam metais em sua fórmula sćo formados por ligaēões iōnicas. Resposta da questão 8: [C] A molécula de nitrogênio 2N irá compartilhar 3 pares de elétrons, formando uma tripla ligação. Resposta da questão 9: [A] Um metal alcalino terroso, pode doar 2 elétrons para se estabilizar enquanto um halogênio, precisa receber apenas 1 elétron para completar 8 elétrons em sua camada de valência. A ligação entre um metal (alcalino terroso) e um ametal (halogênio) forma uma ligação iônica. Resposta da questão 10: [B] A ligação ocorre entre um metal (Ca) e um ametal (F), formando, portanto, uma ligação iônica, ou seja, o cálcio doa 2 elétrons e cada flúor recebe 2 elétrons na ligação. 2 2 Ca F CaF + − ⇓ GABARITO NÍVEL MÉDIO Resposta da questão 1: [A] 2 3HC H O H O C + −+ → +l l O cátion hidrônio 3(H O ) + pode ser representado por: Resposta da questão 2: [A] A analogia citada no enunciado da questão descreve (em vários materiais didáticos do ensino médio) a ligação metálica. Resposta da questão 3: [A] Verdadeiro. O fosfato de sódio ( )3 4Na PO , embora seja considerado um composto iônico, possui ligações covalentes no íon fosfato. Verdadeiro. Compostos iônicos tendem a ter pontos de fusão e ebulição mais elevados do que os compostos moleculares, apesar disto não ser uma verdade absoluta. Verdadeiro. 2BeF não obedece à regra do octeto, pois o berílio estabiliza com quatro elétrons de valência. Resposta da questão 4: [C] [I] Incorreta. O enxofre (S) tem massa atômica menor do que a do selênio (Se) , pois está localizado no mesmo grupo, porém num período acima na classificação periódica. [II] Correta. O enxofre (S) é um ametal que pode formar com o hidrogênio um composto molecular de fórmula 2H S, pois apresenta seis elétrons de valência (grupo 16) e pode compartilhar dois destes. [III] Correta. Tanto o enxofre (S) como o sódio (Na) estão localizados no terceiro período da classificação periódica. Quanto mais a direita num mesmo período, maior a carga nuclear e, consequentemente, a energia de ionização. [IV] Incorreta. Pode formar com o sódio (Na) um composto iônico de fórmula 2Na S. 2 2 2 Na (grupo 1) Na S (grupo 16) S Na Na S Na S + − + + − ⇒ ⇒ ⇒ Resposta da questão 5: [A] Um exemplo de substância que, em temperatura ambiente, se comportaria como as notas musicais na figura é o dióxido de carbono 2(CO ) ou gás carbônico, que é um composto molecular e “escaparia” num sistema aberto nas condições descritas no enunciado da questão. Resposta da questão 6: [C] 2 2 6 2A 1s 2s 2p 3s ,= pertence ao 2º grupo da tabela periódica, os elementos dessa família perdem 2e− para ficar estável: 2A+ 2 2 6 2 6 2 10 5 35 A Z N Z 80 45 Z 35 B 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p = + = − = = B pertence, ao grupo 17 da tabela periódica, os elementos dessa família recebem 1e− para ficarem estáveis: B .− Assim, a junção de A e B será uma ligação iônica, formada entre um elemento que doa elétrons (metal) e um elemento que recebe elétrons (ametal) do tipo: 2 1 2A B AB . + − = Resposta da questão 7: [A] { 2 2 6 1 Metal alcalino 2 2 6 2 5 Halogênio 2 2 6 Gás nobre X 1s 2s 2p 3s Y 1s 2s 2p 3s 3p X e Y tendem a formar ligação iônica (X Y ). Z 1s 2s 2p + − 14 2 43 14 2 43 Resposta da questão 8: [C] Íons de metais de transição em solução aquosa são, entre outras possibilidades, responsáveis pelas cores das soluções. Neste caso: { 2 2 4 AzulAmarela CrO ; Cu .− +1 2 3 Resposta da questão 9: [B] [I] O cátion 2(C ),+ de carga 2+ (grupo 2), possui 12 prótons. 12 prótons 12 nêutrons (vide tabela) 24 núcleons 24 u 24 g mol+ = ⇒ ⇒ [II] O ânion 3(A ),− de carga 3− (grupo 15), possui 10 elétrons; 7 elétrons no átomo, ou seja possui 7 prótons. 7 prótons 7 nêutrons (vide tabela) 14 núcleons 14 u 14 g mol+ = ⇒ ⇒ 2 3 3 2 3 2 C A C A C A 3 24 2 14 100 g mol + − ⇒ = × + × = Resposta da questão 10: [A] Análise dos modelos: [I] Moléculas se movendo livremente: estado gasoso. [II] Íons positivos imersos em um “mar” de elétrons deslocalizados: ligação metálica. [III] Íons positivos e negativos formando uma grande rede cristalina tridimensional: ligação iônica. Conclusão: [I] Gás nitrogênio 2(N ). [II] Ferro sólido (Fe). [III] Cloreto de sódio sólido (NaC ).l GABARITO NÍVEL ENEM Resposta da questão 1: [B] Quanto maior o valor da temperatura, maior o grau de agitação das espécies químicas, ocorrendo, assim, um distanciamento. Pode-se verificar, a partir das figuras, que as distâncias interatômicas aumentam, ou seja, que ocorre dilatação. Resposta da questão 2: [C] De acordo com o texto só em 1962 um químico, depois de longos e engenhosos esforços, conseguiu forçar “o Estrangeiro” (o xenônio) a combinar-se fugazmente com o flúor ávido e vivaz, e a façanha pareceu tão extraordinária que lhe foi conferido o Prêmio Nobel. Este trecho descreve a elevada eletronegatividade do flúor, capaz de formar 4XeF .
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