gabarito lista 6_QG bacharel 2020

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Gabarito Lista de exercícios 6 – Química Geral Bacharel 2020 – Prof. Sofia Nikolaou 
PARA ESSA LISTA É NECESSÁRIO LEMBRAR QUE EM NOSSOS SLIDES 
DEFINIMOS SINAL NEGATIVO PARA AFINIDADE ELETRÔNICA QUANDO O 
ELEMENTO LIBERA ENERGIA NO PROCESSO DE GANHO DE ELÉTRONS. 
ESSA É A FORMA QUE ESTÁ DEFINIDA NO LIVRO DO BROWN. 
INFELIZMENTE ESSE AUTOR NÃO SEGUE A DEFINIÇÃO DA IUPAC 
(ADOTADA NO LIVRO DO ATKINS). 
COMO EU JÁ CIRCULEI OS SLIDES DESSA FORMA, DEIXAREI ASSIM POR 
ENQUANTO. MAS QUANDO TIVERMOS NOSSA AULAS PRESENCIAIS, 
VOLTAREMOS A ESSE ASSUNTO, OK? 
 
1- Veja as distribuições eletrônicas dos dois elementos. 
Li: 1s², 2s¹ 
Be: 1s², 2s² 
a afinidade eletrônica do Lítio é maior (mais negativa) do que a do Berílio basicamente 
por dois motivos: 
a inclusão de um elétron no orbital 2s fornecerá uma camada cheia, que é bastante 
estável. Além disso elétrons 2s tem maior penetração do que o elétron 2p (que 
corresponde ao elétron adicionado no berílio para a medição da afinidade eletrônica) e, 
portanto, serão mais atraídos pelo núcleo, sendo mais estabilizados, favorecendo o 
processo. 
2-a) Al (Z=13) 1s22s22p63s23p1 
Para elétrons 3s e 3p Zef = Z - B 
B(3s)= 2 (1s) + 8 (2s + 2p) = 10 
Zef (3s) = 13-10 = 3. 
 
b) O valor é maior por que, na realidade, os elétrons mais internos não são 100% eficientes 
na blindagem (Lembrar regra de Slater) 
3. Explique as seguintes variações nos raios atômicos ou iônicos: 
 a. I - > I > I+ 
O raio de determinado átomo neutro sempre será maior que o raio de seu cátion e menor 
que o raio de seu ânion. Quando o átomo perde um elétron ele fica positivo, ou seja, terá 
mais prótons do que elétrons e os prótons exercerão uma maior força de atração sobre os 
elétrons, por isso o raio de um cátion é menor que o raio do átomo no estado fundamental. 
Já quando o átomo ganha um elétron ele ficará negativo, pois haverá mais elétrons que 
prótons em sua estrutura e os elétrons sofreram repulsão na eletrosfera, por isso o raio do 
ânion é maior que o raio do átomo no estado fundamental e consequentemente 
b. Ca2+ > Mg2+ > Be2+ 
Sabe-se que o raio atômico cresce da direita par esquerda e de cima para baixo. O raio 
atômico do cálcio é maior do que a do Mg porque o Cálcio é localizado no 4 período da 
tabela, abaixo do Magnésio. Ambos são maiores que o Be+2 está localizado no segundo 
período, exatamente acima desses elementos na tabela periódica como em uma família o 
raio cresce de cima para baixo. Então, o raio do íon Ca+2 será maior que o raio do íon 
Mg2+ e Be2+. 
c. Fe > Fe2+ > Fe3+ 
O raio de determinado átomo neutro sempre será maior que o raio de seu cátion, pois 
quando o átomo perde um elétron ele fica positivo, ou seja, terá mais prótons do que 
elétrons e os prótons exercerão uma força maior sobre os elétrons. Quanto mais positivo, 
ou seja, quanto maior o nox do mesmo elemento, menor o raio atômico. 
4- A) a configuração eletrônica da camada de valência é igual (ns2np5) pois pertencem à 
mesma família da tabela periódica, estando um no segundo período e o outro no 
terceiro. 
F: 1s² 2s² 2p⁵ 
Cl: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵ 
b) carga iônica mais comum é -1 pois necessitam ganhar um elétron para atingir o octeto. 
c)1ᵃ energia de ionização : 
1ᵃ Energia de ionização é a energia mínima necessária para que um primeiro elétron seja 
removido de um átomo em sua fase gasosa (ou seja, o elétron mais fracamente ligado). 
Portanto, a primeira energia de ionização do cloro é menor pois ele é um elemento maior, 
então seus elétrons de valência estão amis afastados do núcleo e são menos atraídos por 
esse núcleo. 
 Cl 12,97 eV 
 F 17,42 eV 
 d) reatividade em H2O 
Primeiramente lembrem-se que não é o elemento F e Cl que reagem com a água e sim as 
moléculas F2 e Cl2. Os halogênios (moléculas F2 e Cl2) são muito reativos pois são agentes 
oxidantes fortes. Seu alto poder oxidante está relacionado à alta tendência termodinâmica 
de formação do haleto correspondente (F- e Cl-). Ambos elementos têm alta afinidade 
eletrônica e, por isso, reagem com a água para forma os haletos na forma de HF e HCl. 
No entanto a reação com o HF é muito mais rigorosa. O flúor é um elemento atipicamente 
pequeno e, por isso, polariza muito mais as moléculas da água, promovendo uma reação 
amis vigorosa com a água do que a reação do cloro. O termo “polariza as moléculas de 
água” será desenvolvido em aulas posteriores. O termo “reação amis vigorosa” pode se 
relacionar com a quantidade de energia liberada numa reação (aspecto termodinâmico) e 
também com a velocidade de uma reação (aspecto cinético). Geralmente uma reação 
muito vigorosa implica nos dois (muita energia liberada e reação rápida). Também esses 
são conceitos que elaboraremos mais profundamente em aulas posteriores. 
e) afinidade eletrônica é a variação da entalpia/mol por cada elétron ganho por átomo em 
sua fase gasosa, e podem ser medidas em diferentes unidades. Independente da unidade 
adotada (eV ou kJ/mol) a afinidade eletrônica do flúor é ligeiramente MENOR do que a 
do cloro, contrariando a tendência periódica. A afinidade eletrônica está ligada à 
capacidade que núcleos tem de atrair e estabilizar um elétron adicionado ao elemento. 
Portanto, elementos menores “tendem” a ter afinidade eletrônicas mais altas. No entanto 
é muito comum haver variação da afinidade eletrônica em relação à previsão feita com 
base no tamanho. Isso por que outros efeitos podem contribuir (mais ou menos) para a 
resultante. Então, afinidade eletrônica também depende da configuração eletrônica da 
camada de valência do elemento. E, no caso específico do flúor, um outro efeito 
relacionado a tamanho prevalece sobre a atração elétron-núcleo. O flúor é um elemento 
atipicamente pequeno (o menor da tabela periódica), então seu núcleo tem alta capacidade 
de atrair um elétron. Porém, justamente por ser um átomo muito pequeno a repulsão 
intereletrônica causada pela adição desse elétron a mais acaba por introduzir alguma 
desestabilização no ânion, contribuindo para que a resultante energética do ciclo 
termodinâmico de formação do ânion (afinidade eletrônica) seja ligeiramente mais baixa 
que do que a do cloro. 
f) raio atômico 
Em uma mesma família, o raio atômico cresce a medida descemos o período, visto que 
os átomos vão ganhando mais uma camada. Assim, Cl está no 3º período enquanto F está 
2°. Como é de se esperar o raio do Cl tem 1,14 angstrom e do F 0,64 angstrom. 
5- a) 
 
A adição de dois elétrons para formação do íon óxido (O2-) é favorável por que leva à 
formação de uma camada cheia, que são camadas muito estáveis (octeto, nesse caso). 
O terceiro elétron seria adicionado ao orbital 3s, que está mais longe do núcleo e mais 
fortemente blindado pelo cerne [Ne]. A atração total desse elétron 3s pelo núcleo do oxigênio 
não é grande o bastante para que O3– seja uma espécie estável. 
6- a) 
 
b) n = 3, l = 1; não é possível dizer com segurança os valores de ml e ms apenas com as 
informações do enunciado. 
c) O enxofre possui a menor energia de ionização, pois seus elétrons de valência estão no nível 
três e sua carga nuclear efetiva é menor que a do cloro. O oxigênio possui o menor raio, pois seus 
elétrons de valência estão no nível 2, enquanto que os elétrons de valência do enxofre e do cloro 
estão no nível 3. 
d) O enxofre, pois os respectivos ânions são sempre maiores que seus elementos de origem. 
e) SO3(g) + SCl2(g) → SO2(g) + SOCl2(g) 
MM(SCl2) = 102,97 g/mol 
MM(SOCl2) = 118.97 g/mol 
nºmolsSOCl2 = 
675,00 g 
118.97 g/mol
 = 5,6738 mols 
m(SCl2) = 5,67 mols x 102,9710 g/mol = 584.22g 
 
f) SO3(g) + SCl2(g) → SO2(g) + SOCl2(g) 
 MM(SO3) = 80,06 g/mol 
 MMSCl2 = 102,9710 g/mol 
 
nºmols(SO3) = 
10,00 g 
80.06 g/mol
 = 0,1249 mols 
nºmols(SCl2) = 
10,00 g 
102,9710 g/mol
 = 0,0971 mols 
O reagente limitante é o SCl2, então, assumindo que o equilíbrio está totalmente deslocadono 
sentido dos produtos e levando em consideração a estequiometria da reação, devem se formar 
0,0971 mols de cada um dos produtos. Em massa: 
m(SOCl2) = nºmols(SCl2) x 
1 mol SOCl2 
1 mol SCl2
 x 118.97 g/mol(SOCl2) = 11,55 g 
 m(SO2) = nºmols(SCl2) x 
1 mol SO2 
1 mol SCl2
 x 64,066 g/mol(SO2) = 6,221g 
7- 
 
Verificando os dados da tabela, pode-se perceber que o para o primeiro elemento 
provavelmente tem os quatro elétrons ionizados na camada de valência. Esse fato pode 
ser evidenciado pela tendência relativamente proporcional no aumento dos valores de 
energia de ionização. Além disso, dado o valor relativamente alto da primeira energia de 
ionização, este grupo não tem tendência grande de perder elétrons, provavelmente trata-
se do grupo IV, família do Carbono. Se fosse o grupo dos calcogênios ou halogênio estas 
energias seriam ainda maiores. 
Para o segundo elemento, as primeiras energias de ionização não tão altas, indicando 
facilidade de retirada de eletrons para ganho de estabilização pelo octeto. O aumento 
drástico no valor da quarta energia de ionização indica a estabilização da eletrosfera de 
gás nobre após a tirada do terceiro elétron. Possivelmente trata-se do grupo do alumínio, 
que contempla elementos com tendência de formar cátions 3+. 
8- E = −𝑁𝑅ℎ𝑐 (
Z²
n²
) NRhc = 1312 kJ.mol-1 
Para caso 1 consideramos que o núcleo exerce força total de atração pelos elétrons de 
valência, portanto Z = 2. 
E = 1312kJ. mol−1 (
2²
1²
) = 5.248 kJ.mol-1 
Para caso 2 consideramos que o núcleo está blindado, em que a atração pelos elétrons de 
valência seja completamente anulada por um elétron, portanto Z = 1. 
E = 1312kJ. mol−1 (
1²
1²
) = 1 312 kJ.mol-1 
Note que os elétrons não são completamente eficientes em blindar a carga nuclear em 
relação aos elétrons vizinhos principalmente se estes encontram-se em um mesmo nível. 
9- BaSO4 < AgCl < PbI2 < CaI2 < NaCl < CaCO3 < MgBr2 < LiBr < NH4NO3. 
O processo de solubilização de um sal passa por um ciclo termodinâmico em que a energia do 
retículo cristalino do sal (dada pela atração eletrostática entre cátions e ânions que compõe o sal) 
deve ser superada pela energia de estabilização ganha com a solvatação dos íons em separado 
num determinado solvente. Essas energias dependem de três parâmetros: a carga dos íons, o 
tamanho dos íons e o tamanho relativo do cátion e do ânion (se os dois tem tamanhos parecidos 
ou não). O detalhamento desse processo será discutido posteriormente, na disciplina de inorgânica 
I. Toda a discussão abaixo é pensada para o processo de solubilização em ÁGUA: 
No escopo deste curso, temos que nos valer de algumas generalizações, que simplificam a relação 
entre os três parâmetros acima. A melhor generalização possível é a de que cargas iônicas maiores 
proporcionam maiores atrações eletrostáticas entre si, de modo a gerar energias reticulares altas 
e baixa solubilidade. Então, generalizando, em ordem crescente de solubilidade: 
 2+ : 2- < 2+ : 1- < 1+ ; 1- 
Então, os sais formados por cátions e ânions com carga 2 serão deveriam ser menos solúveis de 
todos: BaSO4; CaCO3; 
Os sais formados entre cátion 2+ e ânion 1-, teriam solubilidade intermediária (CaI2; MgI2), muito 
baixa no caso do PbI2. 
 Os demais terão solubilidade alta, com exceção da AgCl, pois são compostos por cátions e ânions 
monovalentes. 
AgCl < NH4NO3 < NaCl < LiBr 
 
Dentro desses subgrupos, como “desempatar” a solubilidade e como explicar por que AgCl é 
pouco solúvel? O segundo efeito que contribui para a solubilidade é a relação entre os tamanhos 
do cátion e do ânion. Cátions e ânions de tamanhos parecidos produzem energias reticulares 
maiores. Então (em ordem crescente de solubilidade): PbI2 < CaI2 < MgI2. No caso dos dois 
últimos sais, a diferença de tamanho entre cátion e ânion já é suficientemente grande para que 
eles sejam solúveis. 
E, no caso do AgCl, ocorre o contrário: o tamanho do cátion e do ânion é suficientemente parecido 
para que a energia reticular seja forte no sal e a solubilidade seja baixa 
Ordenação geral 
BaSO4 ~ CaCO3 (insolúveis) < PbI2 < AgCl < CaI2 < MgI2 < NH4NO3 < NaCl < LiBr (os três 
últimos muito solúveis) 
 
10. Segundo a definição de afinidade eletrônica que estamos utilizando (adotada no livro 
do Brown), a afinidade eletrônica avalia a quantidade de energia liberada quando um 
átomo em seu estado fundamental (neutro) recebe um elétron. Então, ao liberar energia 
no seu processo de formação, o ânion é mais estável que o elemento neutro. 
11. 𝐶𝑎(𝑔)+ + 𝑒 − → 𝐶𝑎(g) 
I. A variação de energia para este processo é a afinidade eletrônica do íon Ca+. 
Sim. A afinidade eletrônica pode ser medida como a variação de energia quando 
um mol de uma determinada espécie recebe um elétron. 
II. A variação de energia para este processo é o negativo da primeira energia de 
ionização do átomo de Ca. 
Para essa reação em particular sim. Mas não confunda isso com a afinidade 
eletrônica do elemento neutro. Afinidade eletrônica não é um parâmetro oposto à energia 
de ionização de um elemento químico. Isso por que, em suas definições, a energia de 
ionização diz respeito à variação de energia para formação de um cátion a partir do 
elemento neutro e a afinidade eletrônica diz respeito à formação de um ânion a partir do 
elemento neutro. Ou seja: são reações diferentes, com produtos diferentes e, portanto, não 
são parâmetros iguais apenas com sinais trocados. No caso acima estamos falando já do 
cátion Ca+. E a expressão “negativo da primeira energia de ionização” está posta no 
sentido de “sinal oposto ao da primeira energia de ionização”. 
 III. A variação de energia para este processo é o negativo da afinidade 
eletrônica do átomo de Ca. 
Falso. A afinidade eletrônica do Ca é medida da energia para a formação do ânion: 
𝐶𝑎(𝑔) + 𝑒 − → 𝐶𝑎(g)-