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QUÍMICA MÓDULO 04 1 Todas os exercícios da apostila que tiverem essa câmera , estão gravados em vídeo para você. Nossos professores resolveram as questões, comentando cada detalhe para te ajudar na hora de estudar. Muitas questões trazem dicas preciosas. Não deixe de assistir aos vídeos dentro da plataforma on-line do Perspectiva e bons estudos! Ligações Químicas As ligações químicas são a forma pela qual os átomos adquirem estabilidade eletrônica. Assim como ímãs se atraem e formam um sistema estável, dois átomos se atraem devido à diferença de cargas entre núcleo e eletrosfera. Em determinada posição, irá se estabelecer um equilíbrio. Neste momento dizemos que se estabeleceu a ligação química. Existem três tipos de ligação química. Estudaremos separadamente cada tipo. No entanto, para entendermos as ligações, temos de conhecer um conceito fundamental. Teoria do Octeto Como o próprio nome já deixa claro, o que temos é uma teoria, não uma regra. Essa teoria foi formada pela observação da distribuição dos gases nobres. Notou-se que os gases nobres, com exceção do hélio, possuem oito elétrons na última camada. Como os gases nobres são naturalmente estáveis, criou-se a teoria de que para se estabilizar, um átomo deveria ter a configuração eletrônica igual à de um gás nobre. Assim, podemos prever a tendência de um átomo a ganhar ou perder elétrons. Podemos dizer que: − Elementos das famílias IA, IIA e IIIA perdem respectivamente 1, 2 e 3 elétrons. − Elementos das famílias VA, VIA e VIIA ganham respectivamente 3, 4 e 5 elétrons. Ligação Iônica ou Eletrovalente Ocorre atração elétrica entre cátions e ânions. Ocorre efetivamente doação e assimilação de elétrons. A carga das espécies é uma carga real. Tal tipo de ligação é formada entre metal e não metal ou entre hidrogênio e metal. O átomo do metal doa elétrons para o não metal. Vamos analisar o caso do da formação do NaCl. Temos íons sódio (Na+) interagindo com íons cloro (Cl-). O átomo neutro de sódio doa elétrons para o átomo neutro de cloro, formando assim os íons e consequentemente, devido à atração entre tais espécies, à ligação iônica. A ligação iônica é a única em que ocorre transferência definitiva de elétrons. -e A B⎯⎯→ Tendência Ceder elétrons Receber elétrons Classificação Metais Ametais Semimetais Hidrogênio Interação atração eletrostáticacátions ânions⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ Na primeira foto temos, cristais do sal; na segunda, a representação de retículo de NaCl – visão microscópica. O cloreto de sódio, assim como todo composto iônico, é formado por um aglomerado de cátions e ânions. Foto 1 Foto 2 Características dos compostos iônicos − São sólidos a temperatura ambiente; − Conduzem corrente elétrica em meio aquoso ou fundidos; − Apresentam elevadas temperaturas de fusão e ebulição. A. Alguns casos particulares Existem alguns metais que, quando perdem elétrons, originam cátions que não seguem a regra do octeto. Isso ocorre com os metais de transição. Um exemplo importante é o que ocorre com o ferro (Fe), que na natureza é encontrado formando compostos com carga 2+ e 3+. Observe: Na formação do Fe2+, os elétrons perdidos estavam situados no subnível 4s2 (camada de valência). No caso do Fe3+, foram perdidos os elétrons do subnível 4s2 e mais um elétron do subnível 3d6. Ligação Covalente ou Molecular Ocorre com compartilhamento de elétrons. Tal ligação é formada entre dois não metais ou entre hidrogênio e não metal. A carga gerada é uma carga aparente e não real. B. A ligação covalente e a tabela periódica A relação entre a posição na tabela e o número de ligações é indicada a seguir: Quanto maior for a diferença de eletronegatividade, maior será a polarização da ligação QUÍMICA MÓDULO 04 1 Fórmulas Químicas A representação do número e dos tipos de átomos que formam uma molécula é feita por uma fórmula química. Existem diferentes tipos de fórmulas: a molecular, a eletrônica e a estrutural plana. a) Molecular: é a representação mais simples e indica apenas quantos átomos de cada elemento químico formam a molécula. b) Eletrônica: também conhecida como fórmula de Lewis, esse tipo de fórmula mostra, além dos elementos e do número de átomos envolvidos, os elétrons da camada de valência de cada átomo e a formação dos pares eletrônicos. c) Estrutural plana: também conhecida como fórmula estrutural de Couper, ela mostra as ligações entre os elementos, sendo cada par de elétrons entre dois átomos representado por um traço. Perceba que mais de um par de elétrons pode ser compartilhado, formando-se, então, ligações simples, duplas e triplas. Veja as fórmulas de algumas moléculas simples: A ligação covalente e as propriedades de seus compostos As propriedades das substâncias formadas por ligações covalentes são muito diferentes das propriedades dos átomos que as formam. Quando as moléculas de uma substância são formadas por um número determinado de átomos, essas substâncias são denominadas moleculares. Em condições ambiente, as substâncias moleculares podem ser encontradas nos três estados físicos: Substância Fórmula Estado físico (a 25 ºC e 1 atm) Gás hidrogênio H2 Gasoso Água H2O Líquido Sacarose C12H22O11 Sólido As substâncias moleculares geralmente apresentam temperatura de fusão (TF) e temperatura de ebulição (TE) inferiores às das substâncias iônicas; quando puras, não conduzem corrente elétrica. Quando a ligação covalente origina compostos com grande número de átomos — geralmente indeterminado —, forma estruturas identificadas como macromoléculas. Tais substâncias são denominadas covalentes; em condições ambiente são sólidas e apresentam elevadas TF e TE. Exemplos: − sílica — areia (SiO2)n − grafita = Cgraf; Cn − diamante = Cdiam; Cn − celulose (C6H10O5)n − polietileno (C2H4)n − proteína Ligação Metálica Tal ligação ocorre entre átomos e cátions dos metais, em que os elétrons mais externam transitam do átomo para o cátion e vice-versa. Isto é possível, pois quando existem muitos átomos agrupados do metal, elétrons periféricos se libertam e adquirem grande liberdade. Podemos chamar essa teoria de teoria da nuvem ou do mar de elétrons. Exercícios 1. (F. MED. JUNDIAÍ) O elemento enxofre forma compostos com hidrogênio, potássio, cálcio e carbono. Os compostos iônicos ocorrem com Dados: número atômico (Z): H = 1; C = 6; K = 19; Ca = 20 a) potássio e carbono. b) potássio e cálcio. c) carbono e cálcio. d) hidrogênio e potássio. e) hidrogênio e carbono. 2. (EFOA-MG) Certa substância simples apresenta as seguintes propriedades: I. É boa condutora de eletricidade. II. Reage facilmente com o oxigênio do ar, formando um óxido básico. III. Reage com a água, formando um hidróxido com a proporção de um átomo do elemento para dois ânions hidróxido Essa substância pode ser formada por elementos da tabela periódica pertencentes à coluna: a) 1 b) 2 c) 13 d) 16 e) 17 3. (UFLA-MG) Com relação aos elementos que ocupam o 3º período, grupo 2, (elemento A); e o 4º período, grupo 17 (elemento B), pode-se afirmar que a) o elemento A possui mais elétrons na camada de valência que o elemento B. b) os íons formados pelos elementos A e B são isoeletrônicos. c) o composto formado pelos elementos A e B apresenta forte caráter iônico e fórmula mínima AB2. d) o elemento B pode apresentar-se apenas nos estados de oxidação – 1 e +1. 4. (FATEC-SP) Julgue os itens ( ) O flúor é um elemento mais eletronegativo que o cloro. ( ) O magnésio faz parte da família dos alcalinos terrosos. ( ) O raio atômico do sódio é menor que o raio atômico do alumínio. ( ) Na molécula de CCl4, a ligação entre o átomo de carbono e os átomos de cloro são do tipo iônica. ( ) Uma ligação dupla é uma ligaçãocovalente na qual dois átomos compartilham dois pares de elétrons. QUÍMICA MÓDULO 04 2 Na ordem correta, temos: a) V – V – F – F – V b) V – F – F – F – V c) V – V – F – F – F d) V – V – F – V – V e) F– V – F – F – V 5. (UFU-MG) Dos compostos abaixo, a ligação iônica é predominante em a) CaCl2 c) SCl2 b) SiCl4 d) CCl4 6. (UNIRIO) "Uma nova hipótese para a origem do elemento fósforo na Terra pode ajudar a entender o surgimento da vida no planeta. Os meteoritos, sobretudo os com alto teor de ferro, podem ter sido a fonte de fósforo que originou as primeiras biomoléculas, transformadas em organismos vivos após milhões de anos de evolução. (...) O fósforo (...) está presente também no composto responsável pela estocagem e transferência de energia em reações bioquímicas - o ATP (trifosfato de adenosina) - e nas paredes celulares e ossos dos vertebrados." (Ciência Hoje, 2004) Supondo que o composto de ferro e fósforo, presente no meteorito, seja o fosfato férrico — FePO4 a opção que mostra o tipo de ligação química existente entre os íons Fe3+ e PO43– neste composto é: a) Covalente simples d) dipolo - dipolo b) Iônica e) forças de London c) Ligação de hidrogênio 7. (UFRJ) Os metais e alguns semi-metais apresentam a propriedade de perder ou ganhar elétrons transformando-se em íons. A alta mobilidade desses íons funciona como uma força de atração que os mantém unidos como cola. Essas forças são conhecidas como a) magnéticas. d) Van Der Waals. b) eletrostáticas. e) Dipolo-dipolo. c) London. 8. (UDESC) Com base na distribuição eletrônica do elemento X, assinale a alternativa CORRETA. X = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 a) O elemento X forma compostos moleculares com halogênios. b) O elemento X forma compostos iônicos com halogênios. c) O elemento X é geralmente encontrado no estado gasoso. d) O elemento X é um elemento de transição. e) O elemento X é um não-metal. 9. (UEPG-PR) A formação de ligações covalentes pode ser descrita em termos de interpenetração de orbitais que, de acordo com a orientação espacial, origina ligações covalentes dos tipos sigma e pi. Avalie os compostos a seguir quanto à presença de ligações covalentes sigma e pi e assinale o que for correto. I. N2 II. H2CO3 III. Cl2 (01) No composto I, há 1 ligação sigma e 2 ligações pi. (02) No composto III, há 2 ligações sigma. (04) No composto III, há 1 ligação pi. (08) No composto II, há 3 ligações pi. (16) No composto II, há 5 ligações sigma. A soma das afirmações corretas é: a) 7 b) 23 c) 17 d) 15 e) 24 10. (FUVEST) Os desenhos são representações de moléculas em que se procura manter proporções corretas entre raios atômicos e distâncias internucleares. Os desenhos podem representar, respectivamente, moléculas de: a) oxigênio, água e metano. b) cloreto de hidrogênio, amônia e água. c) monóxido de carbono, dióxido de carbono e ozônio. d) cloreto de hidrogênio, dióxido de carbono e amônia. e) monóxido de carbono, oxigênio e ozônio. 11. (UDESC) Assinale a alternativa que apresenta, ao mesmo tempo, ligações covalentes e iônicas. a) CCl4 c) NH4Cl e) MgCl2 b) CO2 d) NaCl 12. (FURG-RS) A água, o sal de cozinha e o butano (principal componente do gás de cozinha) são substâncias químicas que utilizamos diariamente para o preparo de alimentos. Esses compostos têm suas estruturas constituídas, respectivamente, por ligações do tipo a) iônicas, iônicas e covalentes. b) covalentes, covalentes e iônicas. c) covalentes, covalentes e covalentes. d) iônicas, iônicas e iônicas. e) covalentes, iônicas e covalentes. 13. (UDESC) Com relação às ligações químicas dos compostos abaixo I. HCl II. LiF III. Cl2 IV. KCl Assinale a alternativa correta. a) Os compostos II e IV apresentam ligações covalentes. b) Os compostos I e II apresentam ligações iônica e covalente apolar, respectivamente. c) Os compostos III e IV apresentam ligações iônica e covalente polar, respectivamente. d) Os compostos I e III apresentam ligações covalentes, apolar e polar, respectivamente. e) Os compostos I e III apresentam ligações covalentes, polar e apolar, respectivamente. 14. (UFF) O leite materno é um alimento rico em substâncias orgânicas, tais como proteínas, gorduras e açúcares, e substâncias minerais como, por exemplo, o fosfato de cálcio. Esses compostos orgânicos têm como característica principal as ligações covalentes na formação de suas moléculas, enquanto o mineral apresenta também ligação iônica. Assinale a alternativa que apresenta corretamente os conceitos de ligações covalente e iônica, respectivamente. a) A ligação covalente só ocorre nos compostos orgânicos. b) A ligação covalente se faz por transferência de elétrons e a ligação iônica pelo compartilhamento de elétrons com spins opostos. c) A ligação covalente se faz por atração de cargas entre átomos e a ligação iônica por separação de cargas. d) A ligação covalente se faz por união de átomos em moléculas e a ligação iônica por união de átomos em complexos químicos. e) A ligação covalente se faz pelo compartilhamento de elétrons e a ligação iônica por transferência de elétrons. QUÍMICA MÓDULO 04 3 15. (UFPE) A descoberta do elemento boro (Z=5) é atribuída a Sir Humprey Davy, Gay Lussac e L. J. Thenard, em 1808, simultaneamente, na Inglaterra e na França. Somente com base no seu número atômico, muitas informações sobre suas propriedades podem ser inferidas. A seguir estão enunciadas algumas dessas propriedades, mas somente uma é correta. a) Seu estado de oxidação mais comum é 2. b) A estrutura de Lewis de sua molécula diatômica é :B:B: c) Deve formar moléculas em que o átomo de boro não obedece a regra do octeto. d) Não forma compostos covalentes. e) É um elemento do terceiro período da tabela periódica. 16. (UFMG) Nas figuras I e II, estão representados dois sólidos cristalinos, sem defeitos, que exibem dois tipos diferentes de ligação química: Figura I Figura II Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que a) a Figura II corresponde a um sólido condutor de eletricidade. b) a Figura I corresponde a um sólido condutor de eletricidade. c) a Figura I corresponde a um material que, no estado líquido, é um isolante elétrico. d) a Figura II corresponde a um material que, no estado líquido, é um isolante elétrico. 17. (UFC) O aço comum é uma liga de: a) C + Zn. b) Cu + Zn. c) Fe + Al. d) Fe + Cu. e) Fe + C. 18. (UFAC) A diversidade de materiais observados a nossa volta é resultado da capacidade de os elementos se combinarem, através de ligações químicas, formando diferentes compostos. Relacione os compostos da coluna I com o tipo de ligação mostrado na coluna II. Coluna I Coluna II 1. FeS2, pirita (ouro de tolo) ( ) ligação metálica 2. H2S, gás sulfídrico ( ) ligação iônica 3. latão (liga de cobre e zinco) ( ) ligação covalente 4. N2 (gás nitrogênio) ( ) ligação covalente polar Agora, marque a alternativa que corresponde à ordem obtida de cima para baixo. a) 3, 2, 1, 4 b) 4, 1, 3, 2 c) 2, 3, 1, 4 d) 3, 1, 4, 2 e) 1, 3, 2, 4 19. (FUVEST) As figuras abaixo representam, esquematicamente, estruturas de diferentes substâncias, à temperatura ambiente. (I) (II) (III) Sendo assim, as figuras I, II e III podem representar, respectivamente, a) cloreto de sódio, dióxido de carbono e ferro. b) cloreto de sódio, ferro e dióxido de carbono. c) dióxido de carbono, ferro e cloreto de sódio. d) ferro, cloreto de sódio e dióxido de carbono. e) ferro, dióxido de carbono e cloreto de sódio. 20. (UFPE) As ligações químicas nas substâncias K(s), HCl(g), KCl(s) e Cl2(g), são respectivamente: a) metálica, covalente polar, iônica, covalente apolar. b) iônica, covalente polar, metálica, covalente apolar. c) covalente apolar, covalente polar,metálica, covalente apolar. d) metálica, covalente apolar, iônica, covalente polar. e) covalente apolar, covalente polar, iônica, metálica. 21. (CEFET-PR) Analise as afirmações a seguir: I. O metal X é leve, sofre pouca corrosão e é bastante utilizado na construção civil (portões, esquadrias) e na fabricação de aeronaves (ligas leves). II. O metal Y forma com o estanho uma liga denominada bronze, muito utilizada na fabricação de monumentos. III. O metal Z, de elevado ponto de fusão, é frequentemente utilizado em filamentos de lâmpadas incandescentes. Tais metais são, na ordem: a) estanho, cromo, platina b) zinco, tungstênio, chumbo c) cobre, estanho, ouro d) alumínio, cobre, tungstênio e) estanho, alumínio, cobre 22. (UFRS) O metal presente nas ligas de latão e bronze é: a) ferro c) estanho e) alumínio b) zinco d) cobre 23. (UEL-PR) A melhor representação para a fórmula estrutural da molécula de dióxido de carbono é: a) CO2 c) O = C = O e) O → C → O b) C = O = O d) O – C – O 24. (UFCE) No envenenamento por monóxido de carbono (CO), as moléculas deste gás se ligam aos átomos de ferro da hemoglobina, deslocando o oxigênio e causando, rapidamente, asfixia. Quantos pares de elétrons disponíveis do oxigênio existem na molécula do CO para se ligarem ao ferro da hemoglobina através de ligação covalente dativa? a) 1. b) 2. c) 3. d) 4. e) 6. 25. (VUNESP-SP) S1, S2 e S3 são três substâncias distintas. Inicialmente no estado sólido, foram aquecidas independentemente até a fusão completa enquanto se determinavam suas condutividades elétricas. Os resultados das observações estão resumidos na tabela. QUÍMICA MÓDULO 04 4 S1, S2 e S3 correspondem, respectivamente, a compostos: a) metálico, covalente e iônico. b) metálico, iônico e covalente. c) covalente, iônico e metálico. d) iônico, metálico e covalente. e) iônico, covalente e metálico. 26. (PUC-RS) A condutibilidade elétrica do cobre pode ser explicada pelo fato de: a) ser sólido a temperatura ambiente (25°C). b) formar um aglomerado molecular. c) ocorrer ruptura das suas ligações iônicas. d) existirem prótons livres entre seus átomos. e) existirem elétrons livres entre seus cátions. 27. (UERJ) A nanofiltração é um processo de separação que emprega membranas poliméricas cujo diâmetro de poro está na faixa de 1 nm. Considere uma solução aquosa preparada com sais solúveis de cálcio, magnésio, sódio e potássio. O processo de nanofiltração dessa solução retém os íons divalentes, enquanto permite a passagem da água e dos íons monovalentes. As espécies iônicas retidas são: a) sódio e potássio b) potássio e cálcio c) magnésio e sódio d) cálcio e magnésio 28. (UERJ) A figura abaixo representa o átomo de um elemento químico, de acordo com o modelo de Bohr. (HARTWIG, D. R. e outros. Para adquirir estabilidade, um átomo do elemento representado pela figura deverá efetuar ligação química com um único átomo de outro elemento, cujo símbolo é: a) C b) F c) P d) S 29. (UERJ) Apesar da posição contrária de alguns ortodontistas, está sendo lançada no mercado internacional a "chupeta anticárie". Ela contém flúor, um já consagrado agente anticáries, e xylitol, um açúcar que não provoca cárie e estimula a sucção pelo bebê. Considerando que o flúor utilizado para esse fim aparece na forma de fluoreto de sódio, a ligação química existente entre o sódio e o flúor é denominada: a) iônica b) metálica c) dipolo-dipolo d) covalente apolar 30. (UERJ) Observe a estrutura genérica representada abaixo. Para que o composto esteja corretamente representado, de acordo com as ligações químicas indicadas na estrutura, X deverá ser substituído pelo seguinte elemento: a) fósforo b) enxofre c) carbono d) nitrogênio Gabarito 1. B 2. B 3. C 4. A 5. A 6. B 7. B 8. B 9. C 10. D 11. C 12. E 13. E 14. E 15. C 16. B 17. D 18. D 19. D 20. A 21. D 22. D 23. C 24. A 25. A 26. E 27. D 28. D 29. A 30. B