Campos quânticos e sólidos, hélio, líquido, sólido (45)

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364 Química
Energia de íonízação
Questões de revisão
8.49 Defina energia de ionização. As medidas de energias 
de ionização são geralmente feitas quando os átomos 
estão na fase gasosa. Por quê? Por que a segunda ener­
gia de ionização é sempre maior do que a primeira para 
qualquer elemento?
8.50 Esboce a estrutura da Tabela Periódica e mostre as ten­
dências dos grupos e dos períodos relativos à primeira 
energia de ionização. Que tipos de elementos têm as 
maiores energias de ionização e que tipos têm as meno­
res energias de ionização?
Problemas
8.51 Coloque os seguintes elementos em ordem crescente de 
primeira energia de ionização: Na, Cl, Al, S e Cs.
8.52 Coloque os seguintes elementos em ordem crescente de 
primeira energia de ionização: F, K, P, Ca e Ne.
8.53 Use o terceiro período da Tabela Periódica para ilus­
trar a variação das primeiras energias de ionização dos 
elementos quando nos deslocamos da esquerda para a 
direita. Explique a tendência.
8.54 Em geral, a energia de ionização aumenta da esquerda 
para a direita ao longo de um dado período. O alumí­
nio, contudo, tem uma energia de ionização menor do 
que a do magnésio. Explique.
8.55 A primeira e a segunda energias de ionização do K são 
419 kJ/mol e 3052 kJ/mol e as do Ca são 590 kJ/mol 
e 1145 kJ/mol, respectivamente. Compare os valores e 
comente as diferenças.
8.56 Dois átomos têm configurações eletrônicas \s^2s^2p^ e 
\s^2s^2p^2s^. A primeira energia de ionização de um é 
2080 kJ/mol, e a do outro é 496 kJ/mol. Relacione cada 
energia de ionização a uma das configurações eletrôni­
cas dadas. Justifique a sua escolha.
8.57 Um íon do tipo do hidrogênio é um íon que contém 
apenas um elétron. As energias de um elétron em um 
íon do tipo do hidrogênio são dadas por
E„ = -(2 ,18 X 10“'̂
onde n é o número quântico principal e Z é o núme­
ro atômico do elemento. Calcule a energia de ioniza­
ção (em kJ/mol) do íon He .̂
8.58 O plasma é um estado da matéria que consiste em íons
positivos no estado gasoso e elétrons. No estado plas­
ma, um átomo de mercúrio pode ficar sem os seus 80 
elétrons e, portanto, existiría como Use a equa­
ção do Problema 8.57 para calcular a energia necessá­
ria para o último passo da ionização, isto é.
Afinidade eletrônica
Questões de revisão
8.59 (a) Defina afinidade eletrônica, (b) As medidas de afi­
nidade eletrônica são feitas com átomos no estado ga­
soso. Por quê? (c) A energia de ionização é sempre uma 
quantidade positiva, enquanto a afinidade eletrônica 
pode ser positiva ou negativa. Explique.
8.60 Explique as tendências da afinidade eletrônica desde o 
alumínio ao cloro (ver Tabela 8.3).
Problemas
8.61 Coloque os elementos em cada um dos seguintes gru­
pos em ordem crescente de afinidade eletrônica: (a) Li, 
Na, K; (b) F, Cl, Br, I; (c) O, Si, P, Ca, Ba.
8.62 Especifique qual dos elementos a seguir você esperaria 
que tivesse a maior afinidade eletrônica e qual teria a 
menor: He, K, Co, S, Cl.
8.63 Considerando as suas afinidades eletrônicas, você acha 
possível que os metais alcalinos formem um ânion 
como M “ , onde M representa um metal alcalino?
8.64 Explique por que os metais alcalinos têm maior afini­
dade para elétrons do que os metais alcaUno-terrosos.
Variação das propriedades dos elementos 
representativos
Questões de revisão
8.65 O que significa relação diagonal? Indique dois pares de 
elementos que apresentam esta relação.
8.66 Quais elementos são mais propensos a formar óxidos 
ácidos? E óxidos básicos? E óxidos anfóteros?
Problemas
8.67 Use os metais alcalinos e os metais alcalino-terrosos 
para mostrar como prever as propriedades químicas 
dos elementos apenas a partir das suas configurações 
eletrônicas.
8.68 Com base no seu conhecimento da química dos metais 
alcalinos, preveja algumas propriedades do frâncio, o 
último membro do grupo.
8.69 Como um grupo, os gases nobres são muito estáveis 
quimicamente (são conhecidos apenas compostos do Kr 
e do Xe). Utilize os conceitos de blindagem e de carga 
nuclear efetiva para explicar por que os gases nobres 
tendem a não ceder nem aceitar elétrons adicionais.
8.70 Por que os elementos do Grupo 11 são mais estáveis 
do que os do Grupo 1, embora pareçam ter a mesma 
configuração eletrônica externa ns ,̂ onde n é o número 
quântico principal da camada exterior?
8.71 Como as propriedades químicas dos óxidos variam da 
esquerda para a direita ao longo de um período? E de 
cima para baixo dentro de um dado grupo?Hg''^(g)---- >ng^^^{g) + e-
Capítulo 8 ♦ Relações periódicas entre os elementos 365
8.72 Escreva as equações balanceadas para as reações en­
tre cada um dos óxidos a seguir e a água: (a) LÍ2O, (b) 
CaO, (c) SO3.
8.73 Escreva as fórmulas e o nome dos compostos binários 
de hidrogênio dos elementos do segundo período (Li a 
F). Descreva como as propriedades físicas e químicas 
destes compostos variam da esquerda para a direita ao 
longo do período.
8.74 Qual é o óxido mais básico, MgO ou BaO? Por quê? 
Problemas adicionais
8.75 Diga se cada uma das propriedades dos elementos re­
presentativos aumenta ou diminui geralmente (a) da 
esquerda para a direita ao longo do período e (b) de 
cima para baixo dentro de um dado grupo: caráter me­
tálico, tamanho atômico, energia de ionização, acidez 
dos óxidos.
8.76 Recorrendo à Tabela Periódica, dê o nome de (a) um 
elemento halogênio do quarto período, (b) um elemen­
to semelhante ao fósforo em propriedades químicas, 
(c) o metal mais reativo do quinto período, (d) um ele­
mento que tem o número atômico menor do que 2 0 e é 
semelhante ao estrôncio.
8.77 Escreva as equações que representam os seguintes pro­
cessos:
(a) A afinidade eletrônica do S“ .
(b) A terceira energia de ionização do titânio.
(c) A afinidade eletrônica do Mĝ "̂ .
(d) A energia de ionização do 0 “̂ .
8.78 Liste todos os íons comuns dos elementos representa­
tivos e dos metais de transição que são isoeletrônicos 
com o Ar.
8.79 Escreva as fórmulas empíricas (ou moleculares) dos 
compostos que os elementos do terceiro período (do 
sódio ao cloro) devem formar com (a) oxigênio mo­
lecular e (b) cloro molecular. Em cada caso diga se o 
composto deve ter caráter iônico ou molecular.
8.80 O elemento M é um metal brilhante e muito reati­
vo (ponto de fusão 63°C) e o elemento X é um não 
metal muito reativo (ponto de fusão — 7,2°C). Eles 
reagem para formar um composto com a fórmula em­
pírica MX, um sólido branco, quebradiço e que funde 
a 734°C. Quando dissolvida em água ou quando no 
estado fundido, a substância conduz eletricidade. Ao 
borbulhar cloro através de uma solução aquosa con­
tendo MX, aparece um líquido vermelho acastanhado 
e formam-se íons C l“ . A partir destas observações, 
identifique M e X. (Talvez seja necessário consultar 
um livro de tabelas de química para ver os pontos de 
fusão.)
8.81 Relacione cada elemento da direita com a sua descrição 
à esquerda:
(a) Um líquido vermelho escuro
(b) Um gás incolor que entra
em combustão com o oxigênio
(c) Um metal reativo que 
ataca a água
Cálcio (Ca) 
Ouro (Au) 
Hidrogênio (H2) 
Argônio (Ar) 
Bromo (Br2)
(d) Um metal brilhante usado em ourivesaria
(e) Um gás inerte
8.82 Agrupe as espécies seguintes em pares isoeletrônicos: 
O^, Ar, S “̂ , Ne, Zn, Cs^, N^", As^ ,̂ N, Xe.
8.83 Em qual dos seguintes grupos as espécies estão escritas 
em ordem decrescente de raio? (a) Be, Mg, Ba, (b) N “̂ ,
(c)T1 -̂",tP+,T1+.
8.84 Qual das propriedades a seguir apresenta uma variação 
periódica clara? (a) primeira energia de ionização, (b) 
massa molar dos elementos, (c) número de isótopos de 
um elemento, (d) raio atômico.
8.85 Quando se borbulha dióxido de carbono em uma solu­
ção límpida de hidróxido de cálcio, a solução toma-se 
leitosa. Escreva a equação da reação e explique como 
ela ilustra que o CO2 é um óxido ácido.
8.86 São dadas quatro substâncias: um líquido vermelho fu- 
megante, um sólido escuro de aspecto metálico, um gás 
amarelo-claro e um gás amarelo-esverdeado que ataca 
o vidro. Tem-se ainformação de que estas substâncias 
são os quatro primeiros membros do Gmpo 17, os halo- 
gênios. Diga 0 nome de cada um deles.
8.87 Calcule a variação de energia dos seguintes processos:
(a) Na(g) + Cl(g)----->Na^(g) + Cr(g)
(b) Ca(g) + 2Br(g)-----> Ca"+(g) + 2Br-(g)
8.88 Calcule a variação de energia dos seguintes processos:
(a) Mg(g) + 2F(g)-----> Mg^+(g) + 2F-(g)
(b) 2Al(g) + 30(g)-----» 2Al^+(g) + 30"-(g)
A afinidade eletrônica do 0 “ é —844 kj/mol.
8.89 Para cada par listado de elementos, indique três pro­
priedades que mostram a sua semelhança química: (a) 
sódio e potássio e (b) cloro e bromo.
8.90 Indique o nome do elemento que forma compostos, em 
condições apropriadas, com todos os outros elementos 
da Tabela Periódica, exceto He, Ne e Ar.
8.91 Explique por que a primeira afinidade eletrônica do en­
xofre é 200 kJ/mol mas a segunda é —649 kJ/mol.
8.92 O íon H“ e o átomo de He têm dois elétrons Is cada. 
Qual das duas espécies é maior? Justifique.
8.93 Preveja os produtos dos óxidos a seguir com água: 
Na2 0 , BaO, CO2, N2O5, P4O10, SO3. Escreva uma equa­
ção para cada uma das reações. Especifique se os óxi­
dos são ácidos, básicos ou anfóteros.
8.94 Escreva as fórmulas e os nomes dos óxidos dos elemen­
tos do segundo período (Li a N). Identifique os óxidos 
como ácidos, básicos ou anfóteros.