Campos quânticos e sólidos, hélio, líquido, sólido (93)

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460 Química
10.26 Utilize a teoria da ligação de valência para explicar 
as ligações químicas em CI2 e HCl. Mostre como os 
orbitais atômicos se sobrepõem quando se forma uma 
ligação.
10.27 Desenhe a curva de variação de energia potencial para a 
formação da ligação na molécula de F2.
são os estados de hibridização dos átomos de carbono? 
Desenhe diagramas que mostrem a formação das liga­
ções sigma e pi na molécula de aleno.
10.40 Descreva a hibridização do fósforo em PF5.
10.41 Quantas ligações sigma e pi existem em cada uma das 
seguintes moléculas?
Hibridização
Questões de revisão
10.28 (a) O que é hibridização de orbitais atômicos? Por que 
é impossível que um átomo isolado apresente orbitais 
atômicos híbridos? (b) Quais são as diferenças entre 
um orbital híbrido e um orbital atômico puro? Dois or­
bitais 2p de um átomo podem se combinar para formar 
dois orbitais híbridos?
10.29 Qual é o ângulo entre os dois orbitais híbridos a seguir, 
pertencentes ao mesmo átomo? (a) Orbitais híbridos sp 
e sp, (b) Orbitais híbridos sp^ e sp^, (c) Orbitais híbri­
dos sp^ e sp^.
10.30 Como distinguir uma ligação sigma de uma ligação pi?
Problemas
10.31 Utilize a hibridização de orbitais atômicos para descre­
ver as ligações na molécula de AsHs.
10.32 Qual é o estado de hibridização do Si em SÍH4 e em 
H3SÍ—SÍH3?
10.33 Descreva a mudança de hibridização (se existir) do áto­
mo de Al na seguinte reação.
AICI3 + c r -----> AICI4
10.34 Considere a reação:
BF3 + NH3---- > F3B—NH3
Descreva as mudanças de hibridização (se existirem) 
dos átomos B e N como resultado da reação.
10.35 Que orbitais híbridos são utilizados pelos átomos de ni­
trogênio nas seguintes espécies? (a) NH3, (b) H2N—NH2, 
(c)N03-.
10.36 Quais são os orbitais híbridos do carbono nas seguintes 
moléculas?
(a) H 3C — C H 3
(b) H3C—CH =CH 2
(c) CH3—C = C —CH2OH
(d) CH3CH= 0
(e) CH3COOH
10.37 Que orbitais híbridos são utilizados pelos átomos de 
carbono nas seguintes espécies? (a) CO, (b) CO2, (c) 
CN".
10.38 Qual é o estado de hibridização do átomo central de N 
no íon azida, NJ (Arranjo dos átomos: NNN.)
10.39 A molécula de aleno H2C = C = C H 2 é linear (os três 
átomos C siüiam-se ao longo de uma linha reta). Quais
H ^ C 1 H
1
- Ç - C I
H H H
IIIU1u-IIu1uX
\
H
(a) (b) (c)
10.42 Quantas ligações pi e sigma existem na molécula de 
tetracianoetileno?
N = C ^ ^ C = N
C = C ^
/ \
N = C C = N
10.43 Qual é a fórmula de um cátion composto de iodo e flúor 
cujo átomo de iodo tem uma hibridização sp^d"!
10.44 Qual é a fórmula de um ânion composto de iodo e flúor 
cujo átomo de iodo tem uma hibridização sp^d^l
Teoria dos orbitais moleculares
Questões de revisão
10.45 O que é a teoria dos orbitais moleculares? Quais são 
as diferenças entre esta teoria e a teoria da ligação de 
valência?
10.46 Faça um esboço dos seguintes orbitais moleculares: 
o-f̂ , 7T2p e 7T2p. Compare as suas energias.
10.47 Compare as seguintes teorias de ligação química: teoria 
de Lewis, teoria da ligação de valência e teoria dos or­
bitais moleculares.
10.48 Explique o significado de ordem de ligação. A ordem 
de ligação pode ser utilizada para fazer comparações 
quantitativas da força de ligações químicas?
Problemas
10.49 Utilize orbitais moleculares para explicar as variações 
da distância intemuclear que ocorrem quando a molé­
cula de H2 é ionizada primeiro a H j e depois a
10.50 A formação de H2 a partir de dois átomos de H é um 
processo energeticamente favorável. Apesar disso, em 
termos estatísticos, a probabilidade de dois átomos de 
H reagirem para formar a molécula de H2 é menor que 
100%. Além de argumentos energéticos, como você 
justificaria esta observação apenas a partir dos valores 
de spin eletrônico dos dois átomos de H?
10.51 Desenhe um diagrama de níveis de energia de orbitais 
moleculares para cada uma das seguintes espécies: He2, 
HHe, HeJ. Utilize os valores de ordem de ligação para 
comparar as suas estabilidades relativas. (Trate HHe 
como uma molécula diatômica com três elétrons.)
Capítulo 10 ♦ Ligação química II: Geometria molecular e hibridização de orbitais atômicos 461
10.52 Disponha as seguintes espécies em ordem crescente de 
estabilidade: LÍ2, LiJ LÍ2 . Justifique a sua resposta de­
senhando um diagrama de nível de energia de orbital 
molecular.
10.53 Utilize a teoria dos orbitais moleculares para explicar 
por que a molécula Bc2 não existe.
10.54 Qual é a espécie com maior comprimento de ligação: 
B2 ou BJ? Explique em termos da teoria dos orbitais 
moleculares.
10.55 O acetileno (C2H2) tem tendência em perder dois pró­
tons e formar o íon carbeto (C^”), que está presente 
em diversos compostos iônicos, como CaC2 e MgC2. 
Descreva as ligações no íon C2~ utilizando a teoria dos 
orbitais moleculares. Compare a ordem de ligação de 
C2~ com a ordem de hgação de C2.
10.56 Compare as descrições da molécula de oxigênio pela 
teoria de Lewis e pela teoria dos orbitais moleculares.
10.57 Explique por que a ordem de ligação de N2 é maior do 
que a de N j mas a ordem de ligação de O2 é menor do 
que ade O j.
10.58 Compare as estabilidades relativas das seguintes es­
pécies e indique suas propriedades magnéticas (isto é, 
se são diamagnéticas ou paramagnéticas): O2, O j, OJ 
(íon superóxido), Ol~ (íon peróxido).
10.59 Utilize a teoria dos orbitais moleculares para comparar 
as estabilidades relativas de F2 e FJ.
10.60 Uma ligação simples é, quase sempre, uma ligação 
sigma, enquanto uma ligação dupla é quase sempre 
constituída por uma ligação sigma e uma ligação pi. 
Há muito poucas exceções a esta regra. Mostre que as 
moléculas B2 e C2 são exemplos dessas exceções.
10.61 Em 2009, o íon foi isolado. Use um diagrama de 
orbital molecular para comparar as suas propriedades 
(ordem de ligação e magnetismo) com o íon isoeletrô- 
nico O2 .
10.62 A seguinte curva de energia potencial representa a for­
mação de F2 a partir de dois átomos de F. Descreva o 
estado da ligação nas regiões marcadas.
Orbitais moleculares deslocalizados
Questões de revisão
10.63 Em que difere um orbital molecular deslocalizado de um 
orbital molecular idêntico aos que se encontram nas mo­
léculas de H2 ou de C2H4? Quais são as condições míni­
mas (por exemplo, número de átomos e tipos de orbitais) 
para que se forme um orbital molecular deslocaüzado?
10.64 Vimos no Capítulo 9 que o conceito de ressonância é 
útil para descrever espécies químicas como a molécula 
de benzeno e o íon carbonato. Como a teoria dos orbi­
tais moleculares trata estas espécies?
Problemas
10.65 O etileno (C2H4) e o benzeno (CeHa) contêm ambos a 
ligação C =C . A reatividade do etileno é maior do que 
a do benzeno. Por exemplo, o etileno reage facilmente 
com o bromo molecular, enquanto o benzeno é em geral 
inerte em relação ao bromo molecular e a muitos outros 
compostos. Explique esta diferença de reatividade.
10.66 Explique por que o símbolo da esquerda representa me­
lhor a molécula de benzeno do que o súnbolo da direita.
10.67 Diga qual das seguintes moléculas tem um orbital mais 
deslocalizado e justifique a sua escolha.
(Sugestão: ambas as moléculas contêm dois anéis ben- 
zênicos. No naftaleno (à direita), os dois anéis estão 
fundidos. No bifenilo (à esquerda), os dois anéis estão 
unidos por uma ligação simples e podem rodar em tor­
no dessa hgação.)
10.68 O fluoreto de nitrila (FNO2) é muito reativo quimica- 
mente. Os átomos de flúor e de oxigênio estão ligados 
ao átomo de nitrogênio, (a) Escreva uma estrutura de 
Lewis para o FNO2. (b) Indique qual é a hibridização 
do átomo de nitrogênio, (c) Utilize a teoria dos orbitais 
moleculares para descrever as ligações nesta molécula. 
Onde se situam os orbitais moleculares deslocalizados?
10.69 Utilize orbitais moleculares deslocalizados para descre­
ver as ligações no íon nitrato NO3 .
10.70 Qual é o estado de hibridização do átomo central O na 
molécula O3? Utilize orbitais moleculares deslocaliza­
dos para descrever as ligações nesta molécula.
Problemas adicionais
10.71 Das seguintesespécies químicas, qual é a que não de­
verá ter uma geometria tetraédrica? (a) SiBr4, (b) NFJ, 
(c) SF4, (d) BeClJ", (e) BF4 , (f) AICI4 .
10.72 Desenhe a estrutura de Lewis do brometo de 
mercúrio(II). Esta molécula é linear ou angular? Como 
você estabelecería a sua geometria?
10.73 Faça o esquema dos momentos de dipolo associados às 
ligações e dos momentos de dipolo resultantes para as 
seguintes moléculas: H2O, PCI3, Xep4, PCI5 e SFg.