Exercícios de Química Geral II

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1a Lista de Exercícios da 1a Prova (06 de setembro de 2011)
Química Geral II IC390 (2o/2011) - Professor: Mauricio Sant’Anna
1. Responda:
a) A luz amarela das lâmpadas de vapor de sódio produzem luz com comprimento de onda igual a 589 nm. Quais são a freqüência e a energia desta radiação?
b) Qual é o comprimento de onda de um elétron com velocidade igual a 5,97 x 106 m/s? 
c) Lasers de rubi usam cristais de Al2O3 contendo pequenas quantidades de íons Cr3+, que absorvem radiação com comprimento de onda entre 400 e 560 nm. Estes íons perdem parte da energia adquirida como calor e emitem o restante como radiação com comprimento de onda de 694 nm. Se a radiação absorvida pelos íons Cr3+ tiver comprimento de onda igual a 500 nm, qual o percentual da energia absorvida que será perdida como calor por cada mol? 
2. Faça diagramas de energia de orbitais moleculares para os seguintes íons moleculares. Use os diagramas e defina o comportamento magnético de cada um.
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N22( 
Be22+ 
Li2+ 
B22( 
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3. Qual espécie nos pares abaixo deverá apresentar uma ligação química mais forte? Explique usando diagramas de energia de orbitais moleculares.
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H2 ou H2( 
Ne2 ou Ne2+ 
B2 ou B22( 
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4. A 1a energia de ionização do NO(g) é igual a 891 kJ/mol e a do N2(g) é 1500 kJ/mol. Use diagramas de energia de orbitais moleculares para explicar porque o NO(g) se ioniza muito mais facilmente do que o N2(g). 
5. Faça um diagrama de energia de orbitais mostrando a configuração dos elétrons d dos íons metálicos abaixo. Quantos elétrons desemparelhados existem em cada complexo?
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[Zn(H2O)6]2+ 
[MnCl6]3( 
 [Co(CN)6]3(
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6. Em um laboratório, os rótulos dos 2 frascos de soluções dos complexos [Co(en)3]3+ e [CoF6]3- foram danificados. Você seria capaz de dizer qual o complexo presente em uma determinada solução, apenas sabendo que uma delas é amarela e a outra é azul? Explique.
7. Calcule a divisão de campo ligante (o para os seguintes complexos ((max é o comprimento de onda da luz mais fortemente absorvida). Utilize os dados e construa uma tabela com a ordem de força de campo dos ligantes apresentados. Você espera diferenças nas propriedades magnéticas entre os complexos representados? Explique.
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[Cr(NH3)6]3+ ((max = 460 nm) 
[Cr(H2O)6]3( ((max = 575 nm) 
[CrCl6]3( ((max = 740 nm) 
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Não, pois o Cr3+ tem configuração que não se altera pela força do campo do ligante (d3)
8. O complexo [Co(CN)6]3( é amarelo claro. 
a) Este complexo absorve radiação visível de comprimento de onda curto ou longo? 
b) A divisão de campo ligante (o é forte ou fraca? 
c) Quantos elétrons desemparelhados estão presentes no complexo? 
d) Os íons CN( são de campo mais forte do que o NH3. Se eles forem substituídos por moléculas de NH3 no complexo, a cor do complexo se aproximará mais do azul ou do vermelho? 
9. Você estava tentando sintetizar um complexo do cátion de Cr2+ usando como ligante a etilenodiamina (en), mas obteve dois produtos, um amarelo e um violeta, ambos octaédricos e cada um deles com apenas um tipo de ligante. Ao analisar a água usada na reação, você descobriu que ela estava contaminada com íons cloreto.
Qual é a fórmula molecular de cada produto? E o comportamento magnético? Explique.
10. Esboce a estrutura tridimensional de todos os possíveis estereoisômeros, classificando-os de acordo com o tipo. Defina o No de coordenação e o No de ligantes de cada um:
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a) [Cu(H2O)(NH3)ClBr]
b) [Co(H2O)3Cl3]
c) [Co(en)2Br2]+ 
d) [Pt(H2O)2(CN)2]
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11. Discuta, usando a teoria das bandas de energia, e dê exemplos:
a) A diferença entre condutores e semi-condutores.
b) A diferença entre um semi-condutor comum e um semi-condutor dopado (tipos n e p).
12. Portas automáticas usam células fotoelétricas que respondem à luz infravermelha (( = 1500 nm). Qual o melhor semicondutor para ser usado nas células fotoelétricas que operam neste comprimento de onda, Ge (“gap” de energia = 64 kJ/mol) ou Si (“gap” de energia = 105 kJ/mol)? 
13. Os “gaps” de energia entre as bandas vazia e preenchida do diamante, do Si sólido e do Ge sólido são, respectivamente, 502, 100 e 67 kJ/mol. Faça um diagrama de bandas de energia e sugira uma ordem para a condutividade elétrica destes sólidos.
14. Soluções do íon complexo hexaaminocobalto (III) são alaranjadas enquanto as do hexafluorocobalto (III) são azuis. 
a) Construa o diagrama do campo cristalino para cada um deles e explique as propriedades magnéticas esperadas para cada um. 
b) Como é possível, experimentalmente, diferenciar o complexo de campo fraco com o complexo de campo forte? Explique, baseando-se nos diagramas construídos no item (a), a diferença de coloração existente entre os complexos. 
15. Duas substâncias têm a mesma fórmula: Co(NH3)4Br2Cl. Ao se adicionar AgNO3 em excesso nas soluções aquosas de cada uma delas, ocorre precipitação de AgCl em uma e de AgBr em outra. Quais são as fórmulas moleculares corretas de cada substância?
Respostas (resumidas) de exercícios selecionados:
1. a)  = 5,09 x 1014 s(1; E = 203 kJ/mol. b) 0,122 nm. c) 28%.
2. a) paramagnético; b) diamagnético; c) paramagnético; d) diamagnético
3. a) H2 (OL = 1); b) Ne2+ (OL = 1); c) B22( (OL = 2)
4. Porque o último elétron do NO ocupa um orbital de maior energia do que no N2, 2py( ou 2pz(.
5. a) Não há elétrons desemparelhados; b) 4 elétrons desemparelhados; c) nenhum elétron desemparelhado
7. a) 260 kJ/mol; b) 208 kJ/mol; 162 kJ/mol
8. a) Curto; b) Forte.; c) Nenhum; d) Vermelho.
9. [CrCl6]4( e [Cr en3]2+;
10. a) Enantiômeros ( R e S), NC = NL =4; b) fac e mer, NC = NL = 6; c) cis e trans, NC = 6, NL = 4; d) cis e trans, NC = NL = 4.
12. Ge, porque o “gap” do Si é alto demais para a energia disponível.
14. a) O hexaaminocobalto (III) será diamagnético e o hexafluorocobalto (III) será paramagnético
b) Medindo-se o efeito de um campo magnético externo conhecido sobre as soluções de cada complexo. O hexaaminocobalto (III) tem a maior divisão de campo ligante porque tem ligantes de campo mais forte do que o hexafluorocobalto (III), logo para sua transição d-d ocorrer é necessária a absorção de radiação eletromagnética de maior energia (azul).
15. [Co(NH3)4Br2]Cl e [Co(NH3)4BrCl]Br