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Lista de Exercícios – abril/2013 a) Qual é o objetivo da fonte de raios X no experimento da gota de óleo de Millikan? b) Como mostrado na Figura 1, a placa carregada positivamente está acima da placa carregada negativamente. Qual seria o efeito na velocidade das gotas de óleo que estão descendo se as cargas nas placas fossem invertidas (negativa acima da positiva)? c) Em sua série original de experimentos, Millikan mediu a carga em 58 gotas de óleo separadas. Por que você acha que ele escolheu tantas gotas antes de chegar às suas conclusões finais? 2) Faça um resumo das evidências usadas por J.J. Thomson para deduzir que os raios catódicos constituem-se de partículas carregadas negativamente. 3) Quais eram as falhas do modelo atômico de Rutherford e como Bohr chegou à teoria do modelo atômico atual? 4) Explique a natureza partícula-onda do elétron. 5)Determine se cada uma das seguintes afirmações é verdadeira ou falsa; se for falsa, corrija a afirmação para torná-la verdadeira: a) o núcleo tem a maior parte da massa e constitui a maior parte do volume de um átomo; b) todo átomo de um elemento qualquer tem o mesmo número de prótons; c) o número de elétrons em um átomo é igual ao seu número de nêutron; d) os prótons no núcleo do átomo de hélio são mantidos juntos por uma força chamada força nuclear forte. 6) Quantos prótons, nêutrons e elétrons existem nos seguintes átomos: a) 28Si; b) 60Ni; c)85Rb; d) 128Xe; e) 195Pt; f) 238U 7) Usando a tabela periódica, determine a fórmula e o nome dos compostos formados pelos seguintes elementos: a) Ga e F; b) Li e H; c) Al e I; d) K e S. 8) Determine se cada um dos compostos é molecular ou iônico: a) B2H6; b)CH3OH; c)LiNO3; d) Sc2O3; e) CsBr; f) NOCl; g) NF3; h) Ag2SO4 9)Dê o nome ou a fórmula química para cada um dos seguintes compostos: óxido de cobre (I); peróxido de potássio; nitrato de zinco; brometo de mercúrio (I); carbonato de ferro (III); hipobromito de sódio; acetato de cromo (III); bromato de bário; HBrO3; H3PO4; H2CO3; HClO3; HC2H3O2. 10) a) Qual é a relação entre o comprimento de onda e a frequência da energia radiante? b) O ozônio na camada de ozônio da atmosfera absorve energia na faixa de 210-230 nm do espectro. Em qual região do espectro eletromagnético essa radiação ocorre? 11)Classifique cada uma das seguintes afirmativas como falsas ou verdadeiras. Corrija as afirmativas que são falsas. a) a luz visível é uma forma de radiação eletromagnética, b) a frequência de radiação aumenta à medida que o comprimento de onda aumenta, c) a luz ultravioleta tem comprimentos de onda maiores que a luz visível, d) a radiação eletromagnética e as ondas sonoras movem-se à mesma velocidade. 12) a) Qual é a frequência de radiação que tem um comprimento de onda de 0,452 pm? b) Qual é o comprimento de onda de radiação que tem uma frequência de 2,55 x 1016 s-1? c) Quais radiações seriam visíveis a olho nu, as do item (a) ou do item (b)? 13) a) O que significa dizer que a energia é quantizada? b) Por que não notamos a quantização da energia nas atividades cotidianas? 14) Calcule o menor incremento de energia (um quantum) que pode ser emitido ou absorvido a um comprimento de onda de 812 nm. b) Calcule a energia de um fóton de frequência 2,72 x 1013 s-1; c) Que comprimento de onda de radiação tem fótons de energia 7,84 x 1018 J? Em que porção do espectro essa radiação seria encontrada? 15) Um objeto estelar está emitindo radiação a 1350 nm. Se o detector está capturando 8 x 107 fótons por segundo nesse comprimento de onda, qual é a energia total dos fótons detectados em uma hora? 16) Quando as seguintes transições eletrônicas ocorrem no hidrogênio, a energia é emitida ou absorvida? a) de n=4 para n=2; b) de uma órbita de raio 2,12 Å para uma de raio 8,48 Å ; c) um elétron se junta ao íon H+ e fica no nível n=3. 17) Para cada uma das seguintes transições eletrônicas para o átomo de hidrogênio, calcule a energia, a frequência e o comprimento de onda da radiação associada, e determine se a radiação é emitida ou absorvida durante a transição: a) de n=5 para n=1; b) de n=4 para n=2; c) de n=4 para n=6. Alguma dessas transições emite ou absorve luz visível? 18) A série de linhas de emissão de Lyman para o átomo de hidrogênio são aquelas para as quais nf=1. a) Determine a região do espectro eletromagnético na qual as linhas da série de Lyman são observadas; b) Calcule os comprimentos de onda das primeiras três linhas na série de Lyman – aquelas para as quais ni= 2, 3 e 4. 19) a) A distância média do núcleo de um elétron 3s em um átomo de cloro é menor que para um elétron 3p. Considerando esse fato, qual orbital é de energia mais alta? b) Você esperaria que a remoção de um elétron 3s de um átomo de cloro necessite de mais ou menos energia quando comparado a um elétron 2p? Explique. 20) O que são ‘elétrons de nível mais externo’? b) O que são ‘elétrons desemparelhados’? c) Quantos elétrons de nível mais externo um átomo de Si possui? Quantos deles são desemparelhados? 21) Quais são os números quânticos que definem os formatos dos orbitais? Identifique o elemento específico que corresponde a cada uma das seguintes configurações eletrônicas: a) 1s22s22p63s2 b) [Ne] 3s23p1 c) [Ar] 4s13d5 d) [Kr] 5s24d105p4 22) Escreva as configurações condensadas para os seguintes átomos: Cs; Ni; Se; Cd; Ac; Pb; Al; Sc; Co; Br; Ba; Re; Lu 23) Certos elementos emitem luz de um comprimento de onda específico quando são queimados. Historicamente, os químicos utilizavam tais comprimentos de onda de emissão para determinar se certos elementos estavam presentes em uma amostra. Alguns comprimentos de onda característicos para alguns desses elementos são: Ag (328,1 nm), Au (267,6 nm) Ba (455,4 nm), Ca (422,7 nm), Cu (324,8 nm), Fe (372,0 nm), K (404,7 nm), Mg (285,2 nm), Na (589,6 nm), Ni (341,5 nm) a)Determine quais elementos emitem radiação na parte visível do espectro; b) qual elemento emite fótons de energia mais alta? e de energia mais baixa? ; c) ao ser queimada, uma amostra de substância desconhecida emite luz de frequência 6,59 x 1014 s-1. Qual desses elementos provavelmente está na amostra? 24) a) O que significa o termo carga nuclear efetiva? b) De que forma a carga nuclear efetiva sofrida pelos elétrons de valência de um átomo varia indo da esquerda para a direita em um período da tabela periódica? c) Quem sofre maior carga nuclear efetiva em um átomo de Be, os elétrons 1s ou os elétrons 2s? Explique. 25) Utilizando apenas a tabela periódica, coloque cada conjunto de átomos em ordem crescente de raio: a) Ca, Mg, Be; b) Ga, Br, Ge; c) Al, Tl, Si. 26) Para cada um dos seguintes pares, indique qual elemento tem a maior primeira energia de ionização: a)Sr, Cd; b) Si, C; c) In, I; d) Sn, Xe. (Em cada caso, use a configuração eletrônica e a carga nuclear efetiva para justificar sua resposta). 27) Por que o cálcio é geralmente mais reativo que o magnésio? b) Por que o cálcio é normalmente menos reativo que o potássio? 28) Coloque os íons S2-, Cl-, K+ e Ca2+ em ordem decrescente de tamanho. 29) Explique por que a energia de rede do cloreto de lítio (861 kJ/mol) é maior que a do cloreto de rubídio (695 kJ/mol), sabendo-se que os íons têm arranjos semelhantes na rede cristalina. 30) Necessita-se de energia para remover dois elétrons do Ca para formar Ca2+ e também para adicionar dois elétrons em O para formar O2-. Por que, então, CaO é estável em relação aos elementos livres? 31) Liste os passos individuais usados na construção de um ciclo de Born- Haber para a formação de CaBr2 a partir dos elementos. Qual(is) desses passos você esperaria ser exotérmico(s)? 32) a)Qual é a tendência na eletronegatividade ao irmos da esquerda para a direita em um período da tabela periódica? b) Como os valores de eletronegatividade geralmente variam descendo emuma coluna na tabela periódica? c) Como as tendências periódicas da eletronegatividade se relecionam com as da energia de ionização e afinidade eletrônica? 33) Qual das seguintes ligações são polares? a) P-O; b) S-F; c) Br-Br; d) O-Cl? Qual é o átomo mais eletronegativo em cada ligação polar? 34) Escreva as estruturas de Lewis para: COCl2; ONF; NF3; SCl2; AsH3; GeCl4;SnCl2; BH4 -; BrO-; NH2 - 35) Use o conceito de ressonância para explicar por que as seis ligações C-C no benzeno são iguais em comprimento; b) os comprimentos de ligação C-C no benzeno são mais curtos que os de ligações simples, mas mais longos que os de ligações duplas C=C. Use o modelo de ressonância para explicar essa observação. 36) Quais das seguintes moléculas provavelmente formam ligações hidrogênio: a) H2S; b) CH4; c) H2SO3; d) PH3? 37) Quando o metanol, CH3OH, é dissolvido em água, obtém-se uma solução não-condutora. Quando o ácido acético, HC2H3O2, dissolve-se em água, a solução é má condutora e de natureza ácida. Descreva o que acontece na dissolução nos dois casos e julgue as diferenças. 38) Descreva como cada um dos seguintes eletrólitos fortes ionizam-se ou dissociam-se em íons na dissolução em água: a) MgI2 b) Al(NO3)3 c)HClO4 d)(NH4)2SO4 39) Escreva as equações iônicas simplificadas para as reações que ocorrem em cada um dos seguintes casos. Identifique o íon espectador em cada reação. a) Cr2(SO4)3(aq) + (NH4)2CO3 b) AgNO3(aq) + K2SO4(aq) c) Pb(NO3)2(aq) + KOH(aq) 40) Explique as seguintes observações: a) NH3 não contém íons OH - e mesmo assim suas soluções aquosas são básicas; b) HF é chamado de ácido fraco, mas mesmo assim é muito reativo; c) apesar de o ácido sulfúrico ser um eletrólito forte, uma solução aquosa de H2SO4 contém mais íons HSO4 - do que íons SO4 -. 41) Escreva a equação molecular e a equação iônica simplificada (ambas balanceadas) para as seguintes reações e identifique o gás formado em cada uma: a) sulfeto de cádmio sólido reage com uma solução aquosa de ácido sulfúrico; b) carbonato de magnésio sólido reage com uma solução aquosa de ácido perclórico. 42) À medida que K2O dissolve-se em água, o óxido reage com as moléculas de água para formar íons hidróxido. Escreva as equações molecular e iônica simplificadas para essa reação. Baseado nas definições de ácido e base, qual íon é a base nessa reação? Qual é o íon espectador na reação? 43) Quais das seguintes reações são redox? Para as que são, indique qual elemento é oxidado e qual é reduzido. Para as que não são, indique se são reações de precipitação ou ácido-base. a) Cu(OH)2(s) + 2HNO3(aq) Cu(NO3)2(aq) + 2H2O(l) b)Fe2O3(s) + 3CO(g) 2Fe(s) + 3CO2(g) c) Sr(NO3)2(aq) + H2SO4(aq) SrSO4(s) + 2HNO3(aq) d) 4Zn(s) + 10H + (aq) + 2NO3 - (aq) 4Zn 2+ (aq) + N2O(g) + 5H2O(l) 44) Dê o arranjo e a geometria molecular de uma molécula que tem os seguintes pares de elétrons em seu átomo central: a) quatro pares ligantes e nenhum par de elétrons não-ligante; b) três pares ligantes e dois pares não-ligantes; c) cinco pares ligantes e um par não-ligante. 45) Quais são a geometria eletrônica e a geometria molecular de uma molécula que tem os seguintes pares de elétrons em seu átomo central: a) três pares de elétrons ligantes e nenhum par não-ligante; b) três pares ligantes e um par não-ligante; c) dois pares ligantes e três pares não-ligantes.
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