ENG 4

Prévia do material em texto

ENG. AERONÁUTICA 1° PERÍODO
Crislene patrícia Gomes Alves
4° Exercício avaliativo de Química Geral
Disciplina: Química Geral
Professora: Eliana Aparecida Nonato Knupp
BELO HORIZONTE- 2018
Diferencie a eletrólise ígnea do NaCl e a eletrólise em solução aquosa. Quais são as principais reações anódicas e catódicas.
Eletrólise Ígnea: ocorre quando a passagem de corrente elétrica se dá em uma substância iônica liquefeita, isto é, fundida. Daí a origem do nome “ígnea”, uma palavra que vem do latim, ígneus, que significa inflamado, ardente.
Semirreação no cátodo: Na+ + e- → Na  . (2)
Semirreação no ânodo: 2 Cl- → Cl2 + 2e-____
Reação global: 2 Na+ + 2 Cl- → 2 Na + Cl2
Eletrólise Aquosa: nesse caso, fazem parte os íons da substância dissolvida (soluto) e da água. Na eletrólise do cloreto de sódio em meio aquoso são produzidos a soda cáustica (NaOH), o gás hidrogênio (H2) e o gás cloro (Cl2). 
Dissociação do NaCl: 2 NaCl- → 2 Na+ + 2 Cl-
Auto-ionização da água: 2 H2O → 2 H+ + 2 OH-
Semirreação no cátodo: 2 H+  + 2e- → H2
Semirreação no ânodo: 2 Cl- → Cl2 + 2e-____________________
Reação global: 2 NaCl- + 2 H2O → 2 Na++ 2 OH- + H2 + Cl2
                                                                     
                                                                  Solução    cátodo   ânodo
Observe que foram formados dois cátions (Na+ e H+) e dois ânions (Cl- e OH-). Porém, apenas um cátion (H+) e um ânion (Cl-) sofreram as descargas do eletrodo, os outros íons foram apenas espectadores nessa eletrólise.
Isso ocorre em todas as eletrólises em meio aquoso: apenas um dos cátions e um dos ânions são participantes. 
Desse modo, vemos que o cátion H+ tem mais facilidade de descarga que o Na+ que é um metal alcalino. E, com respeito aos ânions, o Cl- é um ânion não oxigenado e mais reativo que OH-.
A obtenção de metais puros por eletrodeposição é uma das aplicações práticas da eletroquímica. Sabendo que um mol de elétrons tem carga de 96500 C (constante de Faraday), calcule a massa de alumínio que pode ser depositada na eletrólise ígnea do Al2O3 (considere que há dois átomos de Al) por uma corrente de 100 A fluindo durante 6 horas. Massa molar do Al=27g/mol. Considere a corrente em amperes e a variação de tempo em segundos.
Q = i. t
MM do Al = 27g/mol 
Carga que passa pelo sistema 
Q = i x T 
i = 1 A 
T = 21,600 s 
Q = 1 x 21,600
Q = 21,600 C 
Reação: 
Al2+ + 2e- ==> Al° 
27g de alumínio ------------ 2 x 96.500C 
x g de alumínio -------------- 21,600C 
x = 3,021g => aproximadamente 3g 
Faça distribuição eletrônica em camada e subcamadas para os elementos Na (Z=11), Ca (Z=20); Mn (Z=25); Fe (Z=26), N (Z=7), O(Z=8); F (Z=9); Ar (Z=18).
Na(Z=11) : 1s2 2s2 2p6 3s1. 
K: 1s2 =2 L: 2s2 2p6 =8 M: 3s1=1
Ca (Z=20): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 
K: 1s2=2 L: 2s2 2p6 =8 M: 3s2 3p6 =8 N: 4s2 =2 
Mn (Z=25) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 
K : 1s2=2 L : 2s2 2p6=8 M:3s2 3p6 3d5=13  N: 4s2=2
Fe (Z=26) 1s2   2s2   2p6   3s2   3p6   4s2   3d6 
K:  1s2 =2 L: 2s2   2p6=8 M:  3s2   3p6   3d6=13 N:  4s2=2
N (Z=7) 1s2 2s2   2p3
K:  1s2 =2 L: 2s2   2p3=5 
O(Z=8) 1s2 2s2 2p4
K: 1s2=2 L: 2s2 2p4=6
F (Z=9) 1s2, 2s2, 2p5 
K: 1s2=2 L: 2s2, 2p5 =7 
Ar (Z=18) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
K: 1s2=2 L: 2s2 2p6=8 M: 3s2 3p6=8
De que maneira são utilizados os quatro números quânticos para especificar os elétrons em um átomo? Qual é o significado físico de cada um? Faça distribuição eletrônica para o elemento de número atômico igual a 8 e identifique os 4 números quânticos para o elétron mais externo.
Os números quânticos são quatro: principal (n), secundário (l), magnético (m ou ml) e spin (s ou mS). Eles têm a função de localizar os elétrons, motivo pelo qual não existem elétrons que tenham os quatro números quânticos iguais.
O número quântico principal (n) é aquele que indica os níveis de energia, ou seja, a camada eletrônica em que o elétron está.
As camadas eletrônicas K, L, M, N, O, P e Q representam, respectivamente, os seguintes números quânticos principais 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7:
K = 1, L = 2, M = 3, N = 4, O = 5, P = 6, Q = 7
O número quântico secundário, azimutal ou de momento angular (l) é aquele que indica os subníveis de energia, ou seja, o subnível de energia a que o elétron pertence.
Os subníveis de energia s, p, d e f representam, respectivamente, os seguintes números quânticos secundários 0, 1, 2 e 3:
s: l = 0, p: l = 1, d: l = 2, f: l = 3
O número quântico magnético (m ou m1) é aquele que indica a órbita onde os elétrons se encontram:
O subnível s possui 1 orbital, que é o orbital (0).
O subnível p possui 3 orbitais, que são os orbitais (0), (+1) e (-1).
O subnível d possui 5 orbitais, que são os orbitais (-2), (-1), (0), (+1) e (+2).
O número quântico de spin (s ou mS) é aquele que indica o sentido de rotação do elétron:
Se o orbital de um subnível for negativo, a rotação é no sentido negativo, o qual é representado por uma seta para cima. Mas, se o orbital de um subnível for positivo, a rotação é no sentido positivo, o qual é representado por uma seta para baixo.
8O : 1s2 2s2 2p4
Faça a distribuição eletrônica em subcamadas para todos os elementos do terceiro período da tabela periódica.
Na(Z=11) 1s2 2s2 2p6 3s1
Mg(Z=12) 1s2 2s2 2p6 3s2
Al(Z=13) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
Si(Z=14)  1s2 2s2 2p6 3s2 3p2
P(Z=15) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
S(Z=16) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
Cl(Z=17) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 
Ar(Z=18) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
Variam de uma unidade de nº atômico
Todos tem 3 camadas (K,L,M)
 Faça a distribuição eletrônica em subcamadas para os elementos Cr (Z = 24) e Cu (Z = 29). O que justifica a distribuição eletrônica mais estável para esses elementos?
Cu (Z = 29): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10
Cr (Z = 24) : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5 
Como já ressaltaram, a ordem de preenchimento segue a regra de Pauling, nesta regra, o preenchimento deve se dar, primeiramente, em 4s e, depois, em 3d. Seguindo esta lógica clássica, o preenchimento para o cromo seria 3d4, 4s2 e, do cobre, 3d9, 4s2. Entretanto, existem, ao todo, 5 orbitais d para serem ocupados (tomando em consideração que cada orbital comporta apenas 2 elétrons, a "camada" 3d, que comporta 10 elétrons, possui 5 orbitais). 
Assim sendo, é energeticamente favorável alterar a distribuição eletrônica fazendo uma "transição" entre um elétron do orbital 4s para um orbital 3d. 
Quando um conjunto de orbitais encontra-se exatamente em sua metade do preenchimento, ou totalmente preenchido, ocorre uma estabilização energética e, como os orbitais 3d estão mais próximos do núcleo do átomo do que os orbitais 4s, a obtenção de um conjunto meio preenchido (cromo), ou totalmente preenchido (cobre) é favorável e viola a regra de Pauling.