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FRENTE: QUÍMICA PROFESSOR: JOÃO FAÇANHA ASSUNTO: LIGAÇÕES METÁLICAS E PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS 022.159 - 147064/20 fariasbrito.com.br @fariasbrito canalfariasbrito@fariasbrito colegiofariasbrito NÚCLEO ALDEOTA (85) 3486.9000 NÚCLEO CENTRAL (85) 3464.7788 (85) 3064.2850 NÚCLEO SUL (85) 3260.6164 NÚCLEO EUSÉBIO (88) 3677.8000 NÚCLEO SOBRAL CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS FUNDAMENTOS AULA 14 Ligações Metálicas e Propriedades dos Compostos É a força que mantém unidos os átomos e cátions dos metais. Teoria do “mar de elétrons” A principal característica dos metais é a eletropositividade (tendência de doar elétrons), assim os elétrons da camada de valência saem facilmente do átomo e ficam “passeando” pelo metal, o átomo que perde elétrons se transforma num cátion, que, em seguida, pode recapturar esses elétrons, voltando a ser átomo neutro. O metal seria um aglomerado de átomos neutros e cátions, imersos num “mar de elétrons livres” que estaria funcionando como ligação metálica, mantendo unidos os átomos e cátions de metais. Estrutura dos Metais O agrupamento dos átomos dos metais dá origem ao reticulado cristalino. Existem três tipos de reticulados cristalinos mais comuns dentre os metais. São eles: Propriedade dos Metais 1) Brilho metálico: o brilho será tanto mais intenso quanto mais polida for a superfície metálica, assim os metais refletem muito bem a luz. 2) Densidade: os metais são geralmente muito densos, isto resulta das estruturas compactas devido à grande intensidade da força de união entre átomos e cátions (ligação metálica), o que faz com que, em igualdade de massa com qualquer outro material, os metais ocupem menor volume. 3) Pontos de fusão e ebulição: os metais apresentam elevadas temperaturas de fusão e ebulição, isto acontece porque a ligação metálica é muito forte. 4) Condutividades térmica e elétrica: os metais são bons condutores de calor e eletricidade pelo fato de possuírem elétrons livres. 5) Maleabilidade: a propriedade que permite a obtenção de lâminas de metais. 6) Ductibilidade: a propriedade que permite a obtenção de fios de metais. Resumo das propriedades físicas dos compostos dependendo das ligações que os forma: 2 022.159 - 147064/20 MÓDULO DE ESTUDO Composto Iônico Composto Molecular Composto Metálico Ponto de Fusão e Ebulição Altos Baixos Altos Estado Físico em Temperatura Ambiente Sólido Gasoso (geralmente) Sólido *Mercúrio (Hg) é líquido Condutividade elétrica Baixa no estado sólido, alta no estado líquido ou aquoso Baixa Alta 01. “Minha mãe sempre costurou a vida com fios de ferro. ” EVARISTO, 2014, p. 9. Identifique na tabela a seguir a substância que possui as propriedades do elemento mencionado no trecho anterior. Substância Estrutura Condutividade elétrica Ponto de fusão A íons boa conduta baixo B átomos boa conduta alto C moléculas má conduta alto D átomos má conduta baixo A resposta correta é: A) Substância A. B) Substância B. C) Substância C. D) Substância D. 02. Três substâncias (I, II e III) foram caracterizadas experimentalmente de modo a obter duas importantes propriedades: ponto de fusão (°C) e condutividade elétrica. Substância Ponto de fusão oC Condutividade elétrica I 801 Estado sólido: não Estado líquido: sim II – 56,57 Estado sólido: não Estado líquido: não III 1.538 Estado sólido: sim Estado líquido: sim A partir destas informações, pode-se concluir que as substâncias I, II e III, respectivamente, são formadas por ligações: A) Metálicas, covalentes e iônicas. B) Iônicas, covalentes e metálicas. C) Metálicas, covalentes e metálicas. D) Covalentes, metálicas e iônicas. 03. A nível de ilustração, os núcleos dos átomos são considerados ilhas mergulhadas em um mar de elétrons. Essa comparação nos leva a concluir que se trata de uma ligação química A) metálica. B) iônica. C) covalente polar. D) covalente apolar. 04. A figura mostra o resultado de um teste de condutibilidade elétrica realizado com um sólido X e um líquido Y. O sólido X e o líquido Y utilizados nesse teste podem ter sido, respectivamente, A) cloreto de sódio e mercúrio metálico. B) prata metálica e solução aquosa de cloreto de sódio. C) cloreto de sódio e tetracloreto de carbono. D) prata metálica e mercúrio metálico. E) sacarose e tetracloreto de carbono. 05. Os metais têm, geralmente, temperaturas de fusão e vaporização elevadas, o que indica que as forças de coesão entre os átomos são intensas. Essa grande força entre os átomos é explicada por um modelo no qual os elétrons de valência do metal movimentam-se livremente por uma rede formada por íons positivos, mantendo uma distribuição média uniforme. Barros, Haroldo L. C., Forças Intermoleculares Sólido Soluções, Belo Horizonte, 1993. A sequência de substâncias formadas por ligações metálicas é A) Au, Pt, N2 e Zn B) Na, Cu, Ag e P4 C) Pd, K, Mg e Ca D) Ag, Pt, Cgrafita e Ni 06. 2016, ano de Olimpíadas, todos os atletas vieram ao Rio de Janeiro, em busca da medalha de ouro. Mas o que poucas pessoas sabem é que a medalha olímpica não é feita inteiramente de ouro: ela possui apenas 1,34% do metal dourado em sua composição. Além do alto valor de mercado, que outra propriedade do ouro determina essa decisão? A) Baixa rigidez B) Alta densidade C) Baixa reatividade D) Alta eletronegatividade E) Alta condutividade térmica 3 022.159 - 147064/20 MÓDULO DE ESTUDO 07. Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, nos Estados Unidos, e da Universidade da Columbia Britânica, no Canadá, descobriram que nanofios de nióbio podem ser usados para desenvolver supercapacitores muito eficientes. A tecnologia inovadora poderia ser a solução para as minúsculas baterias utilizadas em dispositivos vestíveis, como aparelhos que monitoram a saúde e o desempenho de atividades físicas, uma vez que os nanofios ocupam pouco espaço, ao mesmo tempo em que liberam correntes elétricas de alta potência. Outros armazenadores de energia, como baterias e células de combustível, não se mostram muito eficientes quando reduzidas a microespaços. Além dos chamados “wearable gadgets” (acessórios que podem ser incorporados ao corpo ou “vestidos”), os supercapacitores à base de nióbio poderiam ser úteis para microrrobôs autônomos e drones, que também demandam alta potência. Por enquanto, o material está sendo produzido apenas em laboratório. O próximo passo, já em andamento, é desenvolver uma versão mais prática e mais fácil de ser produzida. Disponível em: <http://info.abril.com.br/noticias/ciencia/2015/07/mit-1.shtml>. Acesso em: 20 ago. 15. (Adaptado.) Em relação ao nióbio, analise as proposições a seguir, quanto à sua veracidade (V) ou falsidade (F). ( ) O elemento químico nióbio é um metal de transição interna do quarto período da Tabela Periódica. ( ) Átomos de nióbio, no estado fundamental, apresentam 5 elétrons na camada de valência. ( ) O elétron de maior energia de um átomo de nióbio, no estado fundamental, encontra-se no subnível 4s. ( ) A liga ferro-nióbio é um exemplo de solução sólida, onde os átomos de ferro e de nióbio estão unidos entre si por meio de ligações metálicas. Assinale a alternativa que preenche correta e respectivamente os parênteses, de cima para baixo. A) V – F – F – V B) F – F – V – F C) F – V – F – V D) F – F – F – V E) V – V – V – F 08. Segundo Sam Kean, no livro A Colher que Desaparece, Nabucodonosor II da Babilônia (632 a.C. – 562 a.C.) usou uma mistura de chumbo e antimônio para pintar as paredes de seu palácio de amareloe, pouco depois, enlouqueceu em consequência da inalação do material utilizado. Sobre o chumbo e o antimônio, marque a única afirmação falsa. A) O antimônio e o chumbo formam uma liga, denominada latão, muito utilizada como eletrodos de baterias e na indústria de semicondutores. B) O chumbo tetraetila, ainda usado como antidetonante de combustíveis na aviação, foi banido da gasolina por ser tóxico e por liberar partículas de chumbo na atmosfera. C) Vasilhas de chumbo apassivado podem ser utilizadas para transportar ácido sulfúrico concentrado e a quente. D) O antimônio foi classificado como metaloide por ter a aparência e algumas propriedades físicas dos metais e comportar-se quimicamente como não metal em algumas condições. 09. Nenhuma teoria convencional de ligação química é capaz de justificar as propriedades dos compostos metálicos. Investigações indicam que os sólidos metálicos são compostos de um arranjo regular de íons positivos, no qual os elétrons das ligações estão apenas parcialmente localizados. Isto significa dizer que se tem um arranjo de íons metálicos distribuídos em um "mar" de elétrons móveis. Com base nestas informações, é correto afirmar que os metais, geralmente: A) têm elevada condutividade elétrica e baixa condutividade térmica. B) são solúveis em solventes apolares e possuem baixas condutividades térmica e elétrica. C) são insolúveis em água e possuem baixa condutividade elétrica. D) conduzem com facilidade a corrente elétrica e são solúveis em água. E) possuem elevadas condutividades elétrica e térmica. 10. Analise a tabela, que mostra propriedades de três substâncias X, Y e Z, em condições ambientes. Substância Temperatura de fusão (oC) Condutibili- dade elétrica Solubilidade na água X 146 nenhuma solúvel Y 1600 elevada insolúvel Z 800 só fundido ou dissolvido na água solúvel Considerando-se essas informações, é correto afirmar que as substâncias X, Y e Z são respectivamente: A) iônica, metálica, molecular. B) molecular, iônica, metálica. C) molecular, metálica, iônica. D) iônica, molecular, metálica. Gabarito 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 B B A A C A D A E C 4 022.159 - 147064/20 MÓDULO DE ESTUDO Resolução 01. O ferro é um material metálico que tem como características um alto ponto de fusão, alta condutividade elétrica e está na forma de átomos. Resposta: B 02. SUSBTÂNCIA I: por possuir um alto ponto de fusão, conduzir corrente apenas no estado líquido conclui-se que é uma substância iônica. SUBSTÂNCIA II: por possuir um baixo ponto de fusão, não conduzir corrente elétrica conclui-se que é uma substância molecular. SUBSTÂNCIA III: por possuir um alto ponto de fusão, conduzir corrente elétrica no estado líquido e sólido conclui- se que é uma substância metálica. Resposta: B 03. A analogia citada no enunciado da questão descreve (em vários materiais didáticos do ensino médio) a ligação metálica. Resposta: A 04. Cloreto de sódio sólido (substância iônica): não conduz eletricidade. Mercúrio metálico líquido (substância metálica): conduz eletricidade. Prata metálica sólida (substância metálica): conduz eletricidade. Solução aquosa de cloreto de sódio (solução eletrolítica): conduz eletricidade. Tetracloreto de carbono líquido (substância molecular): não conduz eletricidade. Sacarose sólida (substância molecular): não conduz eletricidade. De acordo com a primeira figura, o sólido X não conduz corrente elétrica (lâmpada apagada), ou seja, apresenta seus íons “presos” na rede cristalina. Possibilidade: cloreto de sódio (NaC) sólido. De acordo com a segunda figura, o sólido Y conduz corrente elétrica (lâmpada acesa), ou seja, apresenta ligação metálica. Possibilidade: mercúrio metálico (Hg0). Resposta: A 05. A sequência que envolve apenas elementos metálicos (que poderão formar uma liga) são: Pd, K, Mg e Ca. Resposta: C 06. O ouro é um metal bastante maleável o que dificultaria manter uma forma definida, caso a medalha fosse inteiramente de ouro. Resposta: A 07. Falsa. O nióbio é um elemento de transição externa do 5oP da Tabela Periódica. Falsa. 41Nb = 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d3 CV = 5s2 = 2e– Falsa. O elétron de maior energia do átomo de nióbio, no estado fundamental, encontra-se no subnível 4d. Verdadeira. Uma liga metálica é uma solução sólida formada por dois ou mais compostos químicos unidos por ligações metálicas. 08. A) Incorreta. O latão é uma liga formada por estanho e zinco. B) Correta. O chumbo tetraetila foi retirado da gasolina por conter chumbo em sua composição, sendo substituído pelo éter metil-terc-butílico (MTBE). C) Correta. A apassivação diminui a reatividade das superfícies, motivo pelo qual, as vasilhas com chumbo apassivado pode ser usada para transportar ácido sulfúrico concentrado à quente. D) Correta. O antimônio assim como todos os semimetais da tabela periódica recebeu a denominação de metaloides por apresentar aparência e algumas propriedades físicas dos metais e comportar-se, em algumas condições, como não metal. Resposta: A 09. Por possuírem grande mobilidade dos elétrons no material, os metais têm elevada condutividade elétrica e térmica. Resposta: E 10. Substância X não possui nenhuma condutividade elétrica: molecular Substância Y possui elevada condutividade elétrica: metálica Substância Z possui condutividade elétrica apenas no estado fundido ou aquoso: iônica Resposta: C SUPERVISOR/DIRETOR: Dawison Sampaio – AUTOR: João Façanha DIG.: Claudia: 15/01/20 – REV.: Lícia
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