Exercícios forças intermoleculares

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4ª Lista de Exercícios 
 Ligações químicas, Forças intermoleculares, líquidos e sólidos, Materiais modernos, Propriedades das soluções.
Prof. Dr. Newton Luiz Dias Filho
Tabela Periódica
1) a) O que significa o termo carga nuclear efetiva? b) De que forma a carga nuclear efetiva sofrida pelos elétrons de valência de um átono varia indo da esquerda para a direita em um período da tabela periódica?
2) Escreva as equações que mostrem os processos que descrevem a primeira, a segunda e a terceira energias de ionização de um átomo de telúrio.
3) De que modo o caráter metálico e a primeira energia de ionização estão relacionados?
4) Use as configurações eletrônicas para explicar por que o hidrogênio exibe propriedades similares às de Li e F.
Ligações Químicas
5) Desenhe a estrutura de Lewis para cada um dos seguintes íons ou moléculas e determine seu arranjo, sua geometria molecular e polaridade: a) H3O+, b) SCN-, c) CS2, d) BrO3-, e) SeF4, f) ICl4-, g) N2O, h) SO3, i) PCl3, j) NH2Cl, k) BrF5, l) KrF2.
6) Indique a hibridização e os ângulos de ligação associados com cada um dos seguintes arranjos: a) linear; b) tetraédrico; c) trigonal plano; d) octaédrico; e) bipirâmide trigonal.
7) Os átomos de nitrogênio em N2 participam da ligação múltipla, enquanto na hidrazina, N2H4, eles não participam. Como você pode explicar essa observação considerando a hibridização nos átomos de nitrogênio nas duas moléculas.
8) a) Qual é a diferença entre uma ligação π localizada e uma deslocalizada? b) Como você pode determinar se uma molécula ou um íon exibirá uma ligação π deslocalizada? c) A ligação π em NO2- é localizada ou deslocalizada?
9) O que significa o termo paramagnetismo? Como se pode determinar experimentalmente se uma substância é paramagnética?
Forças Intermoleculares, Líquidos e Sólidos 
10) Descreva as forças intermoleculares que devem ser rompidas para se converter cada um dos itens seguintes de um líquido para um gás: a) Br2; b) CH3OH; c) H2S.
11) Que tipo de força intermolecular explica as seguintes diferenças em cada caso: a) CH3OH entra em ebuliução a 65 °C, CH3SH entra em ebulição a 6 °C; b) Xe é líquido a pressão atmosférica e 120 K, enquanto Ar é um gás; c) Kr, peso atômico 84, entra em ebulição a 120,9K, enquanto Cl2, massa molecular aproximada de 71, entra em ebulição a 238 K; d) A acetona entra em ebulição a 56 °C, enquanto o 2-metilpropano entra em ebulição a - 12 °C.
12) a) O que significa o termo polarizabilidade? b) Qual dos seguintes átomos é mais polarizável: O, S, Se ou Te? Explique. c) Coloque as seguintes moléculas em ordem crescente de polarizabilidade: GeCl4, CH4, SiCl4 e GeBr4. d) Determine a ordem dos pontos de ebulição das substâncias do item (c).
13) Qual membro dos seguintes pares tem as forças de dispersão intermoleculares mais fortes: a) Br2 ou O2; b) CH3CH2SH ou CH3CH2 CH2SH; c) CH3CH2 CH2Cl ou (CH3)2CHCl?
14) Cite três propriedades da água que possam ser atribuídas à existência de ligação de hidrogênio?
15) a) De que modo a viscosidade e a tensão superficial dos líquidos mudam: 1) à medida que as forças intermoleculares tornam-se mais intensas; 2) com o aumento da temperatura. b) Explique a causa para a formação de um menisco em U quando a água está em um tubo de vidro. c) Como a capacidade de as toalhas de papel absorverem água está relacionada com a ação capilar? d) Explique a razão de as gotas de chuva que se ajuntam em um capô encerado de um automóvel têm forma aproximadamente esférica. e) Explique a razão de o óleo fluir mais rapidamente por um tubo estreito com o aumento da temperatura.
16) Nomeie todas as possíveis mudanças de fase que podem ocorrer entre diferentes estados da matéria. Quais são exotérmicas e quais são endotérmicas?
17) Coloque as seguintes substâncias em ordem crescente de volatilidade: CH4, CBr4, CH2Cl2, CH3Cl, CHBr3 e CH2Br2. Explique sua resposta. 
18) Explique as seguintes observações: a) a água evapora mais rapidamente em um dia quente e seco do que em um dia quente e úmido. b) É mais demorado preparar ovos cozidos em altas altitudes do que em baixas altitudes. 
19) De que modo um sólido amorfo difere de um cristalino? Dê um exemplo de sólido amorfo. O que é uma célula unitária? Quais as propriedades que ela possui?
20) Que tipos de forças atrativas existem entre as partículas nos a) cristais moleculares; b) cristais covalentes; c) cristais iônicos; d) cristais metálicos?
21) Indique os tipo de cristal (molecular, metálico, covalente ou iônico) que cada um dos seguintes compostos formaria na solidificação: a) CaCO3; b) Pt; c) ZrO2 (ponto de fusão, 2.677 °C); d) Kr; e) benzeno; f) I2.
Materiais modernos
22) Contrastando com os líquidos ordinários, diz-se que os cristais líquidos possuem "organização". O que isso significa?
23) a) O que é um monômero? Dê alguns exemplos. b) Quais as características estruturais que fazem um polímero ser flexível? Explique como a ligação cruzada afeta as propriedades físicas e químicas dele. b) As altas massas moleculares e o alto grau de cristalinidade são sempre propriedades desejáveis de um polímero? Justifique sua resposta. c) Descreva brevemente cada um dos seguintes termos: a) elastômero; b) termoplástico; c) plástico termocurado; d) plastificador.
24) Os pacientes que recebem implantes vasculares formados a partir de material polimérico como o Dracon são aconselhados a tomar medicamentos anticoagulantes de forma contínua para prevenir coágulos sanguíneos. Por quê? Que melhorias em tais implantes vasculares seriam necessárias para fazer com que essa precaução fosse desnecessária?
25) a) Por que a formação de partículas de tamanho e formas uniformes é importante para muitas aplicações dos materiais cerâmicos? b) Descreva os passos químicos gerais em um processo sol-gel, começando com o Zr(s) e CH3CH2OH (l). Indique se cada passo é uma reação de oxidação-redução, reação por condensação ou outro processo.
26) O que o termo supercondutividade se refere? Por que os materiais supercondutores podem ser valiosos?
27) Liste as características que um filme fino deve possuir se ele tiver aplicação útil.
Propriedades das Soluções
28) Classifique a interação solvente-soluto nas seguintes soluções da mais fraca para a mais forte, e indique o principal tipo de interação em cada caso: a) KCl em água; b) CH2Cl2 em benzeno (C6H6); c) metanol (CH3OH) em água.
29) A solubilidade do MnSO4.H2O em água a 20 °C é 70 g por 100 mL de água. a) Uma solução de 1,22 mol/L de MnSO4.H2O em água a 20 °C é saturada, supersaturada ou insaturada? R.: S = 20,6 g MnSO4.H2O/100 mL, é insaturada. b) Dada uma solução de MnSO4.H2O de concentração desconhecida, que experimento você poderia realizar para determinar se a nova solução é saturada, supersaturada ou insaturada?
30) A constante da lei de Henry para o gás hélio em água a 30 °C é 3,7 x 10-4 mol L/atm; a constante para N2 a 30 °C é 6,0 x 10-4 mol L/atm. Se os dois gases estão presentes cada um a 1,5 atm de pressão, calcule a solubilidade de cada gás. R.: SHe = 5,6 x 10-4 mol/L; SN2 = 9,0 x 10-4 mol/L.
31) Uma solução é preparada contendo 7,5 g de CH3OH em 245 g de H2O. Calcule: a) a fração em quantidade de matéria de CH3OH (fração molar); R.: X CH3OH = 0,017. b) a porcentagem em massa de CH3OH; R.: % massa CH3OH 0 3,0 % CH3OH. c) a concentração em quantidade de matéria de CH3OH (molalidade). R.: m = 0,955 m CH3OH.
32) A densidade da acetonitrila (CH3CN) é 0,786 g/mL, e a densidade do metanol (CH3OH) é 0,791 g/mL. Uma solução é preparada dissolvendo-se 15,0 mL de CH3OH em 90,0 mL de CH3CN. a) Qual é a fração em quantidade de matéria de metanol na solução? R.: X CH3OH = 0,177. b) Qual é a concentração em quantidade de matéria da solução (molalidade) ? R.: m CH3OH = 5,2347 m CH3OH. c) Supondo que os volumes sejam aditivos, qual é a concentração em quantidade de matéria de CH3OH na solução (molaridade)? R.: M CH3OH = 3,53 M CH3OH. 
33) A amônia aquosa comercial é 28% em massa de NH3 e tem densidade de 0,90 g/mL. Qual é a concentração em quantidadede matéria dessa solução? R.: M = 14,80 M NH3.
34) O ácido nítrico aquoso comercial tem densidade de 1,42 g/mL e é 16 mol/L. Calcule a porcentagem em massa de HNO3 na solução. R.: 16 M = 1008 g HNO3; % massa = 71 % HNO3.
35) Usando os dados de uma tabela de Ke e Kc, calcule os pontos de congelamento e ebulição das seguintes soluções: a) 0,40 mol/Kg de glicose em etanol; R.: Teb = 0,49, Tc = -0,80. b) 20,0 g de C10H22 em 455 g de CHCl3; R.: Teb = 1,12, Tc = -1,45. c) 0,45 mol de etilenoglicol e 0,15 mol de KBr em 150 g de H2O. R.: Teb = 2,6, Tc = -9,3. 
36) Qual é a pressão osmótica de uma solução formada pela dissolução de 50,0 mg de aspirina (C9H8O4) em 0,250 L de água a 25 °C? R.: M 1,1099 x 10-3 M; π = 0,0271 atm.
37) A água do mar contém 3,4 g de sais para cada litro de solução. Supondo que o soluto consiste unicamente de NaCl (é mais que 90%), calcule a pressão osmótica da água do mar a 25 °C. R.: M (de íons)= 0,116 M; π = 2,8 atm. 
38) Indique se cada um dos seguintes itens é um colóide hidrofílico ou hidrofóbico; a) nata em leite homogeneizado; b) hemoglobina no sangue; c) óleo vegetal em molho de salada.
39) Qual fator mais comumente previne uma partícula coloidal de coalescer em agregados maiores? Como os colóides podem ser coagulados?
40) Explique como a) um sabão como estearato de sódio estabiliza uma dispersão coloidal de gotas de óleo em água; b) o leite coalha com a adição de um ácido.