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Livro do Professor Volume 2 Livro de atividades Química Carolina de Cristo Bracht Nowacki ©Editora Positivo Ltda., 2017 Proibida a reprodução total ou parcial desta obra, por qualquer meio, sem autorização da Editora. Dados Internacionais para Catalogação na Publicação (CIP) (Maria Teresa A. Gonzati / CRB 9-1584 / Curitiba, PR, Brasil) N935 Nowacki, Carolina de Cristo Bracht. Química : livro de atividades : Carolina de Cristo Bracht Nowacki. – Curitiba : Positivo, 2017. v. 2 : il ISBN 978-85-467-1472-8 (Livro do aluno) ISBN 978-85-467-1471-1 (Livro do professor) 1. Ensino médio. 2. Química – Estudo e ensino. I. Título. CDD 373.33 © S h u tt er st oc k/ Se b as tia n T om u s Tabela periódica do s elementos químico s 03 Ordenação e classificação dos elementos químicos • Lei periódica – estabelece uma regularidade nas propriedades químicas e físicas dos elementos químicos quando estes são dispostos em ordem crescente de número atômico. • Tabela periódica atual – os elementos estão dispostos em ordem crescente de número atômico; – é constituída por 7 linhas (horizontais) e 18 colunas (verticais). Períodos e grupos 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 2 6 7 grupos 3 4 5 pe rí od os Representativos Transição Transição interna 2 Volume 2 Elementos representativos e de transição REPRESENTATIVOS DE TRANSIÇÃO s ou p INTERNA f Série dos lantanoides Série dos actinoidesGrupo 1 (metais alcalinos) Grupo 2 (metais alcalinoterrosos) Grupo 13 (grupo do boro) Grupo 14 (grupo do carbono) Grupo 15 (grupo do nitrogênio) Grupo 16 (calcogênios) Grupo 17 (halogênios) Grupo 18 (gases nobres) classificados em subnível mais energético em correspondem aos grupos subnível mais energético em correspondem aos grupos EXTERNA d Grupo 3 (3B) Grupo 4 (4B) Grupo 5 (5B) Grupo 6 (6B) Grupo 7 (7B) Grupo 8 (8B) Grupo 9 (8B) Grupo 10 (8B) Grupo 11 (1B) Grupo 12 (2B) subnível mais energético em correspondem aos grupos dividem-se em ELEMENTOS METAIS • Correspondem à maioria dos elementos químicos (75% da tabela periódica). • Sólidos nas condições ambientes – com exceção do mercúrio, que é líquido. • Conduzem calor e eletricidade. • Apresentam brilho metálico. • Dúcteis e maleáveis. • Tendência em formar cátions. NÃO METAIS • Correspondem a 12 elementos químicos. • Podem ser sólidos, quando puros, ou gasosos (N, O, F, Cℓ) e líquido (Br), em temperatura ambiente. • Baixa condutividade térmica e elétrica. • Duros, quebradiços e não apresentam brilho metálico. • Tendência em formar ânions. SEMIMETAIS • Correspondem a 7 elementos químicos (B, Si, Ge, As, Sb, Te, Po). • Sólidos em temperatura ambiente. • Apresentam características intermediárias entre metais e não metais. • Bons semicondutores. GASES NOBRES • Correspondem a gases de alta estabilidade. • Em geral, apresentam 8 elétrons na camada de valência – com exceção do hélio, que contém 2 elétrons. HIDROGÊNIO • Elemento mais abundante do Universo. • É um gás. • Reage praticamente com todos os elementos da tabela periódica. 3Química Elementos artificiais 238,0 Urânio U 92 2 8 18 32 21 9 2 TRANSURÂNICOSCISURÂNICOS 43Tc – tecnécio 61Pm – promécio 85At – astato 87Fr – frâncio Propriedades dos elementos químicos Aperiódicas Periódicas • Valores aumentam ou diminuem à medida que o número atômico aumenta. • Não se repetem em períodos determinados ou regulares. Exemplos: massa atômica, calor específico, dureza, índice de refração, entre outras. • Valores periódicos, ou seja, repetem-se regularmente. • À medida que o número atômico aumenta, os valores dessas propriedades aumentam ou diminuem em cada período. Exemplos: raio atômico, energia de ionização, eletronegatividade, afinidade eletrônica, entre outras. Propriedades periódicas Raio atômico H Li Na K Rb Cs Fr Be Mg Ca Sr Ba Ra Sc Y * ** Ti Zr Hf Rf V Nb Ta Db Cr Mo W Sg Mn Tc Re Bh Fe Ru Os Hs B Aℓ Ga In Tℓ C Si Ge Sn Pb N P As Sb Bi O S Se Te Po F Cℓ Br I At He Ne Ar Kr Xe Rn Co Rh Ir Mt Ni Pd Pt Cu Ag Au Zn Cd Hg Ds Rg Cn Nh Fℓ Mc Lv Ts Og Energia de ionização H Li Na K Rb Cs Fr Be Mg Ca Sr Ba Ra Sc Y * ** Ti Zr Hf Rf V Nb Ta Db Cr Mo W Sg Mn Tc Re Bh Fe Ru Os Hs B Aℓ Ga In Tℓ C Si Ge Sn Pb N P As Sb Bi O S Se Te Po F Cℓ Br I At He Ne Ar Kr Xe Rn Co Rh Ir Mt Ni Pd Pt Cu Ag Au Zn Cd Hg Ds Rg Cn Nh McFℓ Lv Ts Og Eletronegatividade H Li Na K Rb Cs Fr Be Mg Ca Sr Ba Ra Sc Y * ** Ti Zr Hf Rf V Nb Ta Db Cr Mo W Sg Mn Tc Re Bh Fe Ru Os Hs B Aℓ Ga In Tℓ C Si Ge Sn Pb N P As Sb Bi O S Se Te Po F Cℓ Br I At He Ne Ar Kr Xe Rn Co Rh Ir Mt Ni Pd Pt Cu Ag Au Zn Cd Hg Ds Rg Cn Nh Fℓ Mc Lv Ts Og Afinidade eletrônica H Li Na K Rb Cs Fr Be Mg Ca Sr Ba Ra Sc Y * ** Ti Zr Hf Rf V Nb Ta Db Cr Mo W Sg Mn Tc Re Bh Fe Ru Os Hs B Aℓ Ga In Tℓ C Si Ge Sn Pb N P As Sb Bi O S Se Te Po F Cℓ Br I At He Ne Ar Kr Xe Rn Co Rh Ir Mt Ni Pd Pt Cu Ag Au Zn Cd Hg Ds Rg Cn Nh Fℓ Mc Lv Ts Og 4 Volume 2 Atividades Sempre que necessário, consulte a tabela periódica para obter os dados. Ordenação e classificação dos elementos químicos 1. A primeira tabela periódica de Mendeleiev, apresentada em 1869 na Sociedade Química Russa, organizava os elementos conhecidos naquela época em ordem crescente de massa atômica. Conforme os estudos sobre a estrutura da matéria avançavam, surgiam novas tentativas para ordenar os elementos químicos. De acordo com a tabela atual, a) como estão organizados os elementos químicos? Os elementos estão listados sequencialmente, em ordem crescente de número atômico. b) a qual partícula subatômica está relacionada a disposição dos elementos químicos? A disposição dos elementos químicos está relacionada aos prótons, que correspondem aos números atômicos dos elementos. 2. Quais elementos constituem o grupo dos: a) metais alcalinos? Li, Na, K, Rb, Cs e Fr. b) metais alcalinoterrosos? Be, Mg, Ca, Sr, Ba e Ra. c) calcogênios? O, S, Se, Te, Po e Lv. d) halogênios? F, Cℓ, Br, I, At e Ts. 3. Consulte a tabela periódica e preencha o quadro a seguir. Nome Símbolo Grupo Período Número de elétrons na camada de valência Potássio K 1 4 1 Estrôncio Sr 2 5 2 Alumínio Aℓ 13 3 3 Silício Si 14 3 4 Antimônio Sb 15 5 5 Enxofre S 16 3 6 Iodo I 17 5 7 Química 5 4. Indique, para cada elemento apresentado, as informações solicitadas. a) Selênio (Z = 34) • configuração eletrônica: • camada de valência: • subnível mais energético: • período: • grupo: 16, calcogênio, 6A b) Iodo (Z = 53) • configuração eletrônica: • camada de valência: • subnível mais energético: • período: • grupo: 17, halogênio, 7A c) Bário (Z = 56) • configuração eletrônica: • camada de valência: • subnível mais energético: • período: • grupo: 2, metal alcalinoterroso, 2A d) Crômio (Z = 24) • configuração eletrônica: • camada de valência: • subnível mais energético: • período: • grupo: 6, 6B e) Zinco (Z = 30) • configuração eletrônica: • camada de valência: • subnível mais energético: • período : • grupo: 12, 2B 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p4 4s2 4p4 4p4 4o. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p5 5s2 5p5 5p5 5o. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 6s2 6s2 6o. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4 4s2 3d4 4o. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4s2 3d10 4o. 6 Volume 2 5. Determinado elemento químico está localizado no grupo 17 e no 3°. período da tabela periódica. Sobre esse elemento, foram feitas as seguintes afirmações. Assinale V para as afirmativas verdadeiras e F para as falsas. ( V ) Apresenta três níveis de energia. ( F ) Suadistribuição eletrônica é 1s22s22p5. ( F ) Está localizado no grupo dos calcogênios. É um halogênio (grupo 17). ( V ) Tem número atômico igual a 17. 6. Com relação à classificação dos elementos químicos e suas propriedades, relacione corretamente as colunas. ( 1 ) Metais ( 2 ) Não metais ( 3 ) Semimetais ( 4 ) Hidrogênio ( 5 ) Gases nobres 7. Hidrogênio [...] O elemento mais abundante do universo – compõe 75% de sua matéria – é o átomo mais sim- ples existente, com número atômico 1 e massa atômica de aproximadamente 1,00 u. Apesar de sua abundância, o hidrogênio em seu estado natural é muito raro na atmosfera da Terra, por causa de sua baixa densidade (a menor entre todos os elementos conhecidos), a qual permite que ele facilmente escape do campo gravitacional do planeta. Nas condições normais de temperatura e pressão [...], este elemento existe como gás diatômico, o H2, e na forma de compostos químicos como hidrocarbonetos e água. O hidrogênio não se enquadra perfeitamente em nenhum grupo da tabela periódica e seu isótopo de maior ocorrência é formado por um único próton, um elétron orbitando à sua volta e nenhum nêutron. O mais incrível em relação a este elemento talvez seja sua importância para a formação das estrelas e como principal combustível no ciclo de fusão nuclear das mesmas, sendo, portanto, primordial na fabricação de outros elementos, a começar pelo Hélio. [...] CEPEDA, Mariana. 8 elementos incríveis da tabela periódica. Disponível em: <http://super.abril.com.br/blogs/superlistas/os-8-elementos-quimicos- incriveis-da-tabela-periodica/>. Acesso em: 22 set. 2015. Por que o hidrogênio não se enquadra perfeitamente em nenhum grupo da tabela periódica? O hidrogênio é considerado um elemento à parte porque é o único que não apresenta características comuns a nenhum grupo da tabela periódica. Muitas vezes, por ter um elétron no nível mais externo, é representado no grupo 1. No entanto, é um gás, ao passo que os demais elementos da primeira coluna são metais sólidos e moles. Como o elemento está localizado no 3°. período e no grupo 17, apresenta 3 ní- veis de energia com 7 elétrons de valência. Portanto, sua distribuição eletrônica é: 1s22s22p63s23p5. ( 1 ) Apresentam de 1 a 3 elétrons na camada de valência, portanto tendem a formar cátions. ( 4 ) É o mais abundante do Universo e encontra-se no estado gasoso, em condições ambientes. ( 1 ) Constituem cerca de 75% dos elementos da tabela periódica. ( 5 ) Apresentam alta estabilidade química. ( 2 ) Encontram-se nas formas sólida, líquida e gasosa, sendo o elemento bromo o único no estado líquido. ( 3 ) São formados por 7 elementos: B, Si, Ge, As, Sb, Te e Po. Química 7 8. O ar que respiramos é uma mistura de diferentes gases, sendo os mais abundantes o nitrogênio (N2) e o oxigênio (O2). A mistura desses dois gases corresponde a 99% do ar, o restante é constituído por gases nobres, gás carbônico e até mesmo vapor-d'água. Entre as opções a seguir, assinale a que contém gases nobres. a) Argônio, oxigênio e nitrogênio. b) Argônio, hidrogênio e hélio. c) Hélio, hidrogênio e oxigênio. X d) Hélio, argônio e neônio. e) Hélio, argônio e nitrogênio. 9. Na tabela a seguir, os símbolos dos elementos químicos foram substituídos por letras do alfabeto. K E F G H A B C D J L I Com base na ordenação e classificação desses elementos, identifique a) os elementos alcalinos: A e I. b) os elementos de transição externa: C, D e J. c) o gás nobre: H. d) os elementos que apresentam quatro níveis eletrônicos: B, C e D. e) o elemento que tem três elétrons no último nível: K. f) o elemento do grupo 14 ou 4A: E. g) o halogênio: G. h) o elemento que termina no subnível f: L. i) o elemento que termina no subnível p2: E. j) os metais: A, I, B, C, J, D e L. k) os não metais: F e G. l) o calcogênio: F. m) os elementos cujos elétrons estão utilizando o menor número de camadas: K e H. n) o elemento de maior número atômico: J. o) o elemento do 5º. período: I. p) o número atômico de G: 17. Os gases nobres são: hélio, neônio, argônio, criptônio, xenônio, radônio e oganessono. 8 Volume 2 10. (IFSC) Os sais minerais são nutrientes que têm a função plástica e reguladora do organismo. São encontrados na água (água mineral) e na maioria dos alimentos e participam de várias estruturas do corpo humano, em grande parte do esqueleto. São exemplos de sais minerais: sais de cálcio, de fósforo, de potássio, de sódio e de ferro. Sobre os sais minerais citados no texto é CORRETO afirmar que: a) Nenhum elemento químico pertence a uma mesma família química, de qualquer elemento citado. b) Todos os elementos citados no texto são da mesma família química. c) O cálcio é um elemento da mesma família química do potássio. X d) O sódio é um elemento da mesma família química do potássio, ou seja, são dois alcalinos. e) O ferro pertence à família dos halogêneos. O ferro é um elemento de transição. 11. (PUC-Rio – RJ) Um elemento químico, representativo, cujos átomos possuem, em seu último nível, a configuração eletrônica 4s24p3 está localizado na tabela periódica dos elementos nos seguintes grupo e período, respectivamente: a) IIB e 3º. b) IIIA e 4º. c) IVA e 3º. d) IVB e 5º. X e) VA e 4º. 12. (PUC-Rio – RJ) A tabela periódica dos elementos é uma base de dados que possibilita prever o comportamento, pro- priedades e características dos elementos químicos. Com as informações que podem ser obtidas da tabela periódica, relacione os elementos apresentados na coluna da esquerda com a informação da coluna à direita que indica a respectiva distribuição dos elétrons nos subníveis do último nível de energia ocupado no estado fundamental. Elemento químico Configuração no último nível I – Bromo X – s2 Y – s2p4 Z – s2p2 II – Estanho III – Polônio IV – Rádio Estão corretas as associações: a) I – X, II – Y e III – Z b) I – X, II – Z e III – Y c) I – Z, II – X e IV – Y X d) II – Z, III – Y e IV – X e) II – Y, III – Z e IV – X 13. (UECE) Dimitri Mendeleiev, químico russo (1834-1907), fez prognósticos corretos para a tabela periódica, mas não soube explicar por que ocorriam algumas inversões na ordem dos elementos. Henry Moseley (1887-1915), morto em combate durante a Primeira Guerra Mundial, contribuiu de maneira efetiva para esclarecer as dúvidas de Mendeleiev ao descobrir experimentalmente X a) o número atômico dos elementos da tabela periódica. b) a primeira lei de recorrência dos elementos químicos. c) os gases nobres hélio e neônio. d) o germânio, batizado por Mendeleiev de ekasilício. Os elementos sódio e potássio pertencem ao mesmo grupo – metais alcalinos. Somente o sódio e o potássio pertencem a um mesmo grupo da tabela periódica. O cálcio é um elemento do grupo 2 (metal alcalinoterroso) e o potássio é do grupo 1 (metal alcalino). Para elementos representativos, a localização pode ser verificada diretamente pela camada de valência. Nesse caso, o elemento encontra-se no 4º. período e no grupo 15 (5A – família do nitrogênio). A configuração de X (s2), com dois elétrons no último nível, indica que o elemento pertence ao grupo 2 (alcalinoterroso). Entre os elementos apresentados, corresponde ao rádio. A configuração de Y (s2p4), com 6 elétrons no último nível, indica que o elemento pertence ao grupo 16 (calcogênio). Entre os elementos apresentados, corresponde ao polônio. A configuração de Z (s2p2), com 4 elétrons no ultimo nível, indica que o elemento pertence ao grupo 14 (grupo do carbono). Entre os elementos apresentados, corresponde ao estanho. Moseley conseguiu corrigir algumas anomalias observadas na tabela de Mendeleiev ao concluir que as propriedades químicas dos elementos não eram determinadas pela massa atômica, mas sim pelo número atômico. Química 9 Propriedades dos elementos químicos 14. Na tabela periódica, a periodicidade é a frequência com que as propriedades químicas doselementos se repetem. Com base na Lei Periódica, complete as lacunas. a) O raio atômico representa o tamanho do átomo. b) A quantidade mínima de energia necessária para retirar um elétron de um átomo no estado fundamental – gasoso, isolado e livre – é conhecida por energia de ionização . c) A propriedade relacionada à tendência que o núcleo tem de atrair os elétrons envolvidos em uma ligação, quando combinado com outro átomo, é chamada de eletronegatividade . 15. Observe, no quadro a seguir, os raios atômicos de três elementos químicos. Elemento Raio atômico (pm) A 112 B 157 C 191 Considere que esses elementos correspondem ao lítio, berílio e sódio, não necessariamente nessa ordem. Com os dados fornecidos, indique a qual elemento químico corresponde o valor de cada raio. Justifique sua resposta. Em um mesmo grupo, o raio aumenta à medida que aumenta o número de níveis eletrônicos (camadas), ou seja, conforme se percorre de cima para baixo um grupo, os átomos ficam maiores. Em um mesmo período, o raio aumenta da direita para a esquerda na tabela periódica. De acordo com os valores dos raios, A corresponde ao Be, B é o Li e C é o Na. 16. Durante uma reação química, os átomos de muitos elementos podem perder ou ganhar elétrons formando íons. Nessa transformação, há um aumento ou uma diminuição do tamanho inicial do átomo. Observe os valores dos raios atômico e iônico para o elemento oxigênio. Raio atômico Raio iônico 0,74 Å 1,40 Å Explique por que o raio do íon oxigênio é maior que o raio de seu átomo. Na formação do íon negativo (ânion), ao ganhar elétron, a carga nuclear efetiva do átomo não se altera, mas é parcialmente blindada, pois há maior repulsão entre os elétrons presentes, ocasionando a expansão da eletrosfera e o aumento do raio. 10 Volume 2 17. A energia liberada quando um átomo, no estado fundamental – isolado e gasoso –, recebe um elétron e se transforma em um ânion é chamada de afinidade eletrônica ou eletroafinidade. Na tabela periódica, essa propriedade: X a) aumenta em um período, conforme aumenta o número atômico. b) diminui em um período, conforme aumenta o número atômico. c) aumenta em um período, conforme diminui o número atômico. d) aumenta em um grupo, conforme aumenta o número atômico. e) diminui em um grupo, conforme diminui o número atômico. 18. De acordo com a configuração eletrônica dos elementos a seguir localizados no mesmo período da tabela periódica: Na – 1s22s22p63s1 Cℓ – 1s22s22p63s23p5 Ar – 1s22s22p63s23p6 analise as afirmativas sobre as propriedades periódicas e assinale V para as verdadeiras e F para as falsas. ( V ) Entre os três elementos, o argônio apresenta maior potencial de ionização. ( F ) O raio atômico do sódio é menor que o raio atômico do cloro. ( V ) O sódio é um metal alcalino, o cloro é um halogênio e o argônio é um gás nobre. ( F ) O argônio, dos três elementos, é o que apresenta a maior eletronegatividade. 19. A: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5 B: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p3 C: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 D: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 E: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s1 Com a configuração eletrônica de cinco elementos químicos representados por letras do alfabeto, responda às questões a seguir. a) Qual elemento apresenta a energia de ionização mais elevada? C b) Que elemento apresenta o maior raio atômico? E c) Qual elemento apresenta a maior eletronegatividade? A 20. (UDESC) Os elementos químicos situados entre as colunas 3 a 12 na tabela periódica: a) apresentam o subnível d completo. Apresentam o subnível d incompleto. b) tendem a ganhar elétrons, quando participam de ligações químicas. c) são encontrados na natureza somente em estado sólido. X d) são denominados metais de transição. e) aumentam o raio atômico de acordo com o número da coluna. Em um mesmo grupo, a afinidade eletrônica aumenta de baixo para cima, ou seja, conforme diminui o número atômico. Em um mesmo período, essa propriedade aumenta da esquerda para a direita, ou seja, conforme aumenta o número atômico. Como os elementos se encontram em um mesmo período (3º.) e o raio atômico aumenta da direita para a esquerda, o sódio tem raio maior que os demais elementos químicos. A eletronegatividade é a propriedade relacionada à tendência que o átomo tem de atrair os elétrons envolvidos em uma ligação quando combinado com outro átomo. Como os gases nobres são elementos de grande estabilidade, não apresentam eletronegatividade. Tendem a perder elétrons, quando participam de ligações químicas. Em geral, são encontrados na natureza no estado sólido. Exceto o mercúrio, que é líquido. Em um mesmo grupo (coluna), o raio atômico aumenta de cima para baixo. Em um mesmo período (linha), o raio atô- mico aumenta da direita para a esquerda. Química 11 21. Encontre, no caça-palavras, o elemento químico que completa as seguintes afirmações: a) O frâncio é o elemento que apresenta o maior raio atômico. b) O flúor é o elemento mais eletronegativo. c) O hélio é o gás nobre com maior energia de ionização. d) Entre os elementos do 3º. período, o sódio é o menos eletronegativo. e) Entre os elementos do grupo 2, o berílio apresenta menor raio atômico. M Ç L K O I L I R E B Q W F E R T Y U I O P Ç L K J H G L F D F R A N C I O S A R X C U V B N M Ç L B J H G C T O R O Q W E R T Y U I O P L H J H R G F O D S A Z X C V B E R O Ç L K I J O G F D S A Q L I E R P Y D U I O P L K J D I G F D O A O Q D Z X S W O O O C V F T T S G I N H Y N D J M K I O A Ç P O O I L I R M B N H Y T S 22. E W A YM Z Escreva na tabela representada um elemento que seja: a) metal alcalinoterroso, com subnível mais energético 4s2 (use o símbolo M). b) não metal do 3°. período, do grupo dos calcogênios (use o símbolo A). c) o mais eletronegativo do grupo 15 (use o símbolo E). d) elemento representativo com Z = 34 (use o símbolo Y). e) o de menor eletronegatividade (use o símbolo Z). f) o de maior energia de ionização (use o símbolo W). 12 Volume 2 23. (PUC Minas – MG) Os elementos químicos são distribuídos na tabela periódica de acordo com o crescimento do número atômico. Tal distribuição faz com que os elementos com propriedades semelhantes fiquem reunidos em uma mesma coluna e regiões específicas da tabela. Sobre a periodicidade química dos elementos, leia com atenção os itens a seguir. I. Os elementos da família dos metais alcalinos são os elementos químicos que apresentam maior energia de ionização. II. O raio atômico é a distância medida entre dois núcleos em uma ligação química. III. Os elementos da família dos halogênios são os elementos químicos que apresentam maior afinidade eletrônica. IV. A eletronegatividade é a tendência que um átomo possui de atrair os elétrons de outro átomo em uma ligação química. São afirmativas CORRETAS: a) I, III e IV b) II, III e IV c) II e IV, apenas X d) III e IV, apenas 24. (UFSM – RS) A atividade física intensa faz nosso organismo perder, junto com o suor, muitos íons necessários à saúde, como é o caso dos íons sódio e potássio. É importantíssimo que tais íons sejam repostos mediante uma dieta alimen- tar adequada, incluindo a ingestão de frutas e sucos. Analisando os elementos químicos sódio e potássio, assinale (V) ou (F) nas seguintes afirmativas. ( V ) Os dois elementos pertencem ao mesmo grupo da tabela periódica, pois têm o mesmo número de elétrons na última camada. ( F ) Os dois elementos possuem caráter metálico e apresentam potencial de ionização alto. ( F ) O raio atômico do sódio é maior que o raio atômico do potássio,pois o sódio tem um maior número de camadas eletrônicas. O raio atômico do sódio é menor que o raio do potássio, pois o sódio apresenta menor número de camadas eletrônicas. A sequência correta é X a) V – F – F b) V – F – V c) F – V – V d) V – V – F e) F – F – V 25. (UFT – TO) Analise as proposições a seguir, com relação às propriedades periódicas dos elementos químicos: I. A eletronegatividade é a força de atração exercida sobre os elétrons de uma ligação, e relaciona-se com o raio atômico de forma diretamente proporcional, pois à distância núcleo-elétrons da ligação é menor. II. A eletroafinidade é a energia liberada quando um átomo isolado, no estado gasoso, captura um elétron; portanto, quanto menor o raio atômico, menor a afinidade eletrônica. III. Energia (ou potencial) de ionização é a energia mínima necessária para remover um elétron de um átomo gasoso e isolado, em seu estado fundamental. IV. O tamanho do átomo, de modo geral, varia em função do número de níveis eletrônicos (camadas) e do número de prótons (carga nuclear). É CORRETO o que afirma em: a) Apenas I, III e IV X b) Apenas III e IV c) Apenas I e II d) Apenas II e IV e) I, II, III e IV I. Os elementos do grupo dos gases nobres são os que apresentam maior energia de ionização. II. O raio atômico é uma propriedade periódica difícil de ser determinada, pois a eletrosfera do átomo não tem fronteira definida. De maneira simplificada, pode-se dizer que o raio (r) corresponde à metade da distância (d) entre dois núcleos de átomos iguais. Os metais apresentam baixo potencial de ionização. I. A eletronegatividade é a propriedade relacionada à tendência que o núcleo tem de atrair os elétrons envolvidos em uma ligação quando combinado com outro átomo. Assim, quanto menor o raio atômico, maior a eletronegatividade. II. Quanto menor o raio atômico, maior sua afinidade por elétrons. Química 13 04 Ligações químicas Configuração de especial estabilidade De acordo com a regra do octeto, os átomos não estáveis se ligam uns aos outros a fim de adquirir 8 elétrons na camada mais externa. Esses elétrons, também conhecidos como elétrons de valência, são os que determinam as propriedades químicas do elemento, assim como sua estabilidade. Iônica Covalente Metálica Transferência de um ou mais elétrons de um elemento menos eletronegativo, normalmente um metal, para outro de maior eletronegatividade, em geral um não metal. Compartilhamento de pares eletrônicos da camada de valência entre átomos dos elementos que tendem a receber elétrons, em geral, não metais e, em alguns casos, semimetais. Movimento contínuo dos elétrons de valência – nuvem eletrônica – que são atraídos por todos os núcleos dos átomos. Forma um composto iônico com as seguintes características: • sólidos em condições ambientes (25 °C e 1 atm); • aspecto cristalino; • elevados pontos de fusão e ebulição; • quando fundidos ou dissolvidos em água, conduzem corrente elétrica. Forma um composto molecular com as seguintes características: • sólidos, líquidos ou gases em condições ambientes (25 °C e 1 atm); • baixos pontos de fusão e ebulição, se comparados aos compostos iônicos; • quando puros, não conduzem corrente elétrica. Forma um retículo cristalino com as seguintes características: • brilho característico; • dúcteis e maleáveis; • em geral, elevados pontos de fusão e de ebulição; • conduz correntes elétrica e térmica. LIGA METÁLICA Componentes Características Aplicações Aço Fe (98,5%); C (0,5-1,7%); traços de Si, S e P. Resistência à corrosão. Fabricação de ligas; utensílios domésticos. Aço inox Aço (74%); Cr (18%); Ni (8%). Resistência à oxidação, boa aparência. Decoração; utensílios de cozinha; talheres. Ouro 18 quilates Au (75%); Ag (12,5%); Cu (12,5%). Dureza, resistência à oxidação. Fabricação de joias. Bronze Cu (90%); Sn (10%). Facilmente moldado. Engrenagens; decoração; moedas. Latão Cu (67%); Zn (33%). Flexível, boa aparência. Tubos; torneiras; decorações. Amálgama Composição variada: Hg, Cd, Sn, Ag, Cu. Facilmente moldada, relativa inércia química. Obturação dentária. 14 Volume 214 Volume 2 Estabilidade das moléculas Geometria molecular • Modelo de Repulsão dos Pares Eletrônicos da Camada de Valência (VSEPR) – os pares de elétrons que ligam os átomos (pares ligantes) e os pares não ligantes se repelem mutuamente e se orientam atingindo o maior distanciamento possível, ou seja, ficam em posições mais afastadas no espaço. Número de pares ligantes Número de pares isolados Número de nuvens eletrônicas Geometria molecular Exemplos 2 0 2 linear C OO 3 2 0 1 3 trigonal plana angular H H C O O O S 4 3 2 0 1 2 4 tetraédrica piramidal angular H H H H C H H H N H H O Os arranjos eletrônicos nas moléculas Os arranjos eletrônicos nos átomos centrais dos pares de elétrons do metano, da amônia e da água são tetraédricos, pois todos apresentam quatro pares de nuvens eletrônicas. O metano, entretanto, com quatro pares ligantes, apresenta geometria tetraédrica (109,5°). A amônia, com três pares ligantes e um par não ligante, tem geometria piramidal (107°). A água, com dois pares ligantes e dois pares não ligantes, apresenta geometria angular (105°). A diminuição do ângulo de ligação nessa série pode ser explicada pelo fato de os pares não ligantes (isolados) terem uma exigência espacial maior que os pares ligantes. A geometria dos pares de elétrons é adotada por todos os elétrons de valência dispostos ao redor do núcleo do átomo central, mas é a geometria molecular que determina o arranjo espacial do átomo central e dos átomos ligados diretamente a ele. Química 15 Polaridade • Polaridade das ligações POLAR POLAR APOLAR se dividem em sempre será pode ser formada por elementos com eletronegatividades diferentes formada por elementos com mesma eletronegatividade LIGAÇÃO COVALENTELIGAÇÃO IÔNICA LIGAÇÕES QUÍMICAS • Polaridade das moléculas MOLÉCULAS LIGAÇÃO POLARLIGAÇÃO APOLAR APOLAR que apresentam sempre será será μR ≠ 0 POLAR APOLAR μR = 0 • Polaridade e solubilidade Substância polar tende a se dissolver em substância polar. Substância apolar tende a se dissolver em substância apolar. Substância anfifílica se dissolve em substância polar ou apolar. Forças intermoleculares As forças intermoleculares são, genericamente, denominadas interações de Van der Waals. Dipolo instantâneo-dipolo induzido Ligações de hidrogênioDipolo-dipolo não tem H ligado a F, O ou N tem H ligado a F, O ou N APOLAR POLAR MOLÉCULAS 16 Volume 2 Atividades Sempre que necessário, consulte a tabela periódica para obter os dados. Configuração de especial estabilidade 1. Complete as informações dos quadros a seguir. Metal Não metal Elemento químico K S Grupo ao qual pertence 1 ou 1A 16 ou 6A Número de elétrons na camada de valência 1 elétron 6 elétrons Fórmula eletrônica K• •• •S• •• Fórmula química do composto iônico K2S Metal Não metal Elemento químico Mg Br Grupo ao qual pertence 2 ou 2A 17 ou 7A Número de elétrons na camada de valência 2 elétrons 7 elétrons Fórmula eletrônica •Mg• •• •Br • • •• Fórmula química do composto iônico MgBr2 2. Os subníveis mais energéticos, no estado fundamental, de dois elementos químicos X e Y são, respectivamente, 4p5 e 3s1. a) Qual é a fórmula provável de um composto formado por esses dois elementos? Justifique sua resposta. X: camada de valência = 4s2 4p5 ∴ recebe 1 elétron Y: camada de valência = 3s1 ∴ cede 1 elétron Fórmula: YX b) Que tipo de ligação química deve predominar nesse composto? Justifique sua resposta. Ligação iônica, pois é formada pela transferência de um elétron do elemento menos eletronegativo – Y – para um de maior eletronegatividade – X. Química 17 3. Para responder às questões, considere as informações do quadro a seguir. Elemento químico genéricoNúmero de massa Número atômico Configuração eletrônica A 32 16 2, 8, 6 B 88 38 2, 8, 18, 8, 2 C 19 9 2, 7 D 39 19 2, 8, 8, 1 E 40 20 2, 8, 8, 2 a) Entre os elementos, qual(is) pode(m) originar um cátion? E um ânion? Cátion: B, D e E. Ânion: A e C. b) Que pares de elementos podem formar compostos iônicos? Represente suas fórmulas. B/A, B/C, D/A, D/C, E/A e E/C. 4. Por que compostos iônicos não conduzem corrente elétrica no estado sólido, mas passam a conduzir quando fundidos ou dissolvidos em água? A condução de corrente elétrica só é possível quando existem cargas em movimento. Portanto, os compostos iônicos só conduzem eletricidade quando fundidos ou dissolvidos em água. 5. Complete as informações dos quadros a seguir. Hidrogênio Não metal Elemento químico H Br Grupo ao qual pertence Nenhum Porém, por ter 1 elétron no nível mais externo, pode ser representado no grupo 1. 17 ou 7A Número de elétrons na camada de valência 1 elétron 7 elétrons Fórmula eletrônica •H •• •Br • • •• Fórmula química do composto molecular HBr BA, BC2, D2A, DC, EA e EC2. 18 Volume 2 Não metal Não metal Elemento químico Br Br Grupo ao qual pertence 17 ou 7A 17 ou 7A Número de elétrons na camada de valência 7 elétrons 7 elétrons Fórmula eletrônica •• •Br • • •• •• •Br • • •• Fórmula química do composto molecular Br2 6. (UNICAMP – SP) A fórmula estrutural da água oxigenada, H — O — O — H, fornece as seguintes informações: a molécula possui dois átomos de oxigênio ligados entre si e cada um deles está ligado a um átomo de hidrogênio; há dois pares de elétrons isolados em cada átomo de oxigênio. Com as informações acima, escreva a fórmula estrutural de uma molécula com as seguintes características: possui dois átomos de nitrogênio ligados entre si e cada um deles está ligado a dois átomos de hidrogênio; há um par de elétrons isolado em cada átomo de nitrogênio. H — N — N — H — H — H 7. (FUVEST – SP) Um estudante fez os esquemas A e B abaixo, considerados errados pelo professor: A: mistura dos gases nitrogênio e cloro nas condições ambientais N Cℓ B: amostra de brometo de potássio sólido Br K a) Faça a representação correta em A. Explique. As moléculas de gás cloro (Cℓ2) são diatômicas e estão representadas corretamente. As moléculas de gás nitrogênio (N2) também são diatômicas e, por isso, estão representadas de forma incorreta. A representação é a que deveria estar no esquema. b) Qual o erro cometido em B? Justifique sua resposta. O KBr (brometo de potássio) é iônico e, portanto, sólido, com íons formando cristais. Química 19 8. (UFRN) No ano de 2012, completam-se 50 anos da perda da “nobreza” dos chamados gases nobres, a qual ocorreu em 1962, quando o químico inglês Neil Bartlett conseguiu sintetizar o Xe[PtF6] ao fazer reagir o Xenônio com um poderoso agente oxidante, como o hexafluoreto de platina PtF6. Esses gases eram chamados assim, pois, na época de sua descoberta, foram julgados como sendo não reativos, ou inertes, permanecendo “imaculados”. A explicação para a não reatividade dos gases nobres se fundamentava a) na regra do dueto, segundo a qual a configuração de dois elétrons no último nível confere estabilidade aos átomos. b) na regra do octeto, segundo a qual a configuração de oito elétrons no penúltimo nível confere estabilidade aos átomos. X c) na regra do octeto, segundo a qual a configuração de oito elétrons no último nível confere estabilidade aos átomos. d) na regra do dueto, segundo a qual a configuração de dois elétrons no penúltimo nível confere estabilidade aos átomos. 9. (UFPE) O segundo período da tabela periódica é formado pelos elementos Li, Be, B, C, N, O, F e Ne. O número atômico do lítio é 3. Sabendo disso, podemos afirmar que: V (0-0) o número atômico do neônio é 10. V (1-1) o raio atômico do berílio é menor do que o do lítio. V (2-2) uma ligação química entre carbono e oxigênio será do tipo covalente. V (3-3) um composto sólido entre oxigênio e lítio terá ligação do tipo iônica. F (4-4) o nitrogênio é um não metal enquanto o neônio é um semimetal. 10. (CESGRANRIO – RJ) Em uma investigação química, as propriedades e transformações da matéria são parâmetros de estudos. A linguagem e os conceitos para descrever a união entre os átomos, ou seja, as ligações químicas, evoluíram de teorias muito simples para outras mais complexas, com base na mecânica ondulatória. Essas ligações podem ser classificadas em duas categorias gerais como: Ligação Iônica (Eletrovalente) e Ligação Covalente. A seguir, são listadas quatro substâncias e algumas aplicações: Aℓ2O3 – óxido de alumínio (alumina – usado como isolante térmico, elétrico, etc.) CCℓ4 – tetracloreto de carbono (líquido incolor – usado como solvente) NH3 – amônia (gás incolor – usado em refrigeração) LiF – fluoreto de lítio (usado na óptica ultravioleta de termoluminescência) Os tipos de ligação química nesses compostos são, respectivamente, a) covalente – covalente – iônica – iônica b) covalente – iônica – covalente – iônica c) covalente – iônica – iônica – covalente d) iônica – iônica – covalente – covalente X e) iônica – covalente – covalente – iônica 11. A bauxita é uma rocha de cor vermelha formada principalmente por óxido de alumínio (Aℓ2O3) e outros compostos em menores quantidades, como sílica, dióxido de titânio, óxidos de ferro e silicato de alumínio. Em geral, a bauxita comercial tem uso quase exclusivo para a produção de alumina (óxido de alumínio), que é transformada em alumínio. Qual é o tipo de ligação química presente nesse óxido? Justifique sua resposta. No óxido de alumínio, ocorre a transferência de elétrons de um metal (elemento menos eletronegativo – alumínio) para um não metal (elemento mais eletronegativo – oxigênio). Essa ligação entre os íons é chamada de iônica. Por apresentarem distribuições eletrônicas muito estáveis, conforme os altos valores de energias de ionização e o baixo valor de afinidade por elétrons, os gases nobres são pouco reativos. Essa estabilidade está relacionada à configuração ele- trônica com 8 elétrons no último nível de energia (exceto o gás hélio), isto é, apresentam a camada de valência completa. O nitrogênio é classificado como não metal e o neônio é um gás nobre. Aℓ2O3: metal (Aℓ) + não metal (O) – ligação iônica. CCℓ4: não metal (C) + não metal (Cℓ) – ligação covalente. NH3: não metal (N) + hidrogênio (H) – ligação covalente. LiF: metal (Li) + não metal (F) – ligação iônica. © S h u tt er st oc k/ Si im S ep p 20 Volume 2 12. Entre os três ácidos de uso industrial mais importantes está o nítrico (HNO3). Trata-se de um ácido forte que, diluído em solução aquosa, se ioniza produzindo os íons H+ e NO3 –. Determine o tipo de ligação entre os átomos dos elementos químicos que constituem esse ácido. O ácido nítrico é constituído por átomos de elementos não metálicos (N e O) e hidrogênio, ou seja, que tendem a receber elétrons. Portanto, a ligação é covalente. 13. Um aluno recebeu o seguinte desafio: apresentar para sua turma um composto formado por um metal alcalinoterroso com um halogênio, justificando o tipo de ligação entre os átomos dos elementos químicos. Após realizar a tarefa, ele fez algumas afirmações para serem apresentadas aos demais colegas. I. O metal acalinoterroso, por ter 2 elétrons de valência, apresenta tendência em formar um cátion bivalente. II. O halogênio, por ter 7 elétrons de valência, apresenta tendência em formar um ânion bivalente. III. O composto formado é molecular, pois a ligação entre os átomos ocorre pelo compartilhamento de elétrons. IV. O composto formado pode ser representado pela fórmula geral MX2, sendo M o metal alcalinoterroso e X o halogênio. Em relação a essas afirmações, a) quantas o aluno acertou? Qual(is)? O aluno acertou duas afirmações, a I e a IV. b) justifique as incorretas. II. O halogênio tem tendência em formarum ânion monovalente, em razão dos 7 elétrons de valência. III. A ligação entre um metal e um não metal é iônica. Portanto, o composto é iônico. 14. (UFG – GO) A série americana intitulada Breaking Bad vem sendo apresentada no Brasil e relata a história de um pro- fessor de Química. Na abertura da série, dois símbolos químicos são destacados em relação às duas primeiras letras de cada palavra do título da série. Considerando a regra do octeto, a substância química formada pela ligação entre os dois elementos é a: a) Ba2Br2 b) Ba2Br3 c) Ba2Br d) BaBr3 X e) BaBr2 15. O monóxido de carbono (CO) é um gás incolor, inodoro e tóxico. É proveniente da combustão incompleta de combus- tíveis fósseis. Sobre esse óxido, escreva: a) a fórmula eletrônica. 6C – 1s 22s22p2 8O – 1s 2 2s2 2p4 C•• • • • • • • O•• b) a fórmula estrutural. C ≡ O ou C O 16. Relacione as ligações químicas com as características de seus compostos. 1. Ligação metálica 2. Ligação covalente 3. Ligação iônica ( 2 ) Baixos pontos de fusão e ebulição. ( 1 ) Brilho característico. ( 3 ) Conduz corrente elétrica quando dissolvido em água ou fundido. Breaking o Bad – Br (bromo) e Ba (bário). O bário apresenta 2 elétrons de valência, sendo assim, para adquirir estabilidade, tende a perder esses elétrons, formando o íon bário (Ba+2). O bromo (Br) tem 7 elétrons de valência e, por isso, para se estabilizar, precisa de 1 elétron, resultando no íon bromo (Br–). Considerando a regra do octeto, a fórmula entre es- ses íons é BaBr2. Química 21 17. Leia o texto a seguir. Admirável pequeno mundo Do bronze aos chips, colunista retraça história do domínio dos novos materiais pelo homem. Nosso cotidiano está cercado de objetos e materiais obtidos das mais diversas formas. Com o passar do tempo descobriu-se como modificar os encontrados na natureza e produzir novos. Os materiais metálicos, cerâmicos, poliméricos, entre outros, facilitam muito a nossa vida. Imagine, por exemplo, como seria o mundo sem os plásticos (que são materiais poliméricos) ou o aço, utilizados em uma infinidade de aplicações. A capacidade de produzir novos materiais remonta a tempos muito distantes. Na Idade do Bronze, há 5 300 anos, iniciou-se a produção dessa liga metálica, constituída de cobre e estanho. A partir da descoberta desse novo material, foi possível desenvolver ferramentas, armas, estátuas etc. Dois elementos de características distintas quando isolados adquirem novas propriedades quando são misturados. Na grande maioria dos materiais é isso que acontece. A mistura vai além das partes individuais. Atualmente existe uma infinidade de ligas metálicas com as mais diversas aplicações. O aço, por exemplo, é uma liga de ferro que chega a ter mais de uma dezena de outros elementos, empregada nos mais diferentes ramos, principalmente por causa da sua resistência mecânica e da sua facilidade de ser fabricado. Outras ligas, baseadas em titânio, são utilizadas na fabricação de próteses para diversas partes do corpo, como por exemplo o joelho ou o fêmur. [...] OLIVEIRA, Adilson de. Admirável pequeno mundo. Disponível em: <http://cienciahoje.uol.com.br/colunas/fisica-sem-misterio/admiravel- pequeno-mundo/?searchterm=liga%20met%C3%A1lica>. Acesso em: 24 set. 2015. É difícil um metal puro apresentar todas as qualidades necessárias para determinada aplicação prática, por isso, é comum em nosso cotidiano encontrar a mistura de dois ou mais elementos metálicos ou de um metal com outro(s) elemento(s), não necessariamente metálico(s). Essa mistura é conhecida como liga metálica. No quadro a seguir, indique três ligas metálicas presentes em seu dia a dia, sua composição química e uma aplicação. No quadro, foram colocadas sugestões de respostas. Liga metálica Composição química Aplicação Bronze Cu e Sn moedas Aço inoxidável Fe, C, Cr e Ni panelas Prata de lei Ag e Cu joias e bijuterias 18. (UERJ) Para fabricar um dispositivo condutor de eletricidade, uma empresa dispõe dos materiais apresentados na tabela abaixo: Material Composição química I C II S III As IV Fe Sabe-se que a condutividade elétrica de um sólido depende do tipo de ligação interatômica existente em sua estrutu- ra. Nos átomos que realizam ligação metálica, os elétrons livres são os responsáveis por essa propriedade. Assim, o material mais eficiente para a fabricação do dispositivo é representado pelo seguinte número: a) I b) II c) III X d) IV De acordo com o enunciado, os sólidos com ligação metálica são condutores de eletri- cidade. Entre os materiais apresentados, o único que representa um metal é o IV (ferro). 22 Volume 2 19. (UNESP – SP) Três substâncias puras, X, Y e Z, tiveram suas condutividades elétricas testadas, tanto no estado sólido como no estado líquido, e os dados obtidos encontram-se resumidos na tabela. Substância Conduz corrente elétrica no estado sólido? líquido? X sim sim Y não sim Z não não Com base nessas informações, é correto classificar como substância(s) iônica(s) a) Y e Z, apenas. b) X, Y e Z. c) X e Y, apenas. X d) Y, apenas. e) X, apenas. 20. (UFRJ) No poema "Confidência do Itabirano" de Carlos Drummond de Andrade, é possível identificar a relação que o poeta estabelece entre seus sentimentos e a propriedade do metal mais produzido no mundo, o ferro. Alguns anos vivi em Itabira. Principalmente nasci em Itabira. Por isso sou triste, orgulhoso: de ferro. Noventa por cento de ferro nas calçadas. Oitenta por cento de ferro nas almas. E esse alheamento do que na vida é porosidade e comunicação. [...] De Itabira trouxe prendas diversas que ora [te ofereço; Este São Benedito do velho santeiro [Alfredo Durval; Esta pedra de ferro, futuro aço do Brasil; Este couro de anta, estendido no sofá da [sala de visitas; Este orgulho, esta cabeça baixa.... a) O ferro encontrado em Itabira (MG) está na forma de minério, onde o principal composto é óxido de ferro III (Fe2O3). A obtenção do ferro metálico se faz através de uma reação de redução do minério. Diferencie o Fe2O3 do ferro metálico (Fe0), quanto ao tipo de ligação envolvida e quanto à capacidade de condução de corrente elétrica. O óxido de ferro (Fe2O3) é um composto iônico formado pela ligação entre o metal ferro e o não metal oxigênio. No estado sólido, esse composto não conduz corrente elétrica. Já o ferro (Fe) é um composto metálico, que, no estado sólido, é um bom condutor de eletricidade. b) "Esta pedra de ferro, futuro aço do Brasil". O aço é uma liga metálica constituída de Fe, Cr, Ni e C. Coloque os metais que compõem esta liga em ordem crescente de raio atômico. C < Ni < Fe < Cr Os compostos iônicos conduzem corrente elé- trica apenas quando fundidos ou dissolvidos em água, ou seja, no estado líquido. Essa caracte- rística está indicada somente para a substância Y. A substância X, por conduzir corrente elétrica em ambos os estados – sólido e líquido, é metá- lica. E a substância Z, por não conduzir corrente elétrica, é molecular. Química 23 a) hidrogênio e hidrogênio linear H H b) carbono e hidrogênio tetraédrica H H H H C c) fósforo e hidrogênio piramidal P H H H d) enxofre e hidrogênio S H H angular Estabilidade das moléculas 21. A geometria molecular é uma importante ferramenta para identificar as propriedades das substâncias moleculares. Relacione corretamente as moléculas com suas respectivas geometrias. 1. Linear 2. Angular 3. Trigonal plana 4. Piramidal 5. Tetraédrica ( 3 ) SO3 ( 4 ) NH3 ( 1 ) CO2 ( 2 ) SO2 ( 5 ) CH4 22. De acordo com a distribuição eletrônica dos átomos dos seguintes elementos químicos 1H – 1s 1 6C – 1s 22s22p2 15P – 1s 22s22p63s23p3 16S – 1s 22s22p63s23p4 determine as fórmulas eletrônicas e a geometria molecular para as seguintes combinações: • Na molécula de SO3, há 3 nuvens eletrônicas, que correspondem a 3 pares de elétrons ligantes. Como não há par de elétrons isolados (não ligante), ageometria é definida como trigonal plana. • Na molécula de NH3, há 4 nuvens eletrônicas, com 3 pares de elétrons ligantes e 1 isolado. Por isso, sua geometria é piramidal. • Na molécula de CO2, há 2 pares de elétrons ligantes sem nenhum par de elétrons isolados no átomo central (carbono). Pode-se dizer que, nesse composto, a geometria é linear. • Na molécula de SO2, há 4 pares de elétrons, 2 correspondem ao número de pares de elétrons ligantes, e os outros 2, aos pares de elétrons não ligantes (isolados). Nesse exemplo, a geometria é angular. • Na molécula de CH4, a presença de 4 pares de elétrons ligantes e nenhum isolado ao redor do átomo central justifica a geometria tetraédrica. 23. (ESPCEX – SP) As substâncias ozônio (O3); dióxido de carbono (CO2); dióxido de enxofre (SO2); água (H2O) e cianeto de hidrogênio (HCN) são exemplos que representam moléculas triatômicas. Dentre elas, as que apresentam geometria molecular linear são, apenas, Dados: 1H 1; 6C 12; 8O 16; 16S 32; 7N 14 X a) cianeto de hidrogênio e dióxido de carbono. b) água e cianeto de hidrogênio. c) ozônio e água. d) dióxido de enxofre e dióxido de carbono. e) ozônio e dióxido de enxofre. As substâncias cianeto de hidrogênio (HCN) e dióxido de carbono (CO2) são as únicas que apresentam geometria linear. As demais, por conterem elétrons livres, têm geometria angular. 24 Volume 2 24. A grande diversidade de substâncias que existem na natureza se deve à capacidade que os átomos dos elementos químicos têm de se combinarem entre si. Por exemplo, no ar, na água do mar e em tudo ao nosso redor, são encontradas substâncias, cada qual com sua composição. Assinale a alternativa que corresponde às ligações presentes na água, no cloreto de sódio e no oxigênio, respectivamente. a) iônica, covalente polar, covalente apolar. b) covalente polar, covalente apolar, iônica. c) covalente apolar, iônica, covalente polar. X d) covalente polar, iônica, covalente apolar. e) covalente apolar, covalente polar, iônica. 25. Leia o texto atentamente. Como se faz gelo-seco? Antes de saber como o gelo-seco é fabricado, você precisa saber que, ao contrário do gelo “molhado”, ele não é feito de água (H2O), e sim de dióxido de carbono, o CO2 que expelimos na respiração. Se na forma gasosa o CO2 é o famoso gás carbônico, no estado sólido ele é o gelo-seco que sorveteiro usa para o picolé não derreter na praia. Para fabricá-lo, é preciso coletar matéria-prima. Embora o gás carbônico esteja presente na atmosfera, os fabricantes não o retiram do ar, e sim do “lixo” da produção de outras substâncias. A produção de amônia, por exemplo, libera CO2, que é sugado por uma chaminé para um tanque especial. Nesse lugar, ele é resfriado e comprimido até atingir uma temperatura de –28 ºC e uma pressão de 300 psi, cerca de dez vezes a pressão dentro de um pneu de carro. [...] A vantagem do gelo-seco em relação ao “molhado” é que ele se mantém a uma temperatura média de –80 ºC. Ou seja, ele é muito mais “gelado” do que o gelo “molhado”. Uma última – e óbvia curiosidade: você sabe por que o gelo-seco tem esse nome? É porque, quando aquecido, ele passa direto do estado sólido para o gasoso, sem virar líquido. ARAÚJO, Tarso. Como se faz gelo-seco? Disponível em: <http://mundoestranho.abril.com.br/materia/como-se-faz-geloseco>. Acesso em: 24 set. 2015. Com relação ao dióxido de carbono, responda: a) qual é seu estado físico em condições ambientes (25 ºC e 1 atm)? Em condições ambientes, o CO2 encontra-se no estado gasoso. b) quais são suas fórmulas eletrônica e estrutural? q O O O C OC c) quais são as ligações entre os átomos da molécula de gás carbônico? Os elementos carbono e oxigênio são não metais que tendem a adquirir estabilidade pelo compartilhamento de elétrons. As ligações existentes entre eles são covalentes e polares, pois há diferença de eletronegatividade entre os elementos. d) a molécula de gás carbônico é polar ou apolar? Justifique sua resposta. No dióxido de carbono (CO2), a tendência dos elétrons das ligações é se concentrar mais próximo dos oxigênios (nesse caso, o elemento mais eletronegativo). Por isso, cada ligação C O é polar, e os módulos dos dipolos de ligação são iguais, porém com sentidos contrários. Pelo fato de a molécula ser linear, a soma dos vetores resulta em um momento dipolar nulo – a molécula é apolar. H H O : a água apresenta ligações covalentes polares, em que o oxigênio é o elemento mais eletronegativo. Na+Cℓ–: o cloreto de sódio é formado por íons. Portanto, a ligação é iônica. O = O: a molécula de oxigênio apresenta ligações covalentes apolares, pois não há diferença de eletronegatividade entre seus átomos. Química 25 26. Com base no modelo de repulsão dos pares eletrônicos da camada de valência, determine o que se pede para cada composto. a) BCℓ3 • distribuição (Fórmula de Lewis): B Cℓ CℓCℓ • número de pares de elétrons ligantes: 3 • número de pares de elétrons isolados: 0 • geometria molecular: trigonal plana • polaridade da molécula: apolar c) CH3Cℓ • distribuição (Fórmula de Lewis): H Cℓ C Cℓ Cℓ • número de pares de elétrons ligantes: 4 • número de pares de elétrons isolados: 0 • geometria molecular: tetraédrica • polaridade da molécula: polar b) PCℓ3 • distribuição (Fórmula de Lewis): P Cℓ Cℓ Cℓ 27. (PUCRS) A molécula de NF3 é polar e a de BCℓ3 é apolar, apesar de ambas apresentarem moléculas formadas pela com- binação de quatro átomos: três ligantes iguais e um átomo central. A explicação para isso está associada ao fato de que a) a molécula de NF3 apresenta ligações polarizadas, enquanto na molécula de BCℓ3 as ligações são apolares. b) a diferença de eletronegatividade entre os átomos que formam a molécula de NF3 é maior do que a existente entre os átomos que formam a molécula de BCℓ3. c) ambas têm a mesma geometria molecular, mas na molécula de NF3 existe um par isolado de elétrons. d) a molécula de NF3 apresenta simetria molecular, enquanto que a molécula de BCℓ3 é assimétrica. X e) a molécula de NF3 apresenta geometria piramidal trigonal, enquanto que a molécula de BCℓ3 é trigonal plana.3 3 Apesar de ambas as moléculas apresentarem em sua constituição 3 li- gantes iguais e 1 átomo central, a diferença entre elas é a geometria e, consequentemente, a polaridade. A molécula de BCℓ3 é apolar, pois a geometria é trigonal plana. Já a molécula de NF3 é polar, pois a geometria é piramidal. B Cℓ Cℓ Cℓ N F F F • número de pares de elétrons ligantes: 3 • número de pares de elétrons isolados: 1 • geometria molecular: piramidal • polaridade da molécula: polar 26 Volume 2 28. (UEM – PR) Utilizando o modelo de repulsão dos pares eletrônicos da camada de valência (VSEPR), assinale a(s) alternativa(s) que apresenta(m) uma correta descrição da geometria e da polaridade das moléculas. X (01) Amônia: piramidal, polar. X (02) Trióxido de enxofre: trigonal plana, apolar. (04) Dióxido de carbono: angular, apolar. Dióxido de carbono (CO2): linear, apolar. (08) Cloreto de metila: piramidal, polar. Cloreto de metila (CH3Cℓ): tetraédrica, polar. X (16) Ácido cianídrico: linear, polar. 29. Considere os processos I e II representados pelas equações: Processo I: H2O(ℓ) → H2O(g) Processo II: H2O(g) → 2 H(g) + O(g) Indique que ligações foram rompidas (entre átomos ou moléculas) e o tipo dessas ligações. Processo I: ligações entre moléculas, ligações de hidrogênio. Processo II: ligações entre átomos, ligações covalentes polares. 30. (UERJ) Diversos mecanismos importantes para a manutenção da vida na Terra estão relacionados com interações quí- micas. A interação química envolvida tanto no pareamento correto de bases nitrogenadas no DNA quanto no controle de variações extremas de temperatura na água é uma ligação do seguinte tipo: a) iônica b) covalente X c) de hidrogênio d) de Van der Waals 31. (UFTM) Compostos orgânicos contendo halogênios,oxigênio ou nitrogênio podem ser produzidos a partir de hidrocar- bonetos, e são empregados em processos industriais como matéria-prima ou solventes. Considerando os compostos, em estado líquido, I. H3C F II. H3C O H3C O CH3 III. H2N NH2 as principais interações intermoleculares que ocorrem em cada um deles são, respectivamente, a) dipolo-dipolo; ligação de hidrogênio; dipolo-dipolo. X b) dipolo-dipolo; dipolo-dipolo; ligação de hidrogênio. c) ligação de hidrogênio; dipolo-dipolo; dipolo-dipolo. d) ligação de hidrogênio, dipolo-dipolo, ligação de hidrogênio. e) ligação de hidrogênio, ligação de hidrogênio, dipolo-dipolo. Somatório: 19 (01 + 02 + 16) O pareamento das bases nitrogenadas do material genético é feito por meio das ligações de hidrogênio. Essa interação também é responsável pelos altos va- lores nas propriedades físicas da água. As moléculas I e II são polares, com interações dipolo-dipolo. A molécula III também é polar, porém, tem o elemento nitro- gênio, o qual apresenta um par de elétrons não compartilhado que se liga a átomos de hidrogênio de outras moléculas. Essa interação especial corresponde às ligações de hidrogênio. Química 27 32. Leia o texto a seguir. Por que a água é líquida, se é formada por dois gases? A molécula de água é composta de um átomo de oxigênio e dois átomos de hidrogênio, formando um ‘V’ em um ângulo de 104,45º, com o oxigênio no vértice. Apesar de a molécula ser eletricamente neutra, suas cargas se distribuem de maneira desigual, com carga parcial negativa junto ao oxigênio e carga parcial positiva junto às pontas do ‘V’, onde estão os hidrogênios. O oxigênio de uma molécula atrai hidrogênios de outras moléculas de água – pois o negativo atrai o positivo –, estabelecendo uma ligação extremamente importante entre moléculas de água [..]. Essa interação [...] é a responsável pela grande maioria das propriedades da água e, em particular, pelo fato de a água ser líquida à temperatura ambiente, enquanto, em geral, outras moléculas de tamanho semelhante são gases. [...] CURADO, Evaldo. Por que a água é líquida, se é formada por dois gases? Disponível em: <http://cienciahoje.uol.com.br/revista-ch/revista-ch-2005/222/ por-que-a-agua-e-liquida-se-e-formada-por-dois/?searchterm=pontes%20de%20hidrog%C3%AAnio>. Acesso em: 22 jul. 2015. a) Com base nas informações do texto, represente a molécula de água, indicando os vetores das ligações entre os átomos de hidrogênio e oxigênio. O H H μ μ b) A molécula de água é polar ou apolar? Justifique sua resposta. Na água (H2O), os elétrons das ligações tendem a se concentrar mais próximo do oxigênio (elemento mais eletronegativo). Assim, cada ligação H — O é polar, e os módulos dos dipolos de ligação são iguais. Como a geometria da molécula é angular, os vetores não se anulam, o que a torna uma molécula polar. c) Qual é o tipo de interação entre as moléculas de água? Justifique sua resposta. Entre as moléculas de água, há ligações de hidrogênio, em que o oxigênio de uma molécula atrai hidrogênios de outras moléculas de água. 33. (UEPG – PR) Dadas as substâncias representadas abaixo, com relação às ligações químicas envolvidas nessas molé- culas e os tipos de interações existentes entre as mesmas, assinale o que for correto. H2O CO2 CCℓ4 NH3 CℓF X (01) Todas as moléculas apresentam ligações covalentes polares. X (02) Nas substâncias H2O e NH3 ocorrem interações do tipo ligação de hidrogênio. X (04) As moléculas CO2 e CCℓ4 são apolares. X (08) As moléculas de CO2 e CℓF apresentam uma geometria molecular linear, enquanto a H2O apresenta geometria molecular angular. (16) Todas as moléculas apresentam interações do tipo dipolo permanente-dipolo permanente. Todas as substâncias, sejam apolares ou polares, apresentam interações dipolo instantâneo-dipolo induzido. Porém, por serem mais fracas que as demais forças intermoleculares, essas interações são as únicas que ocorrem entre átomos dos gases nobres e substâncias apolares. Somatório: 15 (01 + 02 + 04 + 08) 28 Volume 2 34. (UEL – PR) “Em abril de 1998, a imprensa noticiou que um enorme bloco de gelo se desprendeu da península Antárti- ca, provavelmente em consequência do aquecimento global da Terra. No gelo desprendido, as moléculas estão unidas entre si por I ao passo que, no gelo seco, as moléculas prendem-se por II.” Completa-se corretamente o texto pela substituição de I e II, respectivamente, por: a) forças de Van der Waals – ligações iônicas. b) ligações de hidrogênio – ligações metálicas. c) ligações covalentes polares – pontes de hidrogênio. d) ligações metálicas – ligações iônicas. X e) ligações de hidrogênio – forças de Van der Waals. 35. (UFSM – RS) A mioglobina presente nos músculos apresenta estrutura altamente organizada e dinâmica, responsável pela função biológica dessa proteína. Associe as ligações da mioglobina apresentadas em A com as estruturas res- ponsáveis pela sua estabilização apresentadas em B. A B 1. Interação eletrostática (iônica) 2. Ligações covalentes 3. Ligações de hidrogênio 4. Forças de Van der Waals A alternativa que apresenta somente associações corretas é: a) 1a – 2c – 3e – 4d. X b) 1b – 2a – 3e – 4c. c) 1b – 2d – 3e – 4c. d) 1e – 2c – 3b – 4a. e) 1d – 2a – 3b – 4c. 36. (UPF – RS) A alta tensão superficial apresentada pela água é explicada por fortes interações que ocorrem entre as moléculas dessa substância. No caso específico da água, a tensão superficial é tão alta que permite que alguns insetos, como o mosquito da Dengue, consigam “andar” sobre ela. Com base na tensão superficial característica da água, H2O(ℓ), avalie as afirmativas como verdadeiras (V) ou falsas (F). ( V ) A elevada tensão superficial da H2O(ℓ) é explicada em função das ligações de hidrogênio que ocorrem entre moléculas vizinhas e que representam as mais intensas interações intermoleculares. ( V ) A interação de grande intensidade que ocorre entre os átomos de hidrogênio e de oxigênio de moléculas distintas de água pode ser explicada pela diferença de eletronegatividade entre esses átomos. ( F ) Interações do tipo dipolo induzido-dipolo induzido ocorrem com moléculas de água e dependem da existência de polaridade permanente nas moléculas. ( F ) O fato de as moléculas de água serem apolares favorece para que suas interações intermoleculares sejam esta- belecidas com grande intensidade. A água é uma molécula polar. A opção que contém a ordem correta das assertivas, de cima para baixo, é: a) V – F – F – F. X b) V – V – F – F. c) F – V – V – F. d) V – F – V – F. e) F – F – V – V. A água (H2O) é uma molécula polar em que os átomos de hidrogênio se ligam a átomos de oxigênio de outras moléculas por meio de ligações de hidrogênio. O gelo seco (CO2), por ser uma molécula apolar, apresenta interações dipolo instantâneo-dipolo induzido, também conhecidas como forças de Van der Waals. a S S b NH 3 + O– CO CH 2 e C O H N c CH CH 3 CH 3H2C d 1. Interação eletrostática (iônica): estrutura b. 2. Ligações covalentes: estrutura a. 3. Ligações de hidrogênio: estrutura e. 4. Forças de Van der Waals: estruturas c e d. As interações dipolo instantâneo-dipolo induzido ocorrem em todos os átomos e em todas as substâncias, sejam polares ou apolares, pelo movimento contínuo dos elétrons. Química 29 30 Volume 2
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