Lista 2 TP e Lig.Quím. Eng 2020 final

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TABELA PERIÓDICA 
1. Determine a porcentagem em massa de um metal, M, em um composto 
MCl3, cujo cátion desse metal apresenta a seguinte configuração 
eletrônica: [Kr]4d5. Qual dos seguintes conjuntos de números quânticos se 
refere ao elétron mais energético do estado fundamental do átomo M. 
Justifique sua resposta. 
(a) n = 4, l = 2, ml = 2 (b) n = 5, l = 0, ml = 0 (c) n = 4, l = 0, ml = 1 
 
2. Identifique os íons que apresentam as seguintes configurações 
eletrônicas e discuta a respeito do caráter magnético desses íons. 
(a) X+ =1s2, 2s2, 2p6, 3s2 
(b) Y2+ = [Ar]3d2 
(c) Z- =1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6 
 
3. O quadro abaixo ilustra as energias de ionização de elementos 
pertencentes a um mesmo período da tabela periódica. Baseado nas 
informações do quadro, responda: (a) O que explica a variação nos valores 
das energias de ionização? (b) Considerando a tendência periódica qual 
elemento deve ser o maior? 
Elemento 1° EI (kJ mol-1) 2° EI (kJ mol-1) 3° EI (kJ mol-1) 
A 735 1455 7730 
B 1060 1890 2905 
C 1255 2295 3850 
 
4. Considere uma reação representada pelas esferas abaixo. Qual esfera 
representa um metal e qual esfera representa um ametal? Explique. 
 
 Três elementos apresentam as seguintes configurações eletrônicas: 1s22s 
22p63s2, 1s22s22p63s23p64s2 e 1s22s22p63s23p5. Os raios atômicos destes 
elementos são (não necessariamente nesta ordem) 99, 160 e 231 pm. 
Identifique os elementos e correlacione-os aos seus tamanhos. Justifique. 
 
LIGAÇÃO IÔNICA 
5. A partir dos seguintes dados calcule a energia de rede para o óxido 
de sódio: 2 Na(s) + ½ O2(g)→ Na2O(s) ΔHf = -414 kJ mol-1 
ΔHsub(Na) = 108 kJ mol-1; ΔHdiss(O2) = 498 kJ mol-1; 1ª EI (Na) = 
496 kJ mol-1; 1ª AE (O) = -141 kJ mol-1; 2ª AE (O) = 790 kJ mol-1. 
 
6. A partir dos seguintes dados calcule a afinidade eletrônica do 
cloro: Ca(s) + Cl2(g)→ CaCl2(s) ΔHf = -795 kJ mol-1 
ΔHsub(Ca) = 178 kJ mol-1; ΔHdiss(Cl2) = 242 kJ mol-1; 1ª EI (Ca) 
=590 kJ mol-1; 2ª EI (Ca) = 1145 kJ mol-1; Energia de Rede (CaCl2) = -
2258 kJ mol-1. 
7. Explique a tendência nas energias de rede dos óxidos de metais 
alcalino-terrosos. 
Óxido Energia de Rede (kJ mol-1) 
MgO -3795 
CaO -3414 
SnO -3217 
BaO -3029 
 
 
 
 
LIGAÇÃO COVALENTE 
8. O flúor pode reagir tanto com nitrogênio (composto I) como com 
potássio (composto II). A partir da seguinte relação de percentual de 
flúor, 
Composto F (%) Ponto de Fusão (oC) 
I 80,3 -207 
II 32,7 858 
a) Determine as estruturas de Lewis dos dois compostos. 
b) Discuta o caráter das ligações dos dois compostos. 
9. Quatro elementos arbitrariamente denominados A, B, C e D têm 
eletronegatividades 3,8; 3,3; 2,8 e 1,3, respectivamente. Coloque os 
compostos AB, AD, BD e AC em ordem crescente de caráter 
covalente. 
10. O pentafluoreto de antimônio, SbF5, reage com XeF4 e com XeF6 
para formar os compostos iônicos (XeF3+)(SbF6-) e (XeF5+)(SbF6-). 
Determine a geometria e a carga formal para cada um dos íons. 
11. O composto com fórmula N2CO possui três isômeros cujos 
arranjos atômicos são: ONCN, ONNC e NOCN. Apresente as 
estruturas de Lewis para os três isômeros, indicando qual deles é o 
mais estável. Justifique. 
12. O óxido de dinitrogênio, N2O, tem três estruturas possíveis. 
Desenhe as três estruturas e calcule a carga formal de cada átomo. 
Com base nas cargas formais e eletronegatividade, diga qual a 
estrutura de ressonância mais favorável. 
 
13. A Figura abaixo mostra diferentes estruturas de Lewis para a 
molécula do SeO2. 
 
Baseado nas teorias de ligação química, assinale V ou F nas 
alternativas abaixo: 
( ) A estrutura (3) é a única que não pode ser usada para 
representar a molécula SeO2. 
( ) Os ângulos de ligação O-Se-O na molécula de SeO2 são maiores 
que 120°. 
( ) As geometrias para as moléculas de SeO2 e H2Se são angulares, 
no entanto, os ângulos de ligações são de aproximadamente, 120° e 
109,5° para SeO2 e H2Se, respectivamente. 
( ) A hibridização do Se nas moléculas SeO2 e H2Se são sp2 e sp3, 
respectivamente. 
( ) As moléculas SeO2 e H2Se são polares e apresentam geometria 
semelhante à da água. 
14. Um composto gasoso apresenta a seguinte composição 
percentual: C = 25,0%; H = 2,1%; F = 39,6%; O = 33,3%, e massa molar 
de 48 g mol-1. 
a) Apresente a estrutura de Lewis desse composto. 
b) Determine geometria molecular desse composto. 
 
 
Química Geral para Engenharia 2020 
2a Lista de Exercícios 
 
Unidades – TABELA PERIÓDICA E LIGAÇÕES QUÍMICAS 
 
15. Um composto de fórmula XF5 contém 42,81% de F. 
a) Identifique o elemento X. 
b) Desenhe a estrutura de Lewis. 
c) Descreva a geometria do composto e os ângulos de ligação previstos. 
d) Informe a polaridade das ligações e do composto. 
16.Dados os compostos apresentados abaixo informe: I) Estrutura de 
Lewis com carga formal; II) tipo de ligação; III) sua geometria; IV) 
polaridade; V) Hibridização do átomo sublinhado; VI) Previsão do 
ângulo de ligação VII) solubilidade em solvente polar: 
a) XeO2F2 
b) SO2 
c) POCl3 
d) SO3 
d) BBr3 
e) ICl41– 
f) SnF31– 
g) BrF3 
h) BrF5 
i) COCl2 
j) NH3 
l) H2O 
m) PCl4+ 
n) IF5 
o) XeF4 
p) SF5– 
q) CO32- 
 
17. Muitos compostos importantes na indústria química são 
derivados do etileno (C2H4). Dois desses compostos são a acrilonitrila 
e o metil metacrilato: 
 
Complete a estrutura de Lewis para essas moléculas, informe os ângulos 
indicados de “a” a “f” e a hibridização de cada átomo de carbono. 
 
18. Associe a cada substância em HCl (HCl, HBr ou HI) a respectiva energia 
de ligação e justifique sua resposta: 
Energia de ligação (kJ/mol) 299 366 431 
 
19. Preencha a tabela a seguir justificando suas respostas: 
C
o
m
p
o
st
o
 
G
ru
p
o
 
P
ar
es
 d
e 
el
ét
ro
n
s 
liv
re
s 
G
e
o
m
et
ri
a 
H
ib
ri
d
iz
aç
ão
 
P
o
la
ri
d
ad
e
 
XF4 16 polar 
XCl2 3 
XCl5 
Bipiramide 
trigonal 
 
XCl4 – 17 
 
20. Qual das seguintes espécies tem a maior energia de ionização? 
N2 O2 N22- O2+ 
 
21. Ordene em tamanho crescente, as seguintes espécies, em relação 
ao comprimento da ligação C-O: CO, CO2, CO32- e CH3OH. 
22. O comprimento da ligação da molécula CF é 1,29 Å, enquanto 
para o íon molecular CF+ é 1,17 Å. Explique esta diferença nos 
comprimentos de ligação utilizando o diagrama de orbitais 
moleculares. Discuta o caráter magnético de ambas as espécies. 
23. A Teoria do Orbital Molecular permite prever a existência de uma 
espécie e até mesmo de algumas de suas propriedades. H2 e He2+ são 
espécies conhecidas e cujas existências são previstas pela Teoria do 
Orbital Molecular. Como base nesta teoria, é correto afirmar que: 
(a) A ordem de ligação da molécula de H2 é menor que a da espécie He2+. 
(b) A estabilidade da espécie He2+ é menor que a da molécula de H2. 
(c) O comprimento de ligação da espécie He2+ é menor que o da molécula 
de H2. 
(d) A energia de ligação da molécula de H2 é menor que a da espécie He2+. 
(e) A energia necessária para a remoção de um elétron na espécie He2+ é 
maior que a da molécula de H2. 
24. Explique utilizando a TOM, porque o He2 não existe e o H2 sim. 
Porque Li2 existe e Be2 não. Qual a ordem de ligação de O2+ e C2+. 
Quais dessas espécies são paramagnéticas? 
25. Quando o potássio e o oxigênio reagem, um dos produtos obtidos 
é o superóxido de potássio, KO2. O ânion desse composto é o íon 
superóxido, O2-. Apresente o diagrama de energia dos orbitais 
moleculares para este íon e, então, faça uma comparação com a 
molécula de O2 com relação aos seguintes critérios: 
A) Caráter magnético. 
B) Ordem de ligação. 
C) Comprimento de ligação 
 
26. Carbeto de cálcio, CaC2, é um composto iônico formado pelos 
íons, Ca2+ e C22-. Escreva o diagrama de orbital molecular para o íon 
C22- e determine a ordem de ligação para a ligação C-C no íon. 
27. Utilizando a teoria do orbital molecular, indique qual substância 
entre cada um dos seguintes paresapresenta maior afinidade para 
ganhar um elétron. Justifique sua resposta. 
a) CN ou NO. 
b) O22+ ou N22+. 
 
TEORIA DAS BANDAS DE ENERGIA E CONDUTIVIDADE 
28. A figura a seguir representa o diagrama de bandas para quatro 
materiais: Cdiamante, Si*, Sn e Si dopado com Al. 
a) Associe cada diagrama a cada material e justifique. 
b) Ordene os quatro materiais em ordem crescente da capacidade de 
condução de eletricidade e explique. 
c) A dopagem do Si com Al gera que tipo de semicondutor? 
 
29. As duas figuras a seguir representam diagramas de níveis 
energéticos para dois tipos diferentes de diodos. Um deles emite luz 
vermelha (694 nm) e o outro luz azul (488 nm). Qual deles emite luz 
vermelha e qual emite luz azul? Justifique sua resposta. 
 
 
30. Qual o valor de Band Gap necessário para um LED produzir luz 
azul com comprimento de onda de 470 nm? 
31. Arseneto de gálio é um semicondutor comum. Esse material se 
torna um condutor quando é irradiado com luz na região do 
infravermelho cuja frequência é de 3,43 x 1014 s-1. Calcule o gap da 
banda de condução do GaAs em kJ/mol. 
32. Explique os diferentes valores das energias de “band gap” para 
os semicondutores GaAs (λ = 890 nm) e GaP (λ = 540 nm). 
33. O semicondutor GaP deve apresentar energia de band gap maior 
ou menor que o ZnS? E em relação do GaN? Justifique. 
34. Os valores de band gap das soluções sólidas de GaAs1-xPx variam 
com a concentração de x conforme é mostrado no gráfico abaixo. 
Supondo que o comprimento de onda da luz emitida das soluções 
sólidas é de aproximadamente igual ao da energia de band gap, 
determine o valor de x e a composição do composto (isto é, a 
fórmula mínima do semicondutor) para se obter emissão em 752 nm 
a partir de um LED deste material. 
 
35. Os semicondutores GaAs e GaP apresentam estruturas sólidas 
semelhantes (tipo blenda de zinco) e constituem a base para 
combinação de uma série de soluções sólidas simbolizadas por 
GaPxAs1-x (0≤x≤1). Baseado nas propriedades periódicas dos 
elementos que os constituem responda: 
a) Para o valor de x = 0,2 o “band gap” é de aproximadamente 1.7 eV, 
determine o comprimento de onda da luz que deveria ser emitida de um 
LED (light-emmiting diode) preparado com esse tipo de sólido. 
b) Para obter LEDs que emitem luz de coloração azul (aproximadamente 
450 nm) os valores de x para o sólido GaPxAs1-x devem aumentar ou 
diminuir em relação ao LED descrito no item (a). 
36. Uma junção p-n é preparada a partir de GaAs dopado 
primeiramente com Se (Se substituindo o As) e em seguida o sólido 
é aquecido em atmosfera de Zn, o qual substitui o Ga. A fórmula para 
os sólidos, semicondutores, seria GaAs1-xSex e Ga1-xAsZnx. Desenhe o 
diagrama de bandas para um metal e para cada um dos dois 
semicondutores. Classifique os semicondutores quanto as tipos “p” 
ou “n”.