ESTUDO DIRIGIDO 4- ORBITAIS, PROP PERIODICAS

Prévia do material em texto

1
UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA
Campus Governador Valadares
Departamento de Farmácia
LISTA DE EXERCÍCIOS – MODELOS ATÔMICOS PROP. PERIÓDICAS
1. O que representa o Diagrama de Linus Pauling e qual a sua importância?
R: O diagrama de Linus Pauling é uma importante ferramenta utilizada na química para
prever várias características e propriedades de um átomo, também conhecido como Diagrama de
Energia, é a representação da distribuição eletrônica através de subníveis de energia.
De acordo com o modelo proposto por Pauling, a eletrosfera está dividida em 7 camadas
eletrônicas (K, L, M, N, O, P e Q) ao redor do núcleo atômico, sendo que cada uma delas permite
um número máximo de elétrons, que são 2, 8, 18, 32, 32,18 e 8, respectivamente.
Na distribuição de eletrônica também foram atribuídos os subníveis de energia, apresentando
o primeiro o elétron de menor energia até chegar ao elétron de energia maior.
A camada K tem apenas um subnível (s), a camada L tem dois subníveis (s e p), a camada m
tem três subníveis (s, p e d) e, assim, respectivamente.Os subníveis s permitem até 2 elétrons,
enquanto os subníveis p permitem até 6 elétrons. Na sequência, os subníveis d permitem até 10
elétrons, enquanto os subníveis f permitem até 14 elétrons.
2. Defina os 4 números quânticos informando o que cada um representa: n, l, ml, s.
R: Número quântico “n”:
Número quântico principal (energia do elétron, não varia de 1a ∞).
“n” tem a mesma interpretação do átomo de Bohr (camada eletrônica).
n= 1,2,3,4...n / 0.
Todos os orbitais com o mesmo “não” formam uma única camada.
Todos os elétrons em uma camada tem a mesma energia.
‘n” impõe condições de energia quantizada para o átomo moderno;
as energias permitidas são: ( depende de ).𝑍2
Só existem soluções aceitáveis para valores inteiros de “n”.
Número quântico secundário “l”
“l” = n° quântico secundário ou de momento angular orbital, subcamadas (ação, energia
cinética centrífuga).
Quando “l” aumenta, o número de nós angulares aumenta.
“n” restringe os valores de l: l = 0, 1, 2, ... n – 1
Existem “n” valores de “l”.
Ex: quando n = 2, existem 2 subcamadas: s e p.
Av. Dr. Raimundo Monteiro de Rezende, no 303, Centro, Governador Valadares – MG,
CEP: 35010-177, Telefax: (33) 2102-8000
1
2
UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA
Campus Governador Valadares
Departamento de Farmácia
Existem n2 orbitais (degenerescência):
Ex: se n = 3 (camada M), n2 = 9
Número quântico “m”
Número quântico magnético (m ou ml): Refere-se à orientação dos orbitais no espaço.
Número quântico “s”
O número quântico Spin (S ou ms) caracteriza o possível movimento rotacional dos elétrons,
sob seus eixos imaginários.
3. Quais os valores permitidos para cada número quântico?
R:Número quântico “n”:
Número quântico principal (energia do elétron, não varia de 1a ∞).
Número quântico secundário “l”:
Quando “l” aumenta, o número de nós angulares aumenta.
“n” restringe os valores de l: l = 0, 1, 2, ... n – 1
Número quântico “m”:
O valor matemático de “m” é dado por m= +/- 1.
Número quântico “s”:
O valor do spin é de +½ e -½.
4. Faça desenhos dos orbitais: s, p e d.
R: Orbital S
Av. Dr. Raimundo Monteiro de Rezende, no 303, Centro, Governador Valadares – MG,
CEP: 35010-177, Telefax: (33) 2102-8000
2
3
UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA
Campus Governador Valadares
Departamento de Farmácia
Orbital P
Orbital D
5. Faça uma análise da frase: Nenhum elemento químico é 100% neutro.
Av. Dr. Raimundo Monteiro de Rezende, no 303, Centro, Governador Valadares – MG,
CEP: 35010-177, Telefax: (33) 2102-8000
3
4
UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA
Campus Governador Valadares
Departamento de Farmácia
R: Qualquer elemento da tabela periódica não será 100 % neutro, pois todos possui uma
carga residual, o único elemento que a blindagem é quase 100% é o hidrogênio, porque ele
possui apenas 1 elétron, com isso a nuvem eletrônica é esférica fazendo com que o diâmetro
da esfera seja pequeno no orbital s1 é relativamente pequeno em relação aos demais
orbitais.
6. Explique por que a capacidade de blindagem dos elétrons nos orbitais segue a ordem: s
> p > d > f.
R: Os subníveis ocupados possuem diferentes simetrias e assim, a capacidade de blindagem é cada vez
menor. Os orbitais “s” são os menos difusos, ou seja possuem maior blindagem, já os orbitais “f” são os mais
difusos, possuindo uma menor blindagem.
7. Faça (sem consultar) o diagrama de Linus Pauling considerando até a camada 6.
R:1s²
2s² 2p
3s² 3p 3d
4s² 4p 4d 4f
5s² 5p 5d 5f
6s² 6p 6d
8. Faça a distribuição eletrônica dos elementos: Ba, Nd, Hg, Xe, W, At. Para esses
mesmos elementos, faça o diagrama de quadrados para a configuração de valência (referente ao
último elétron e à última camada).
R: Ba → 1s² 2s² 2p6 3s² 3p6 4s² 3d10 4p6 5s² 4d10 5p6 6s²
Nd →1s² 2s² 2p6 3s² 3p6 4s² 3d10 4p6 5s² 4d10 5p6 6s² 4f4
Hg → 1s² 2s² 2p6 3s² 3p6 4s² 3d10 4p6 5s² 4d10 5p6 6s² 4f14 5d10
Xe → 1s² 2s² 2p6 3s² 3p6 4s² 3d10 4p6 5s² 4d10 5p6
W → 1s² 2s² 2p6 3s² 3p6 4s² 3d10 4p6 5s² 4d10 5p6 6s² 4f14 5d4
At → 1s² 2s² 2p6 3s² 3p6 4s² 3d10 4p6 5s² 4d10 5p6 6s² 4f14 5d10 6p5
Ba (56) 6s²: ↑↓
Nd (57) 4f4: ↑ ↑ ↑ ↑
Hg (80) 5d10: ↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓
Xe (54) 5p6: ↑↓↑↓↑↓
W (74) 5d4: ↑↓↑↓↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑
At (85) 6p5: ↑↓↑↓↑
9. Apenas por consulta rápida na tabela periódica (sem usar o diagrama de Linus
Pauling), informe a configuração eletrônica de valência para os seguintes elementos: Au, Rh, Se,
Ar, Rb, Sb, Ds, Ta, Mg.
R: R:Au - 6d
Rh - 4d
Se - 4p
Ar - 3p
Rb - 5s
Av. Dr. Raimundo Monteiro de Rezende, no 303, Centro, Governador Valadares – MG,
CEP: 35010-177, Telefax: (33) 2102-8000
4
5
UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA
Campus Governador Valadares
Departamento de Farmácia
Sb - 5p
Ds - 6d
Ta - 5d
Mg - 3s
10. Utilizando o diagrama de Linus Pauling, faça a distribuição eletrônica dos elementos:
3Li, 4Be, 6C, 7N, 8O, 9F, 10Ne. De acordo com as distribuições eletrônicas realizadas, quais as
semelhanças podem ser encontradas nesses elementos? R: 3Li→ 1s2 1s1; 4Be→ 1s2 2s2; 6C→ 1s2 2s2
2p2; 7N→ 1s2 2s2 2p3; 8O→ 1s2 2s2 2p4; 9F→ 1s2 2s2 2p5; 10Ne → 1s2 2s2 2p6
11. Dos elementos a seguir, coloque-os em ordem crescente de capacidade de perder
elétrons? 26Fe, 6C, 54Xe, 3Li, 8O, 82Pb, 15P, 87Fr.
R: 87Fr, 3Li, 26Fe, 82Pb, 6C, 15P, 8O, 54Xe.
12. Defina carga nuclear efetiva, raio atômico e raio iônico. R: A carga nuclear efetiva
nada mais é que uma carga residual resultante da carga total do núcleo menos o efeito de
blindagem. Raio atômico se refere à medida da distância média entre os núcleos de dois átomos.
Raio iônico se refere ao tamanho depois da perda ou do ganho de elétrons, tem relação direta com a
eletropositividade e a eletronegatividade, que compele aumento ou diminuição do raio atômico,
resultando no raio iônico.
13. Explique como a carga nuclear efetiva varia na tabela periódica nas linhas e colunas.
R:Varia da esquerda para a direita e de cima para baixo, de acordo com o aumento de distância do
elétron em relação ao núcleo. Os subníveis ocupados possuem diferentes simetrias, e assim, a
capacidade de blindagem é cada vez menor, e esses subníveis aumentam em sentido e direção
contrária à carga nuclear efetiva, o que compele a eles a facilidade de atrair elétrons.
14. Explique como o raio iônico e raio atômico variam na tabela periódica. R: Eles
aumentam dentro de uma família de cima para baixo, visto que o tamanho dos átomos aumentam
bastante, em função do elevado número de elétrons na eletrosfera.
15. Explique as diferenças de Zef entre os elementos: Li e Be; F e B; Ti e Ce.
R:Be possui maior Zef, pois a repulsão elétron-elétron dificulta a blindagem.
F possui maior Zef em orbitais ‘p’, de baixa capacidade de blindagem. Ce possui elétrons
em orbitais ‘f’, de baixa capacidade de blindagem
16. Considere os valores de raio atômico da tabela abaixo e explique por que o Hf,
mesmo tendo muito mais elétrons que o Zr, possui raio atômico menor. R:R: O raio atômico do Hf é
menor em comparação ao Zr, mesmo que o Hf tenha mais elétrons,devido a efeito de contração
lantadinica provocada pela carga nuclear efetiva. Esses elementos lantanídeos tem muitos elétrons
em orbitais f, que tem pouca capacidade de blindagem , consequentemente aumenta a carga nuclear
efetiva, por isso ocorre contração .
Av. Dr. Raimundo Monteiro de Rezende, no 303, Centro, Governador Valadares – MG,
CEP: 35010-177, Telefax: (33) 2102-8000
5
6
UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA
Campus Governador Valadares
Departamento de Farmácia
17. Explique por que o raio dos cátions é geralmente menor do que o do correspondente
elemento, que por sua vez é menor que o raio do correspondente ânion. R: O número de elétrons na
eletrosfera passa a ser menor que o número de prótons no interior do núcleo, o que torna a força de
atração do núcleo maior, atraindo mais para perto de si os elétrons da eletrosfera.O resultado é a
diminuição do raio atômico, assim, o raio de um cátion será sempre menor do que o raio do seu
átomo neutro.
Av. Dr. Raimundo Monteiro de Rezende, no 303, Centro, Governador Valadares – MG,
CEP: 35010-177, Telefax: (33) 2102-8000
6