Lista_de_Exerccios_1_Qumica_Aplicada_2019_1

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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS – CEFET-MG 
Departamento de Química – Setor de Química Inorgânica 
1ª Lista de Exercícios – Química Aplicada 
Prof. Walace Doti do Pim 
Questão 01. Construa uma tabela que compile o desenvolvimento dos modelos atômicos. Nesta tabela 
coloque a necessidade da criação do modelo, o que ele trouxe de novidade para o átomo e suas 
limitações. 
 
Questão 02. Quais são a energia e o comprimento de onda de um fóton emitido por um átomo de 
hidrogênio ao sofrer uma transição direta de um estado excitado com n = 10 para o estado fundamental? 
Localize essa radiação no espectro eletromagnético. 
 
Questão 03. Leia cada uma das afirmativas apresentadas abaixo e indique aquelas que são verdadeiras e 
falsas. Justifique aquelas que considerar falsas. 
 
 ( ) Um elétron, quando se movimenta ao longo de uma órbita quanticamente permitida, não irradia 
energia, encontrando-se, conforme Bohr, em estado estacionário. 
 ( ) A luz branca é essencialmente monocromática, isto é, formada por um só tipo de radiação, de 
comprimento e frequência bem definidos. 
( ) Em conformidade com o modelo atômico de Bohr, a energia do elétron em um átomo é 
quantizada, isto é, restrita a certos e determinados valores. 
( ) Os elétrons, segundo o modelo atômico de Bohr, estão continuamente mudando de órbitas 
circulares bem definidas ao redor do núcleo, exceto para os elétrons externos que descrevem órbitas 
elípticas. 
( ) A energia do elétron, em uma órbita permitida no n-ésimo nível, depende do valor de n de acordo 
com o modelo atômico proposto por Bohr. 
 
Questão 04. Considere o íon Ca19+ com o seu elétron no 5º estado excitado. (a) Calcule o menor 
comprimento de onda que poderia ser emitido quando o elétron do Ca19+ sofre uma transição para um nível 
de energia mais baixo. (b) Suponha que a mesma transição descrita no item (a) ocorra em um átomo de 
hidrogênio. O comprimento de onda da radiação emitida seria maior, menor ou igual aquele observado no 
item (a)? Explique brevemente o porquê. 
 
Questão 05. Explique por que as energias dos níveis de Bohr têm valores negativos. Em que nível 
eletrônico o elétron de um átomo hidrogenóide está mais fortemente ligado ao núcleo? Faça um 
comentário geral comparando esses valores de energia e a força de ligação elétron-núcleo. 
 
Questão 06. Explique por que as energias dos níveis de Bohr não podem ser utilizadas para um átomo 
polietrônico. Quais os parâmetros necessários para se comparar as energias dos elétron no átomo? Por 
que, dentro de uma mesma camada, há possibilidade de se encontrar elétrons com diferentes energias? 
 
Questão 07. Apresente a configuração eletrônica para cada uma das espécies abaixo e as classifique em 
paramagnética ou diamagnética. 
 
a) Co2+ e Ca2+ 
b) Ar e Cu2+ 
c) Mn2+ e N3‒ 
 
Questão 08. Explique qual é a interpretação física dos números quânticos que surgem da resolução da 
equação de Schrödinger e do quarto número quântico que descreve o elétron no átomo. O que diz o 
princípio da exclusão de Pauli sobre esses números quânticos? 
 
Questão 09. Observe o desenho que mostra representações em escala de algumas espécies químicas 
monoatômicas. 
 
Leia as afirmativas abaixo e indique aquelas que considerar falsas ou verdadeiras. 
 
( ) O raio do Br- é maior do que o de Kr e o de Rb+, porque Br- é a espécie que tem mais camadas 
eletrônicas ocupadas. 
( ) O raio do Cl- é maior do que o de Ar e o de K+, porque o núcleo de Cl- é de menor carga positiva. 
( ) O raio do F- é maior do que o de Ne e o de Na+, porque F- é a espécie que tem menos elétrons. 
( ) O raio de F- é menor do que o de Cl- e o de Br-, porque F- é a espécie com o núcleo de menor raio. 
( ) O raio de Ne é menor do que o de Ar e o de Kr, porque Ne tem a menor repulsão entre os elétrons da 
última camada. 
 
 
Questão 10. Considere a seguinte tabela de energias de ionização (kJ mol‒1). As letras não representam 
símbolos químicos dos elementos. 
 
Elemento 1ª EI 2ª EI 3ª EI 4ª EI 5ª EI 
A 496 4562 6910 9543 13354 
B 738 1451 7733 10541 13629 
C 789 1577 3232 4356 16091 
D 419 3052 4420 5877 7975 
E 1140 2100 3500 4560 5760 
 
a) Qual destes elementos tem maior tendência para formar um cátion 4+? Justifique sua resposta. 
b) Qual par de elementos deve pertencer ao mesmo grupo na classificação periódica? Nesse par, qual 
tem maior Z? Justifique sua resposta. 
 
Questão 11. Os raios do sol que causam o bronzeamento e as queimaduras estão na porção ultravioleta 
do espectro eletromagnético. Esses raios são categorizados por comprimento de onda: a chamada 
radiação UV-A tem comprimentos de onda na faixa de 320-380 nm, enquanto a radiação UV-B tem 
comprimentos de onda na faixa de 290-320 nm. 
a) Calcule a frequência da luz e a energia de 1 mol de fótons que tem comprimento de onda de 305 
nm. 
b) “A radiação UV-B do sol é considerada maior causadora de queimaduras em humanos do que a 
radiação UV-A.” Indique se essa afirmação é verdadeira ou falsa e justifique a sua resposta. 
 
 
 
 
Questão 12. Considere os gráficos das sucessivas energias de ionização dos átomos A, B, C e D: 
1º 2º 3º 4º 5º
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
E
I 
(k
J
/m
o
l)
Elétrons
 Átomo A
 
1º 2º 3º 4º 5º
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
E
I 
(k
J
/m
o
l)
Elétrons
 Átomo B
 
1º 2º 3º 4º 5º
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
E
I 
(k
J
/m
o
l)
Elétrons
 Átomo C
 
1º 2º 3º 4º 5º
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
E
I 
(k
J
/m
o
l)
Elétrons
 Átomo D
 
 
a) Usando a Tabela Periódica, indique um elemento químico que possa representar cada um dos átomos 
citados . 
Átomo A corresponde a: _______. 
Átomo B corresponde a: _______. 
Átomo C corresponde a: _______. 
Átomo D corresponde a: _______. 
 
b) Indique os átomos (A, B, C ou D) que podem formar com maior facilidade os cátions com carga +1, +2 e 
+3. 
Cátion com carga +1 corresponde ao átomo: _______. 
Cátion com carga +2 corresponde ao átomo: _______. 
Cátion com carga +3 corresponde ao átomo: _______. 
 
c) Considerando que os átomos (A, B, C ou D) representados em cada um dos gráficos estejam em um 
mesmo período da Tabela Perióidca, coloque-os em ordem crescente de raio atômico. 
 
Raio: _____ < _____ < _____ < _____ 
 
 
 
Questão 13. Átomos de hidrogênio absorvem energia de modo que os elétrons podem ser excitados até o 
quinto nível de energia. Considere o diagrama de níveis de energia do átomo de hidrogênio e as transições 
1, 2 e 3: 
Transição 1 → n = 5 para n = 1 
Transição 2 → n = 5 para n = 4 
Transição 3 → n = 2 para n = 1 
 
1
2
3
4
5
oo
Níveis
 
 
a) Considerando apenas as três transições apresentadas, INDIQUE aquela que produz o fóton com o 
menor comprimento de onda. CALCULE o valor desse comprimento de onda em nanômetros. 
b) Para o item anterior, INDIQUE em que região do espectro eletromagnético esta transição está 
situada. 
c) Considerando-se a transição 3 para o íon He+, a frequência desta transição é maior, menor ou igual 
à transição 3 para o átomo de hidrogênio? JUSTIFIQUE. 
 
Questão 14. Faça o que se pede em cada item abaixo. 
 
14.1. COMPLETE o quadro abaixo. 
Orbitais 
 
Número quântico principal* (n) 
Subnível 
* Considere o nível de menor energia que pode conter cada um desses orbitais. 
 
14.2. As representações dos orbitais (diagramas de superfície limite) resultam da consideração de que o 
modelo é probabilístico. Dentre as variáveis abaixo, marque aquela que é a responsável pela forma dessas 
representações. 
d) 
e) ( ) Comprimento de onda () associado ao elétron. 
f) ( ) Energia do elétron. 
g) ( ) Função de onda (). 
h) ( ) Função de onda ao quadrado (2). 
 
Questão 15. Faça o que se pede em cada item abaixo. 
 
15.1. Considere as equações abaixo que representam a ionização de duas espécies. 
 
Equação 1: H(g)  H+(g) + e- EI= 13,598 eV 
Equação 2: He+(g)  He2+(g) + e- EI = 54,418 eV 
 
JUSTIFIQUE a diferença observada nos valores da energia de ionização (EI). 
15.2. A afinidade eletrônica (AE) é definida como a energia liberada quando um elétron é adicionado a um 
átomo na fase gasosa, em seu estado fundamental. Com base nos valores de AE, apresentados no 
Quadro 1 abaixo, explique: 
 
Quadro 1. Afinidade eletrônica (em eV) para os elementos do 2º período da tabela periódica 
Elemento Na Mg Al Si P S Cl Ar 
AE (eV) ‒ 0,548 - ‒ 0,433 ‒ 1,39 ‒ 0,747 ‒ 2,08 ‒ 3,61 - 
Raio atômico (pm) 154 160 143 117 110 104 99 174 
 
a) POR QUE o alumínio tem menor AE que o sódio? 
b) POR QUE o silício (Si) tem maior AE que o fósforo (P)? 
 
Questão 16. Faça o que se pede em cada item. 
 
16.1. As afirmativas abaixo foram feitas considerando-se um átomo multieletrônico. Leia cada uma delas e 
julgue-as como verdadeiras (V) ou falsas (F). 
 
1. ( ) A carga nuclear efetiva (Zef) de um elétron no subnível 1s é igual à Zef de um elétron no subnível 
2s. 
2. ( ) Um elétron de um subnível 2s tem a mesma energia que um elétron de um subnível 2p. 
3. ( ) Elétrons com l = 2 são mais efetivos na blindagem do que os elétrons com l = 1. 
4. ( ) Os elétrons de um orbital s são mais efetivos em blindar da carga nuclear os elétrons de outros 
orbitais. 
5. ( ) A carga nuclear efetiva (Zef) de um elétron em um orbital p é menor do que a Zef de um elétron em 
um orbital s do mesmo nível de energia. 
 
 
16.2. JUSTIFIQUE sua escolha para o item (4) da questão 16.1. 
 
Questão 17. A energia de rede é um conceito útil porque ela se relaciona diretamente à estabilidade de 
um sólido iônico. 
 
a) APRESENTE o Ciclo de Born-Haber para a formação do cristal de iodeto de bário, a partir de Ba e I2. 
b) DETERMINE o valor da energia de rede para o sólido iônico citado. Para isso, considere os dados 
apresentados no quadro abaixo. 
Espécie Química Dado Experimental (kJ mol-1) 
Ba(g) H0atomização = + 180,0 
Ba+(g) 1a EI = + 502,9 
Ba2+(g) 2a EI = + 964,9 
I2(g) H0sublimação = + 62,40 
I(g) H0ligação = + 151,1 
I‒(g) AE =  295,2 
Iodeto de bário(s) H0f =  602,1 
 
Questão 18. EXPLIQUE por que o alumínio forma íons Al3+, enquanto que o índio forma íons In3+ e In+. 
 
Questão 19. Quando um composto contendo o íon césio é aquecido na chama do bico de Bünsen, fótons 
com energia de 4,30 x 10—19 J são emitidos. 
a) Qual é o comprimento de onda desta radiação, em nanômetros? 
b) Dentre as regiões da luz visível, desde o violeta até o vermelho, qual delas apresenta menor 
energia? JUSTIFIQUE. 
 
Questão 20. a) Apresente o Ciclo de Born-Haber para a formação do cristal de óxido de alumínio, Al2O3, a 
partir de Al no estado sólido e o oxigênio no estado gasoso. 
 b) Determine o valor da energia de rede para o sólido iônico citado. Para isso, considere os 
dados apresentados no quadro abaixo. 
Espécie Química Dado Experimental (kJ mol-1) 
Al(g) H0atomização = + 330,0 
Al1+(g) 1a EI = + 5986 
Al2+(g) 2a EI = + 18828 
Al3+(g) 3a EI = + 28447 
O(g) H0ligação = + 493,6 
O1-(g) 1°AE = + 141,1 
O2-(g) 2°AE =  769,6 
Óxido de alumínio(s) H0f =  1675,7