Gabarito da Tarefa 2 Estrutura

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Gabarito da Tarefa 2 
 
1 – Qual terá a maior carga nuclear efetiva, o elétron na camada n=3 
no Ar ou o elétron na camada n=3 no Kr? Qual estará mais perto do 
núcleo? 
 
Solução: 
 
Ar: 1s22s22p63s23p6 Kr: 1s22s22p63s23p63d104s24p6 
Ar: P/ n=3 → Zef = Z – S Kr: P/ n=3 → Zef = Z - S 
 Zef = 18 – 10 = 8 Zef = 36 – 10 = 26 
O Kr tem uma carga nuclear (Z = 36) maior que o Ar (Z = 18). A 
blindagem dos elétrons na camada n =3 pelos elétrons do caroço 1s e 
2s nos dois átomos é aproximadamente igual, assim os elétrons n = 
3 do Kr sentem uma maior carga nuclear efetiva, apresentando, 
portanto, maior probabilidade de estarem mais perto do núcleo. 
 
2 – (a) Como o limite externo de um átomo não pode ser medido ou 
calculado com exatidão, como os raios atômicos são determinados? 
(b) Qual é a diferença entre um raio ligante e um raio não ligante? 
(c) Para um determinado elemento, qual dos dois é maior? 
(d) Se um átomo livre reage para se tornar parte de uma molécula, 
você diria que o átomo fica menor ou maior? 
 
Solução: 
 
(a) Os raios atômicos são determinados pela medição das distâncias 
entre os átomos em diversas situações. 
(b) Os raios ligantes são calculados a partir da separação 
internuclear de dois átomos unidos por uma ligação química 
covalente. Os raios não ligantes são calculados a partir da separação 
internuclear entre dois átomos gasosos que colidem e se afastam, 
sem se ligarem. 
(c) Para determinado elemento, o raio não ligante é sempre maior do 
que o raio ligante. 
(d) Se um átomo livre reage para tornar-se parte de uma molécula 
covalente, seu raio passa de não ligante a ligante e o átomo fica 
menor. 
 
3 - Com base apenas na tabela periódica, disponha cada conjunto de 
átomos em ordem decrescente de tamanho: (a) K, Li, Cs; (b) Pb, 
Sn, Si; (c) F, O, N. 
 
Solução: 
 
 (a) Cs > K > Li (b) Pb > Sn > Si (c) N > O > F 
 
4 - Explique as seguintes variações nos raios atômicos ou iônicos: 
 
(a) I- > I > I+ 
 
(b) Ca2+ > Mg2+ > Be2+ 
 
(c) Fe > Fe2+ > Fe3+ 
 
Solução: 
 
(a) Como Z é constante e o número de elétrons aumenta, a 
repulsão elétron- elétron aumenta. Os elétrons se espalham 
e o ânion torna-se maior, enquanto o cátion torna-se menor. 
I- > I > I+ 
 
(b) Descendo em uma coluna, a distância média crescente dos 
elétrons mais externos ao núcleo, faz com que o tamanho 
das partículas com carga semelhante aumente. 
Ca2+ > Mg2+ > Be2+ 
 
 
(c) Fe: [Ar]4s23d6; Fe2+: [Ar]3d6; Fe3+: [Ar]3d5. 
Os elétrons de valência 4s no Fe estão, em média, mais 
longe do núcleo que o elétron 3d, assim o Fe é maior que o 
Fe2+. Desde que são cinco orbitais 3d, no Fe2+ pelo menos 
um orbital contém um par de elétrons. Removendo um 
elétron para formar Fe3+ significativamente reduz a repulsão, 
aumentando a carga nuclear experimentada por cada um 
dos outros elétrons d e diminuindo o tamanho do íon. 
Fe > Fe2+ > Fe3+ 
 
5 – Que átomo neutro é isoeletrônico a cada um dos seguintes íons? 
Ga3+, Zr4+, Mn7+, I-, Pb2+. 
 
Solução: 
 
Ga: [Ar]3d104s24p1 Ga3+: [Ar]3d10 Ga3+: nenhum 
 
Zr: [Kr]4d25s2 Zr4+: Kr 
 
Mn: [Ar]3d54s2 Mn7+: Ar 
 
I: [Kr]4d105s25p5 I-: [Kr]4d105s25p6 I-: Xe 
 
Pb: [Xe]5d106s26p2 Pb2+: [Xe]5d106s2 Pb2+: Hg 
 
6 – Disponha cada um dos seguintes conjuntos de átomos e íons em 
ordem crescente de tamanho: (a) Se2-, Te2-, Se; (b) Co3+, Fe2+, 
Fe3+; (c) Ca, Ti4+, Sc3+; (d) Be2+, Na+, Ne. 
 
Solução: 
 
(a) Se < Se2- < Te2- 
 
(b) Co3+ < Fe3+ < Fe2+ 
 
(c) Ti4+ < Sc3+ < Ca 
 
(d) Be2+ < Na+ < Ne 
 
 
7 – Escreva equações que mostram os processos que descrevem a 
primeira, a segunda e a terceira energia de ionização de um átomo 
de alumínio. Que processo exigiria a menor quantidade de energia? 
 
Solução: 
 
 Al(g) → Al+(g) + 1e- 
Al+(g) → Al2+(g) + 1e- 
Al2+(g) → Al3+(g) + 1e- 
 
O processo para a primeira energia de ionização requer uma menor 
quantidade de energia. 
 
8 – Com base na posição dos seguintes átomos na tabela periódica, 
determine qual dos pares terá a primeira energia de ionização menor: 
(a) Cl, Ar; (b) Be, Ca; (c) K, Co; (d) S, Ge; (e) Sn, Te. 
 
Solução: 
 
(a) Cl (b) Ca (c) K (d) Ge (e) Sn 
 
9 – Escreva as configurações eletrônicas dos seguintes íons e 
determine quais deles têm configuração de gás nobre: (a) Co2+, (b) 
Sn2+, (c) Zr4+, (d) Ag+, (e) S2-. 
 
Solução: 
 
(a) Co2+: [Ar]3d7 
 
(b) Sn2+: [Kr]5s24d10 
 
(c) Zr4+: [Kr] → configuração de gás nobre 
 
 
(d) Ag+: [Kr]4d10 
 
(e) S2-: [Ne]3s23p6 → [Ar] → configuração de gás nobre. 
 
10 – A primeira energia de ionização e a afinidade eletrônica do Ar 
são valores positivos. (a) Qual é o significado do valor positivo em 
cada caso? (b) Quais são as unidades para a afinidade eletrônica? 
 
Solução: 
 
(a) [Ar]: [Ne]3s23p6 
Valores positivos e endotérmicos da energia de ionização e 
da afinidade eletrônica significam que energia é necessária 
para remover ou adicionar elétrons. Os elétrons de valência 
no Ar sentem a maior Zef de todos os elementos do terceiro 
período, resultando em uma grande energia de ionização 
positiva. Quando um elétron é adicionado ao Ar, os elétrons 
n = 3 tornam-se elétrons da camada mais interna, que 
blindam o elétron extra de modo tão eficaz que Ar- tem 
energia maior do que um átomo de Ar e um elétron livre. 
Isso resulta em uma grande afinidade de elétrons positivos. 
 
(b) kJ/mol 
 
11 – Embora a afinidade eletrônica do bromo seja um valor negativo, 
a do Kr é um valor positivo. Use as configurações eletrônicas dos dois 
elementos para explicar a diferença. 
 
Solução: 
 
Afinidade eletrônica de Br: Br(g) + 1 e- → Br-(g); 
Br: [Ar]4s23d104p5 → Br-: [Ar]4s23d104p6 
 
Afinidade eletrônica de Kr: Kr(g) + 1 e- → Kr-(g); 
Kr: [Ar]4s23d104p6 → Kr-: [Ar]4s23d104p65s1 
 
Br- adota a configuração eletrônica estável do Kr; o elétron 
adicionado sente a Zef e a estabilização essencialmente iguais aos dos 
outros elétrons de valência, e a afinidade eletrônica é negativa. No 
íon Kr-, o elétron adicionado ocupa o orbital 5s de maior energia. Um 
elétron 5s está mais distante do núcleo, eficazmente blindado pelos 
elétrons mais internos do Kr e não estabilizado pelo núcleo; a 
afinidade eletrônica é positiva. 
 
12 – Determine se cada um dos seguintes óxidos é iônico ou 
molecular: SnO2, Al2O3, CO2, Li2O, Fe2O3, H2O. 
 
Solução: 
 
Iônicos: SnO2, Al2O3, Li2O, Fe2O3 
Moleculares: CO2, H2O 
Compostos iônicos são formados por meio da combinação de um 
metal com um não metal; compostos moleculares são formados por 
dois ou mais não metais. 
 
13 - Escreva as equações balanceadas das seguintes reações: (a) 
óxido de bário com água, (b) óxido de ferro (II) com ácido perclórico, 
(c) trióxido de enxofre com água, (d) dióxido de carbono com 
hidróxido sódio aquoso. 
 
Solução: 
 
(a) BaO(s) + H2O(l) → Ba(OH)2(aq) 
 
(b) FeO(s) + 2 HClO4(aq) → Fe(ClO4)2(aq) + H2O(l) 
 
 
(c) SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(aq) 
 
 (d) CO2(g) + 2 NaOH(aq) → Na2CO3(aq) + H2O(l) 
 
14 – (a) Por que o cálcio é geralmente mais reativo que o 
magnésio? (b) Por que o cálcio costuma ser menos reativo que 
o potássio? 
 
Solução: 
 
(a) Ca e Mg são ambos metais; eles tendem a perder elétrons e 
formar cátions quando eles reagem. 
Ca é mais reativo pois tem energia de ionização inferior à do 
Mg. No cálcio o elétron de valência está no orbital 4s e estão 
menos fortemente presos porque eles estão mais afastados 
do núcleo do que os elétrons de valência 3s do magnésio. 
 
(b) K e Ca são ambos metais, eles tendem e formar cátions 
quando eles reagem. 
K é mais reativo pois tem energia de ionização inferior à do 
Ca. Os elétrons de valência4s no K está menos fortemente 
ligado porque ele experimenta uma menor carga nuclear (Z 
= 19 para K e Z = 20 para Ca) com um efeito de blindagem 
semelhante aos dos elétrons 4s do Ca. 
 
15 – Escreva a equação balanceada da reação que ocorre em cada 
um dos seguintes casos: (a) Decomposição do ozônio para formar o 
dioxigênio. (b) Reações do xenônio com o flúor. (Escreva três 
equações diferentes). (c) Reações do enxofre com o gás hidrogênio. 
(d) Reações do flúor com água. 
 
Solução: 
 
(a) 2 O3(g) → 3 O2(g) 
 
(b) Xe(g) + F2(g) → XeF2(g) 
 
Xe(g) + 2 F2(g) → XeF4(s) 
 
Xe(g) + 3 F2(g) → XeF6(s) 
 
(c) S(s) + H2(g) → H2S(g) 
 
(d) 2 F2 (g) + 2 H2O(l) → 4 HF(aq) + O2(g)