Universidade Federal do Rio de Janeiro Instituto de Química Departamento de Química Inorgânica
Prof. Emerson Schwingel Ribeiro Disciplina: Química Geral I – IQG 11 1
! "eoria a"#mica $e %ohn Dal"on e&plica '(rias leis simples $e combina)*o +uímica +ue eram conheci$a conheci$ass na+uela na+uela ,poca. -i"ar e e&plicar e&plicar as $iferen"e $iferen"ess leis. leis. ei $a compo composi)* si)*oo cons" cons"an"e an"e /em $e"ermina$o compos"o o n0mero rela"i'o $e ("omos e seus "ipos s*o cons"an"es2 ei $a conser'a)*o $a massa /a massa "o"al $os ma"eriais presen"es $epois $a rea)*o +uímica , igual 3 massa "o"al an"es $a rea)*o2 ei $as propor)4es m0l"iplas /se $ois elemen"os5 ! e 65 se combinam para formar mais $e um compos"o5 as massas $e 65 +ue po$em se combinar com a massa $e !5 es"*o na propor)*o $e n0meros in"eiros e pe+uenos.
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-omo a "eoria a"#mica $e Dal"on consi$era o fa"o $e +ue +uan$o 15888 g $e (gua $ecomp4em9se em seus elemen"os5 ob"m9se 85111 85111 g $e hi$rognio e 85;;< g $e o&ignio in$epen$en"emen"e $e +ual for a origem $a (gua= ! "eoria a"#mica afirma +ue o n0mero rela"i'o e os "ipos $e ("omos em um compos"o s*o cons"an"es5 n*o impor"an$o a origem. Por"an"o5 158 g $e (gua pura $e'er*o con"er sempre as mesmas +uan"i$a$es rela"i'as $e hi$rognio e o&ignio5 n*o impor"an$o on$e nem como a amos"ra , ob"i$a.
>
?m +uímico $escobre +ue >85;7 g $e ni"rognio reagir*o com 1@5A8 g2 >578 g2 @85B8 g ou ;;58 g $e o&ignio o&ignio para formar +ua"ro +ua"ro compos"os compos"os $iferen"es. $iferen"es. (a) -alcule a massa $e o&ignio por grama $e ni"rogni ni"rognioo em ca$a compos"o. compos"o. (b) -omo os n0meros $o i"em /a confirmam a "eoria a"#mica $e Dal"on= (a) 85@11 g $e C1 g $e 2 151B7 g $e C1 g $e 2 757;B g $e C1 g $e 2 75; g $e C1 g $e . (b) Cs n0meros n0meros no i"em /a obe$ec obe$ecem em 3 lei de proporções múltiplas . !s propor)4es m0l"iplas surgem uma 'eF +ue os ("omos s*o en"i$a$es in$i'isí'eis +ue se combinam5 como $eclara$o na "eoria a"#mica $e Dal"on.
B
!"ra',s !"ra',s $os es"u$os en'ol'en$o en'ol'en$o "ubos $e -rooes -rooes /"ubos /"ubos $e $escarga $escarga carac"erís" carac"erís"icas icas $os raios raios ca"H$icos $escobriu9se o el,"ron. En"*o5 fa)a um resumo $as e'i$ncias usa$as por %. %. homson para $e$uFir +ue os raios ca"H$icos cons"i"uem9se $e par"ículas carrega$as nega"i'amen"e. /1 Cs campos el,"ricos e magn,"icos $es'iaram os raios $a mesma forma +ue eles $es'iariam par"ículas carrega$as nega"i'amen"e. /7 ?ma chapa $e me"al e&pos"a a raios ca"H$icos a$+uiriu uma carga nega"i'a.
/a Qual , o obJe"i'o $a fon"e $e raios K no e&perimen"o $a go"a $e Hleo $e Lillian= (b) -omo 'is"o a placa carrega$a posi"i'amen"e es"( acima $a placa carrega$a nega"i'amen"e. Qual seria o efei"o na 'eloci$a$e $as go"as $e Hleo +ue es"*o $escen$o se as cargas nas placas fossem in'er"i$as /nega"i'a acima $a posi"i'a= /c /c Em Em sua s,rie original $e e&perimen"os5 Lillian me$iu a carga $e ; go"as $e Hleos separa$as. Por +ue 'oc acha +ue ele escolheu "an"as gos"as an"es $e chegar 3s suas conclus4es finais finais== (a) o e&perimen"o $e go"a $e Hleo $e Lillian5 os raios K in"eragem com ("omos ou mol,culas gasosos $en"ro $a cMmara5 forman$o íons posi"i'os e el,"rons li'res. Cs el,"rons li'res s*o $essa forma forma capaFes capaFes $e se recombinar recombinar com íons ou $e se Jun" Jun"ar ar 3s go"as $e Hleo. (b) Se a chapa posi"i'a ficasse mais bai&a $o +ue a chapa nega"i'a5 as go"as $e Hleo Nre'es"i$asO com el,"rons carrega$os nega"i'amen"e seriam a"raí$os 3 chapa carrega$a posi"i'amen"e e $esceriam mui"o mais r(pi$o. (c) Quan" Quan"oo mais 'eFes uma me$i)*o , repe repe"i$a "i$a55 maio maiorr a chance $e se $e"ec"ar e comp compensar ensar erros e&perimen"ais. Lillian +ueria $emons"rar a 'ali$a$e $e seu resul"a$o pela sua repro$u"ibili$a$e repro$u"ibili$a$e..
A
Quais s*o as uni$a$es $o sis"ema in"ernacional in"ernacional /SI b(sicas para (a) o comprimen"o $e on$a $a luF5 (b) a fre+uncia $a luF5 (c) a 'eloci$a$e $a luF= (a) Le"ros2 (b) 1segun$os e (c) me"rossegun$o.
@
-lassifi+ue ca$a uma $as seguin"es afirma"i'as como falsas ou 'er$a$eiras. -orriJa as afirma"i'as +ue s*o falsas. (a) ! luF 'isí'el , uma forma $e ra$ia)*o ra$ia)*o ele"romagn," ele"romagn,"ica. ica. (b) ! fre+uncia $e ra$ia)*o aumen"a 3 me$i$a +ue o comprimen"o $e on$a aumen"a. (c) ! luF ul"ra'iole"a "em comprimen"os $e
on$a maiores +ue a luF 'isí'el. (d) ! ra$ia)*o ele"romagn,"ica e as on$as sonoras mo'em9se 3 mesma 'eloci$a$e. (a) er$a$eira. (b) alsa. ! fre+uncia $a ra$ia)*o $iminui com o aumen"o $o comprimen"o $e on$a. (c) alsa. ! luF ul"ra'iole"a "em comprimen"os $e on$a menores $o +ue a luF 'isí'el. (d) alsa. ! ra$ia)*o ele"romagn,"ica e as on$as sonoras mo'em9se com $iferen"es 'eloci$a$es. ;
(a) Qual , a fre+uncia $e ra$ia)*o +ue "em um comprimen"o $e on$a $e 85B7 pm= (b) Qual , o comprimen"o $e on$a $e ra$ia)*o +ue "em uma fre+uncia $e 75 & 18 1A s91= (c) Quais ra$ia)4es seriam 'isí'eis a olho nu5 as $o i"em /a ou $o i"em /b= (d) Qual a $is"Mncia percorri$a por uma ra$ia)*o ele"romagn,"ica em @58 ms= (a) A5A> & 18 78 s912 (b) 151; & 18 9; m2 (c) nenhuma $as $uas , 'isí'el e (d) 757 & 18A m.
<
Qual , a $iferen)a en"re um espec"ro con"ínuo e espec"ro $e linhas. -omo eu posso "er um espec"ro con"ínuo.
18 "omos $e merc0rio e&ci"a$os emi"em luF in"ensa em um comprimen"o $e on$a $e B>A nm. Qual , a fre+uncia $es"a ra$ia)*o= ?"iliFan$o as $iferen"es regi4es $o espec"ro ele"romagn,"ico5 $e"ermine a cor associa$a ao seu comprimen"o $e on$a. A5;; & 181B s –12 aFul 11 E&pli+ue o e&perimen"o $e Ru"herfor$ sobre o espalhamen"o $e par"ículas α e seu mo$elo a"#mico. 17 (a) C +ue significa $iFer +ue a energia , +uan"iFa$a= (b) Por +ue n*o no"amos a +uan"iFa)*o $a energia nas a"i'i$a$es co"i$ianas= /a Quantização significa +ue a energia sH po$e ser absor'i$a ou emi"i$a em +uan"i$a$es específicas ou em m0l"iplos $essas +uan"i$a$es. Essa +uan"i$a$e mínima $e energia , igual a uma cons"an"e 'eFes a fre+uncia $a ra$ia)*o absor'i$a ou emi"i$a2 E hν . /b Em a"i'i$a$es co"i$ianas5 obJe"os macroscHpicos como nossos corpos ganham e per$em +uan"i$a$es "o"ais $e energia bem maiores $o +ue um 0nico +uan"um hν . C ganho ou a per$a $o rela"i'amen"e min0sculo +uan"um $e energia n*o s*o no"a$os. 1> (a) -alcule o menor incremen"o $e energia /um +uan"um +ue po$e ser emi"i$o ou absor'i$o a um comprimen"o $e on$a $e ;17 nm. /b -alcule a energia $e um fH"on $e fre+uncia 75@7 & 18 1> s 91. (c) Que comprimen"o $e on$a $e ra$ia)*o "em fH"ons $e energia @5;B & 18 1; %= Em +ue por)*o $o espec"ro ele"romagn,"ico essa ra$ia)*o seria encon"ra$a= (a) 75B & 18 91< %2 (b) 15;8 & 18 978 %2 (c) 75> nm2 ul"ra'iole"a. 1B ?m "ipo $e +ueima$ura $e sol ocorre com a e&posi)*o 3 luF ? $e comprimen"o $e on$a na 'iFinhan)a $e >7 nm. (a) Qual , a energia $e um fH"on com esse comprimen"o $e on$a= (b) Qual , a energia $e um mol $esses fH"ons= (c) Quan"os fH"ons e&is"em em uma raJa$a $e 1588 m% $essa ra$ia)*o= (a) A511 & 1891< %fH"on2 (b) >A; %mol2 (c) 15AB & 18 1 fH"ons. 1 C +ue , ra$ia)*o $e corpo negro e o efei"o fo"oel,"rico= 1A C molib$nio me"(lico "em $e absor'er ra$ia)*o com a fre+uncia mínima $e 158< & 18 1 s 91 an"es +ue ele emi"a um el,"ron $e sua superfície 'ia efei"o fo"oel,"rico. (a) Qual , a energia mínima necess(ria para pro$uFir esse efei"o= (b) Qual comprimen"o $e on$a $e ra$ia)*o fornecer( um fH"on com essa energia= (c) Se o molib$nio , irra$ia$o com luF com comprimen"o $e on$a $e 178 nm5 +ual , a possí'el energia cin,"ica m(&ima $os el,"rons emi"i$os= (a) E min @577 & 18 91< %2 (b) 7@ nm2 (c) E 120 15AA & 18 91; %. ! energia em e&cesso $o fH"on $e 178 nm , con'er"i$a na energia cin,"ica $o el,"ron emi"i$o. E c <5> & 18 91< %el,"ron. 1 !rrume em or$em crescen"e $e comprimento de onda5 os seguin"es "ipos $e fH"ons $e ra$ia)*o ele"romagn,"ica: on$as $e r($io5 ra$ia)*o infra'ermelha5 luF 'isí'el5 ra$ia)*o ul"ra'iole"a. Ra$ia)*o ul"ra'iole"a T luF 'isí'el T ra$ia)*o infra'ermelho T on$as $e r($io.
7 (a) ! ra$ia)*o infra'ermelha "em comprimen"o $e on$a no in"er'alo $e ;88 nm a 1 mm. Qual , a fre+uncia $a ra$ia)*o ;588 & 18 7 nm= (b) Licroon$as5 como as +ue s*o usa$as em ra$ares e para a+uecer comi$a em fornos $e microon$as5 "m comprimen"o $e on$a maior +ue > mm. Qual a fre+uncia $a ra$ia)*o $e >58 mm= (a) >5@ & 181B s912 (b) 158 & 1811 s91. > Ra$ia)*o γ emi"i$a pelo n0cleo $e um ("omo $e ferro @ "em comprimen"o $e on$a $e ;A pm. -alcule a energia $e um fH"on $essa ra$ia)*o γ . E = hν 2 75> & 18 91 %. B ?"iliFe a rela)*o $e De 6roglie para $e"erminar os comprimen"os $e on$a $os seguin"es obJe"os: (a) ?ma pessoa $e ; g es+uian$o a 8 mh2 (b) uma bala $e re'Hl'er $e 1858 g $e"ona$a a 78 ms2 (c) um ("omo $e lí"io mo'imen"an$o9se a 75 & 18 ms. λ = h/mv. (a) λ 5A & 18 9>@ m2 (b) λ 75A & 18 9 >B m2 (c) λ 75> & 18 91> m. ! 'eloci$a$e $e um el,"ron +ue , emi"i$o $e uma superfície me"(lica por um fH"on $e ra$ia)*o ele"romagn,"ica , 757 & 18 > m s91. (a) Qual , o comprimen"o $e on$e $esse el,"ron= (b) enhum el,"ron , emi"i$o $a superfície $o me"al a", +ue a fre+uncia $a ra$ia)*o alcance 1588 & 18 1 s91. Quan"a energia , re+ueri$a para remo'er um el,"ron $a superfície $o me"al= (c) ! +ue classe $e ra$ia)*o ele"romagn,"ica per"ence o fH"on= (a) >5> & 18 918 m2 (b) A5A> & 18 91< %2 (c) ? $is"an"e5 prH&imo a regi*o $e raios K. A E&pli+ue como a e&is"ncia $e espec"ro $e linhas , consis"en"e com a "eoria $e 6ohr sobre energias +uan"iFa$as para o el,"ron no ("omo $e hi$rognio. Quan$o aplica$a a ("omos5 a i$eia $e energias +uan"iFa$as significa +ue apenas cer"os 'alores $e ∆ E s*o permi"i$os. Es"es s*o represen"a$os pelas linhas no espec"ro $e emiss*o $e ("omos e&ci"a$os. @ Quan$o as seguin"es "ransi)4es ele"r#nicas ocorrem no hi$rognio5 a energia , emi"i$a ou absor'i$a= /a $e n B para n 72 /b $e uma Hrbi"a $e raio 7517 U para uma $e raio ;5B; U2 /c um el,"ron se Jun"a ao íon VW e fica no ní'el n >. /a Emi"i$a2 /b absor'i$a2 /c emi"i$a. ; ?"iliFan$o a E+ua)*o
E
=(−2,18 x 10−18 J )
( ) 1
2
n
5 calcule a energia $e um el,"ron no ("omo $e
hi$rognio +uan$o n 2 e +uan$o n A. -alcule o comprimen"o $e on$a $a ra$ia)*o libera$a +uan$o um el,"ron se mo'e $e n A para n 7. Essa linha es"( na regi*o 'isí'el $o espec"ro ele"romagn,"ico= Se a respos"a for sim5 +ual sua cor= E 2 – 5B & 18 91< %2 E 6 – 85A8A & 18 91< %2 ∆ E B5;B K 18 91< %2 λ B18 nm5 'isí'el5 'iole"a. < o$as as linhas $e emiss*o 'isí'eis obser'a$as por 6almer en'ol'iam nf 7. (a) E&pli+ue por +ue somen"e as linhas com nf 7 foram obser'a$as na regi*o $o 'isí'el $o espec"ro ele"romagn,"ico. (b) -alcules os comprimen"os $e on$a $as primeiras "rs linhas na s,rie $e 6almer – a+uelas cuJo ni >5 B e – e i$en"ifi+ue essas linhas no espec"ro $e emiss*o /'er figura $o espec"ro $e linhas $o a e V. (a) !penas linhas com nf 7 represen"am 'alores $e ∆ E e comprimen"os $e on$a +ue ficam na por)*o 'isí'el $o espec"ro. inhas com nf 1 "m comprimen"os $e on$a menores e linhas com n X 7 "m comprimen"os $e on$a maiores $o +ue a ra$ia)*o 'isí'el. (b) ni >5 nf 72 λ A5A & 18 9@ m2 essa , a linha 'ermelha a AA nm2 ni B5 nf 72 λ B5;A & 18 9@ m2 es"a , a linha aFul a B;A nm2 ni 5 nf 72 λ B5>B & 189@ m2 es"a , a linha 'iole"a a B>B nm. 18 De acor$o com o mo$elo $e 6ohr5 um el,"ron no es"a$o fun$amen"al $e um ("omo $e hi$rognio mo'e9se em Hrbi"a ao re$or $o n0cleo com um raio específico $e 85> U. a $escri)*o $o ("omo $e hi$rognio pela mecMnica +uMn"ica5 a $is"Mncia mais pro'('el $o el,"ron ao n0cleo , 85> U. Por +ue essas $uas afirma"i'as s*o $iferen"es= C mo$elo $e 6ohr afirma com 188Y $e cer"eFa +ue o el,"ron no hi$rognio po$e ser encon"ra$o a 85>U $o n0cleo. C mo$elo $a mecMnica +uMn"ica , um mo$elo es"a"ís"ico +ue afirma a probabili$a$e $e se encon"rar o el,"ron em cer"as regi4es em 'ol"a $o n0cleo. En+uan"o 85> U , o raio com a maior probabili$a$e5 essa probabili$a$e , sempre menor $o +ue 188Y.
11 Quan"os orbi"ais h( em uma subcama$a com (a) l 82 (b) l 72 (c) l 12 (d) l >. /a 12 /b 2 /c >2 /$ @. 17 Quais s*o os n0meros +uMn"icos5 principal e $e momen"um angular $o orbi"al5 para ca$a um $os seguin"es orbi"ais: (a) > p2 (b) d 2 (c) B 2 (d) A s= (a) n >5 l 12 (b) n 5 l 72 (c) n B5 l >2 /$ n A5 l 8. 1> Quan"os el,"rons no "o"al po$em ocupar (a) os orbi"ais B p2 (b) os orbi"ais > d 2 (c) o orbi"al 1 s2 (d) os orbi"ais B . (a) A2 (b) 182 (c) 72 (d) 1B. 1B Quan"os el,"rons po$em "er os seguin"es n0meros +uMn"icos em um ("omo= (a) n 75 l 12 (b) n B5 l 75 ml 972 (c) n 72 (d) n >5 l 75 ml W1. (a) seis2 (b) $ois2 (c) oi"o2 (d) $ois. 1 (a) Para n B5 +uais s*o os possí'eis 'alores $e l = /b Para l 75 +uais s*o os possí'eis 'alores $e ml = (a) n B5 l >5 75 15 82 (b) l 75 ml –75 –15 85 15 7. 1A D os 'alores num,ricos $e n e l correspon$en"es a ca$a uma $as seguin"es $esigna)4es: (a) > p2 (b) 7 s2 (c) B 2 (d) d . (a) > p: n >5 l 12 (b) 7 s: n 75 l 82 (c) B : n B5 l >2 (d) d : n 5 l 7. 1@ (a) Quais s*o as similari$a$es e $iferen)as en"re os orbi"ais 1 s e 7 s $o ("omo $e hi$rognio= (b) Em +ue sen"i$o um orbi"al 7 p "em car("er $irecional= -ompare as carac"erís"icas $irecionais $os orbi"ais p ! e d !79 "7 /is"o ,5 em +ual $ire)*o ou regi*o $o espa)o a $ensi$a$e $o el,"ron , concen"ra$a= (c) C +ue 'oc po$e $iFer sobre a $is"Mncia m,$ia $o n0cleo $e um el,"ron em um orbi"al 7 s +uan$o compara$a a um orbi"al > s= (d) Para o ("omo $e hi$rognio5 lis"e os seguin"es orbi"ais na or$em $ecrescen"e $e energia /ou seJa5 os mais es"('eis primeiro: B 5 A s5 >d 5 1 s5 7 p. (a) Cs orbi"ais 1 s e 7 s $o ("omo $e hi$rognio "m a mesma forma esf,rica "o"al5 mas o orbi"al 7 s "em uma e&"ens*o ra$ial maior e um nH a mais $o +ue o orbi"al 1 s. (b) ?m 0nico orbi"al 7 p , $irecional em +ue sua $ensi$a$e $e el,"ron , concen"ra$a ao longo $e um $os "rs ei&os car"esianos $o ("omo. C orbi"al d !79 "7 "em $ensi$a$e $e el,"ron ao longo $os ei&os ! e "5 en+uan"o o orbi"al p ! "em $ensi$a$e somen"e ao longo $o ei&o !. (c) ! $is"Mncia m,$ia $e um el,"ron ao n0cleo em um orbi"al > s , maior $o +ue para um el,"ron em um orbi"al 7 s. (d) 1 s T 7 p T >d T B T A s. 1; Para cer"o 'alor $o n0mero +uMn"ico principal5 n5 como as energias $os subní'eis s5 p5 d e 'ariam para (a) hi$rognio2 (b) um ("omo poliele"r#nico= (a) No átomo de hidrogênio, orbitais com o mesmo número quântico principal, n, têm a mesma energia. (b) Em um átomo com muitos elétrons (átomo polieletrônico), para um dado alor de n, a energia do orbital aumenta com o aumento do alor de l! s " p " d " f . 1< /a Quais s*o os possí'eis 'alores $o n0mero +uMn"ico $e spin $o el,"ron= (b) Que pe)a $e e+uipamen"o e&perimen"al po$e ser u"iliFa$a para $is"inguir os el,"rons +ue "enham 'alores $iferen"es $o n0mero +uMn"ico $e spin $e el,"ron= (c) Dois el,"rons em um ("omo ocupam o orbi"al 1 s. Qual gran$eFa $e'e ser $iferen"e para os $ois el,"rons= Que princípio go'erna a respos"a a essa pergun"a= (a) W Z 5 – Z 2 (b) um ím* com for"e campo magn,"ico n*o homogneo2 (c) eles $e'em "er 'alores $e ms $iferen"es2 o princípio $e e&clus*o $e Pauli. 78 (a) C +ue cada +ua$rícula em uma configura)*o $e +ua$rículas represen"a= (b) Que gran$eFa , represen"a$a pelo sen"i$o /para cima ou para bai&o $as se"as em uma configura)*o $e +ua$rículas= (c) ! regra $e Vun$ , necess(ria para se escre'er a configura)*o ele"r#nica $o berílio= E&pli+ue. (a) -a$a +ua$rícula represen"a um orbi"al2 (b) C spin $o el,"ron , represen"a$o pelo sen"i$o $as semiflechas2 (c) *o. o 6e5 n*o h( el,"rons nos subní'eis +ue "m orbi"ais $egenera$os5 $e forma +ue a regra $e Vun$ n*o , usa$a. 71 Cs elemen"os Ga5 Ge5 !s5 Se e 6r ficam no mesmo perío$o na abela PeriH$ica. Escre'a a configura)*o ele"r#nica espera$a para o es"a$o fun$amen"al $os ("omos $es"es elemen"os5 e pre$iga +uan"os el,"rons $esemparelha$os5 se e&is"irem5 ca$a elemen"o "er(. Ga [!r\ > d 18B s7B p15 um el,"ron
$esemparelha$o2 Ge [!r\ >$ 18B s2B p75 $ois el,"rons $esemparelha$os2 s [!r\ > d 18B s7B p>5 "rs el,"rons $esemparelha$os2 !e [!r\ > d 18B s7B pB5 $ois el,"rons $esemparelha$os2 "r [!r\#d 18B s7B p5 um el,"ron $esemparelha$o. 77 Escre'a as configura)4es ele"r#nicas con$ensa$as para os seguin"es ("omos5 usan$o as abre'ia"uras $e n0cleo $e g(s nobre apropria$as: (a) -s2 (b) i2 (c) Se2 (d) -$2 (e) !c2 (f) Pb. (a) -s5 [Ke\A s12 (b) i5 [!r\B s7>d ;2 (c) Se5 [!r\B s7>d 18B pB2 (d) -$5 []r\ s7Bd 182 (e) !c5 [Rn\@ s7Ad 12 (f) Pb5 [Ke\A s7B 1Bd 18A p7. 7> ! massa $e um ("omo $e berílio , 158 & 18 97A g. Quan"os ("omos $e berílio es"*o presen"es es"*o presen"es em 85718 g $e um filme $e berílio usa$o como Janela $e um "u$o $e raios K= 15B & 1877 ("omos 7B D o n0mero $e prH"ons5 nu"rons e el,"rons $e um ("omo $e (a) "rí"io5 >V2 (b) A8-o2 (c) 1AC2 (d) 78BPb. (a) 1 prH"on5 7 nu"rons e 1 el,"ron2 (b) 7@ prH"ons5 >> nu"rons e 7@ el,"rons2 (c) ; prH"ons5 ; nu"rons e ; el,"rons2 (d) ;7 prH"ons5 177 nu"rons e ;7 el,"rons. #bs$ Is%topo$ um $e $ois ou mais ("omos +ue "em o mesmo n0mero a"#mico5 mas $iferen"es massas a"#micas. E&emplo: 1V5 7V e >V s*o "o$os isH"opos $o hi$rognio. 7 I$en"ifi+ue o isH"opo +ue "em ("omos com (a) A> nu"rons5 B; prH"ons e B; el,"rons2 (b) BA nu"rons5 >A prH"ons e > el,"rons2 (c) A nu"rons5 prH"ons e el,"rons. (a) 111-$2 (b) ;7]r2 (c) 116. 7A (a) Quais carac"erís"icas "m em comum os ("omos $e 17-5 1>- e 1B-= (b) Em +ue eles s*o $iferen"es= /-onsi$ere os n0meros $e ca$a "ipo $e par"ícula suba"#mica. /a o$os "m A prH"ons e A el,"rons. /b Eles "m $iferen"es n0meros $e nu"rons: um ("omo $e 17- "em A nu"rons5 um ("omo $e 1>- "em @ nu"rons e um ("omo $e 1B- "em ; nu"rons. 7@ D o nome $os elemen"os: (a) i& (b) Ga2 (c) Ke2 (d) ]. Escre'a o símbolo $os elemen"os: (e) c($mio2 (f) cr#mio2 (g) an"im#nio. erifi+ue seus n0meros $e grupo na abela PeriH$ica e i$en"ifi+ue ca$a um como me"al5 n*o me"al e me"aloi$e /semime"al. (a) lí"io5 me"al $o Grupo I2 (b) g(lio5 me"al $o Grupo 1>2 (c) &en#nio5 n*o me"al $o Grupo 1;2 (d) po"(ssio5 me"al $o Grupo I2 (e) -$5 me"al $o Grupo 172 (f) -r5 me"al $o grupo A2 (g) Sb5 me"aloi$e ou semime"al $o Grupo 1. 7; Des"a+ue "rs proprie$a$es físicas +ue s*o "ípicas $os (a) me"ais2 (b) n*o me"ais. (a) os me"ais s*o male('eis5 con$uFem ele"rici$a$e e "m brilho. (b) os n*o me"ais n*o s*o male('eis ou $0c"eis5 nem con$uFem ele"rici$a$e. 7< C +ue se en"en$e por (a) um compos"o i#nico e (b) um compos"o molecular= Quais s*o as proprie$a$es "ípicas $as $uas classes $e compos"os= (a) ?m compos"o i#nico , fei"o por íons5 e&: a-l2 (b) ?m compos"o molecular , cons"i"uí$o $e mol,culas5 e&: sacarose ou a)0car. >8 Es"abele)a se os seguin"es elemen"os es"*o ou n*o propensos a formar um c("ion ou Mnion e escre'a a fHrmula para o íon: (a) en&ofre2 (b) po"(ssio2 (c) es"r#ncio2 (d) cloro. (a) En&ofre , um n*o me"al $o Grupo 1A e formar( o íon S 792 (b) Po"(ssio , um me"al $o Grupo 1 e formar( íons ] W2 (c) Es"r#ncio , um me"al $o Grupo 7 e formar( íons Sr 7W2 (d) -loro , um n*o me"al $o Grupo 1@ e formar( íons -l 9. >1 Quan"os prH"ons5 nu"rons e el,"rons es"*o presen"es em (a) 7VW2 (b) <6e7W2 (c) ;86r 92 (d) >7S79. (a) 7VW "em 1 prH"on5 1 nu"ron e nenhum el,"ron. (b) <6e7W "em B prH"ons5 nu"rons e 7 el,"rons. (c) ;86r 9 "em > prH"ons5 B nu"rons e >A el,"rons. (d) >7S79 "em 1A prH"ons5 1A nu"rons e 1; el,"rons. >7 Escre'a a fHrmula $e um compos"o forma$o pela combina)*o $e (a) !l e S2 (b) a e C2 (c) Lg e S2 (d) 6a e I. (a) íons !l>W e íons S 795 !l7S>2 (b) íons aW5 íons C795 a7C2 (c) íons Lg7W5 íons S 795 LgS2 (d) íons 6a7W5 íons I 95 6aI7. >> D o es"a$o $e o&i$a)*o mais comum para os seguin"es elemen"os: (a) me"ais alcalinos2 (b) o&ignio encon"ra$o em compos"os2 (c) halognio. (a) W12 (b) 972 (c) 91.
>B Qual , o n0mero $e o&i$a)*o posi"i'o m$!imo espera$o para os seguin"es elemen"os: (a) Hsmio2 (b) "ungs"nio2 (c) boro2 (d) cloro= (a) W;2 (b) WA2 (c) W>2 (d) W@. > Pre'eJa o n0mero $e el,"rons $e 'alncia presen"e em ca$a um $os seguin"es ("omos (a) P2 (b) !l2 (c) e2 (d) e. (a) 2 (b) >2 (c) A2 (d) ;. >A Quais elemen"os em ca$a um $os seguin"es conJun"os "m a energia $e ioniFa)*o mais al"a= (a) fHsforo5 arsnio5 an"im#nio2 (b) c($mio5 rH$io5 molib$nio2 (c) po"(ssio5 c(lcio5 g(lio. (a) P2 (b) -$2 (c) -a. >@ -olo+ue os seguin"es íons em or$em crescen"e $e raio i#nico: e 795 C795 Se795 S79. C79 T S79 T Se79 T e79. >; Qual elemen"o "em a maior afini$a$e ele"r#nica: /a o&ignio2 /b ni"rognio2 /c fl0or2 /$ cloro. /$ -l. >< Descre'a as $iferen)as en"re a liga)*o co'alen"e e i#nica. B8 Por +ue Len$elee' $ei&ou lacunas em sua primeira 'ers*o $a "abela periH$ica= -omo ele pre'iu as proprie$a$es $os elemen"os +ue per"enciam 3+uelas lacunas= Len$elee' colocou elemen"os com proprie$a$es +uímicas físicas similares $en"ro $e uma família ou coluna $a "abela. Para os elemen"os n*o conheci$os5 ele $ei&ou espa)os em branco. Ele pre'iu proprie$a$es para os Nespa)os em brancoO com base nas proprie$a$es $e ou"ros elemen"os na família e em ca$a la$o. B1 (a) C +ue significa o "ermo car%a nuclear eetiva= (b) De +ue forma a carga nuclear efe"i'a sofri$a pelos el,"rons $e 'alncia $e um ("omo 'aria in$o $a es+uer$a para a $irei"a em um perío$o $a "abela periH$ica= (a) &ar%a nuclear eetiva5 ' ef 5 , uma represen"a)*o $o campo el,"rico m,$io sofri$o por um 0nico el,"ron. ^ o ambien"e $e m,$ia cria$o pelo n0cleo e os ou"ros el,"rons na mol,cula5 e&presso como uma carga posi"i'a lí+ui$a no n0cleo. (b) Da es+uer$a para a $irei"a em um perío$o5 a carga nuclear efe"i'a aumen"a. B7 Qual sofrer( a maior carga nuclear efe"i'a5 os el,"rons no ní'el n > em !r ou os $o ní'el n > em ]r= Qual ser( o mais prH&imo $o n0cleo= E&pli+ue. Cs el,"rons n > em ]r sofrem uma carga nuclear efe"i'a maior e conse+uen"emen"e "m maior probabili$a$e $e es"ar per"o $o n0cleo. B> (a) Por +ue os raios $e íons isoele"r#nicos $iminuem com carga nuclear crescen"e= /b Qual sofre a maior carga nuclear efe"i'a5 um el,"ron 7 p em 95 um el,"ron 7 p em e5 ou um el,"ron 7 p em aW= (a) -omo o n0mero $e el,"rons em uma s,rie isoele"r#nica , o mesmo5 os efei"os $e repuls*o e $e blin$agem s*o normalmen"e similares para as $iferen"es par"ículas. _ me$i$a +ue ' aumen"a5 os el,"rons $e 'alncia s*o mais for"emen"e a"raí$os pelo n'cleo e o "amanho $a par"ícula $iminui. (b) ?m el,"ron 7 p em aW. BB (a) Por +ue as energias $e ioniFa)*o s*o sempre gran$eFas posi"i'as= (b) Por +ue "em maior energia $e ioniFa)*o $o +ue C= (c) Por +ue a segun$a energia $e ioniFa)*o $e um ("omo , sempre maior +ue sua primeira energia $e ioniFa)*o= (a) De acor$o com a lei $e -oulomb5 a energia $e um el,"ron em um ("omo , nega"i'a. Para aumen"ar a energia $o el,"ron e remo'9lo $o ("omo5 a energia $e'e ser a$iciona$a ao ("omo. ! energia $e ioniFa)*o5 ∆ E para es"e processo5 , posi"i'a. (b) "em uma primeira energia $e ioniFa)*o maior +ue C por+u "em ' ef maior e os el,"rons mais e&"ernos em ambos os elemen"os es"*o apro&ima$amen"e 3 mesma $is"Mncia $o n0cleo. (c) ! segun$a energia $e ioniFa)*o $e um elemen"o , maior $o +ue a primeira por+ue mais energia , necess(ria para superar ' ef maior $o c("ion 1W $o +ue a $o ("omo neu"ro. B (a) Qual , a rela)*o geral en"re o "amanho $e um ("omo e sua primeira energia $e ioniFa)*o= (b) Qual elemen"o na "abela periH$ica "em a maior energia $e ioniFa)*o= E +ual "em a menor= (a) Quan"o menor o ("omo5 maior sua primeira energia $e ioniFa)*o /$os elemen"os n*o ra$ioa"i'os. (b) Ve "em a maior e -s "em a menor primeira energia $e ioniFa)*o.
BA Escre'a a configura)*o ele"r#nica para /a o íon $e -o 7W e /b o íon $o In W. Quan"os el,"rons $esemparelha$os ca$a um con",m= /a -o7W5 [!r\>d @5 > el,"rons $esemparelha$os2 /b In W5 []r\ s7Bd 185 8 el,"ron $esemparelha$o. B@ !o reagir com o cloro5 o elemen"o po"(ssio per$e somen"e um el,"ron por ("omo5 ao passo +ue o c(lcio per$e $ois. E&pli+ue esse fa"o em "ermos $e consi$era)4es $e energia. ] per$e um 0nico el,"ron $e 'alncia5 en+uan"o -a per$e $ois el,"rons para conseguir um oc"e"o comple"o. ! remo)*o $e um el,"ron $o cerne $e ] W ou $e -a 7W seria energe"icamen"e $esfa'or('el por+ue os el,"rons mais in"ernos s*o es"abiliFa$os por uma for"e a"ra)*o ele"ros"("ica pelo n0cleo. Lesmo uma gran$e energia $e re$e n*o , suficien"e para promo'er a remo)*o $e um el,"ron mais in"erno. B; (a) Defina o "ermo ener%ia de rede. (b) Quais fa"ores go'ernam a magni"u$e $a energia $e re$e $e um compos"o i#nico= (a) Ener%ia de rede , a energia necess(ria para separar "o"almen"e um mol $e compos"o i#nico sHli$o em seus íons gasosos. (b) ! or$em $e gran$eFa $a energia $e re$e $epen$e $as or$ens $e gran$eFa $as cargas $os $ois íons5 seus raios e o arranJo $e íons na re$e. B< ecessi"a9se $e energia para remo'er $ois el,"rons $o -a para formar -a 7W e "amb,m para a$icionar $ois el,"rons em C para formar C 79. Por +ue5 en"*o5 -aC , es"('el em rela)*o aos elemen"os li'res= ! gran$e energia a"ra"i'a en"re -a 7W e C7– con"rariamen"e carrega$os mais $o +ue compensa a energia necess(ria para formar -a 7W e C7– a par"ir $os ("omos neu"ros. 8 Descre'a polari$a$e na liga)*o +uímica. 1 Para ca$a par5 $e"ermine +ual compos"o "em liga)4es com maior car("er i#nico: (a) V-l ou VI2 (b) -VB ou -B2 (c) -C7 ou -S7. (a) V-l2 (b) -B2 (c) -C7. 7 De"ermine o n0mero $e o&i$a)*o $o elemen"o em i"(lico nos seguin"es compos"os: (a) V7( C>2 (b) )7C>2 (c) * V>2 (d) * 7C>2 (e) ( C>2 (f) V > + C>2 e "amb,m para ca$a íon: (g) , C>92 () &r CB792 (i) - C7W2 () )r CB92 (*) , C79. (a) WB2 (b) W>2 (c) 9>2 (d) W>2 (e) WA2 (f) W>2 (g) W2 () WA2 (i) WB2 () W@2 (*) W>. > luore"o $e sH$io e clore"o $e sH$io cris"aliFa9se ambos no mesmo "ipo $e es"ru"ura. Qual 'oc in$icaria como "en$o a maior energia $e re$e5 a ou a-l= luore"o $e sH$io5 por+ue a energia $e re$e , in'ersamen"e proporcional 3 $is"Mncia en"re os íons e o íon fluore"o , menor +ue o íon clore"o. B E&pli+ue por +ue a energia $e re$e $o H&i$o $e magn,sio />.;8 % mol 91 , maior +ue a $o H&i$o $e b(rio />.11B % mol 915 saben$o9se +ue eles "m arranJos $e íons similares no re"ículo cris"alino. Lg7W , menor. Escre'a a es"ru"ura $e ewis $e: (a) --lB2 (b) --l7C2 (c) C2 (d) >2 (e) clore"o $e am#nio2 (f) fosfe"o $e po"(ssio2 (g) hipoclori"o $e sH$io. Cl Cl
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A C naf"aleno "em fHrmula - 18V;. ^ similar ao benFeno5 mas "em $ois an,is $e seis membros +ue compar"ilham uma liga)*o -9-. ! conec"i'i$a$e , mos"ra$a abai&o. -omple"e a es"ru"ura $esenhan$o as liga)4es m0l"iplas +ue sa"isfa)am a regra $o oc"e"o para ca$a ("omo $e carbono. Es"ru"uras $e ressonMncia s*o possí'eis. Desenhem "an"as +uan"as 'oc possa encon"rar.
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@ Selecione $e ca$a um $os seguin"es pares $e es"ru"uras $e ewis5 a+uela +ue , mais fa'or('el para faFer a con"ribui)*o $ominan"e para o híbri$o $e ressonMncia. E&pli+ue a sua sele)*o. a) b)
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F
C
/a !s cargas formais em Ke e s*o 8 na primeira es"ru"ura2 na segun$a es"ru"ura5 Ke "em 915 um , igual a 8 e ou"ro , igual a W1. ! primeira es"ru"ura , fa'oreci$a pelas cargas formais. /b a primeira es"ru"ura5 "o$os os ("omos "m cargas formais 82 na segun$a5 um o&ignio "em uma carga formal $e W1 e ou"ro $e 91. ! primeira es"ru"ura , preferi$a. ; Escre'a a es"ru"ura $e ewis e $ o n0mero $e pares isola$os sobre o &en#nio5 o ("omo cen"ral5 $os seguin"es compos"os: (a) KeC72 (b) KeB2 (c) KeCB. Q C Q
Ke
Q Q
7 pares isola$os
Ke
Q
Q 7 pares isola$os
Q Q
C
Q
Ke Q
1 pares isola$os
< !rranJe os c("ions Rb W5 6e7W e Sr 7W em or$em crescen"e $e po$er polariFan"e. D uma e&plica)*o $e seu arranJo. RbW T Sr 7W T 6e7W2 o po$er $e polariFar cresce com o aumen"o $a carga e com a $iminui)*o $o raio. A8 !rranJe os íons -l 95 6r 95 >9 e C79 em or$em crescen"e $e polariFabili$a$e5 $an$o as raF4es $e suas $ecis4es. C79 T >9 T -l9 T 6r 92 a polariFabili$a$e cresce com o aumen"o $o "amanho $o íon. A1 Para ca$a par5 $e"ermine +ual compos"o "em liga)4es com maior car("er i#nico: (a) V-l ou VI2 (b) -VB ou -B2 (c) -C7 ou -S7. (a) V-l2 (b) -B2 (c) -C7. A7 ?san$o seu conhecimen"o sobre es"ru"uras $e ewis5 pre'eJa +uais $as seguin"es mol,culas ou íons $e'er*o "er o mais longo comprimen"o para a liga)*o in$ica$a: (a) a liga)*o -9C em -C5 -C 7 ou -C>792 (b) a liga)*o S9C em SC 75 SC > ou SC >792 (c) a liga)*o -9 em V-5 -V 7 V ou -V> V7. (a) -C >792 (b) SC >792 (c) -V> V7. A> i"rognio5 fHsforo5 o&ignio e en&ofre e&is"em como 75 PB "e"ra,$rico5 C 7 e mol,culas cíclicas $e S ;. RacionaliFe em "ermos $as habili$a$es $os ("omos $e formar $iferen"es "ipos $e liga)4es. an"o P como S "em um ("omo gran$e +ue , menos capaF $e formar liga)4es m0l"iplas com ou"ro ("omo $o mesmo "ipo5 $iferen"e $os ("omos pe+uenos e C. o$as as liga)4es em P B e S ; s*o liga)4es simples5 en+uan"o +ue 7 "em uma liga)*o "ripla e C 7 uma liga)*o $upla. AB (a) Qual , a forma $a mol,cula $e clorofHrmio5 -V-l >= (b) Quan"os Mngulos $e liga)*o V9-9-l $iferen"es e&is"em nes"a mol,cula= (c) Quais os 'alores espera$os para os Mngulos $a liga)*o V9-9-l= (a) "e"ra,$rica2 (b) uma2 (c) 18<5o. A (a) Qual , a forma $o íon ni"r#nio5 C 7W= (b) Qual , o Mngulo $e liga)*o C99C= (a) linear2 (b) 1;8o.
AA (a) Qual , a forma $o íon carbona"o5 -C >79= (b) Quan"os Mngulos $iferen"es C9-9C e&is"em nes"a mol,cula= (c) Quais s*o os 'alores espera$os para os Mngulos C9-9C= (a) "rigonal planar2 (b) uma2 (c) 178o. A@ ?"iliFan$o as es"ru"uras $e ewis e a "eoria RPE-5 pre'eJa a forma $e ca$a uma $as seguin"es esp,cies: (a) "e"raclore"o $e en&ofre2 (b) "riclore"o $e io$o2 (c) I B92 (d) "riH&i$o $e &en#nio. D a $esigna)*o !K nEm $o mo$elo RPE- em ca$a caso. Desenhe as formas es"ru"urais. (a) gangorra5 !KBE2 (b) forma 5 !K >E72 (c) +ua$ra$o planar5 !K BE72 (d) pirMmi$e "rigonal5 !K >E. A; Pre'eJa a forma molecular e os Mngulos $e liga)*o para ca$a um $os seguin"es casos: (a) I>92 (b) I>2 (c) ICB92 (d) eA. D a $esigna)*o !KnEm $o mo$elo RPE- em ca$a caso. Desenhe as formas es"ru"urais. (a) linear5 1;8 o5 !K7E>2 (b) forma 5 $uas a <8 o e uma a 1;8 o5 !K>E72 (c) "e"ra,$rica5 18<5 o5 !KB2 (d) oc"a,$rica5 <8 o e 1;8o5 !KA. A< Escre'a as es"ru"uras $e ewis e a fHrmula RPE-5 in$ican$o a forma5 e pre'eJa apro&ima$amen"e os Mngulos $e liga)*o para (a) ->-l2 (b) GaI>2 /c KeC B2 /$ -V >9. D a $esigna)*o !K nEm $o mo$elo RPE- em ca$a caso. (a) "e"ra,$rica5 "o$os os Mngulos $e liga)*o 18<5 o5 !KB2 (b) "rigonal planar5 Mngulos $e liga)*o $e apro&ima$amen"e 178 o5 !K>2 (c) pirMmi$e +ua$ra$a5 C9Ke9 com Mngulos $e <8 o e 9 Ke9 com Mngulos $e <8 o e 1;8o5 !KE2 (d) pirMmi$e "rigonal5 Mngulos um pouco menores +ue 18<5 o5 !K>E. @8 Escre'a as es"ru"uras $e ewis e pre'eJa se as seguin"es mol,culas s*o polares ou apolares /n*o polares: (a) -V7-l72 (b) --lB2 (c) -S72 (d) SB. !s mol,culas /a e /$ ser*o polares e /b e /c ser*o apolares. @1 Lui"as mol,culas orgMnicas s*o apolares ou fracamen"e polares. Pre'eJa se as seguin"es mol,culas se compor"am como polares ou apolares: (a) - AVA /benFeno2 (b) -V >CV /me"anol2 (c) V 7-C /formal$eí$o5 u"iliFa$o em solu)4es a+uosas para preser'ar esp,cies biolHgicas. (a) apolar2 (b) polar2 (c) polar. @7 D as orien"a)4es rela"i'as $os seguin"es orbi"ais: (a) sp>2 (b) sp2 (c) sp>$72 (d) sp7. (a) 18<5o2 (b) 1;8 o2 (c) <8o e 1;8o2 /$ 178 o. @> !s orien"a)4es rela"i'as $as liga)4es ao ("omo cen"ral $e uma mol,cula +ue n*o possui pares isola$os $e el,"rons po$em ser +ual+uer uma $as lis"a$as a seguir. Qual , a hibri$iFa)*o $os orbi"ais u"iliFa$as por ca$a ("omo cen"ral para seus pares $e liga)*o: (a) "e"ra,$rica2 (b) bipirMmi$e "rigonal2 (c) oc"a,$rica2 (d) linear= @B D a hibri$iFa)*o $o ("omo em negri"o $as seguin"es mol,culas: /a !B2 /b "-l>2 /c +V>2 /$ /-V>7"e. Dica: pares isola$os ocupam orbi"ais híbri$os $e maneira mui"o similar aos el,"rons ligan"es. (a) sp>d 2 (b) sp72 (c) sp>2 (d) sp. @ Desenhe um $iagrama $e ní'eis $e energia $e orbi"al molecular e $e"ermine a or$em $e liga)*o espera$a para ca$a uma $as seguin"es esp,cies: (a) i72 (b) i7W2 (c) i79. Es"abele)a se ca$a mol,cula ou íon "er( car("er paramagn,"ico ou $iamagn,"ico. Se for paramagn,"ico5 fornecer o n0mero $e el,"rons $esemparelha$os. (a) C 15 $iamagn,"ico2 (b) C Z5 paramagn,"ico2 (c) C Z5 paramagn,"ico. @A (a) -om base na configura)*o $a mol,cula neu"ra C 75 escre'a a configura)*o $o orbi"al molecular $as 'alncias $os orbi"ais moleculares para /1 C 792 /7 C 7W2 /> C 779. (b) orne)a a or$em $e liga)*o espera$a para ca$a esp,cie. (c) Quais $essas esp,cies s*o paramagn,"icas5 se "i'er alguma= (d) ^ o orbi"al $e mais al"a energia +ue con",m um el,"ron com car("er σ ou π. (a) a)a2 (b) /1 152 /7 752 /> 1. (c) /1 e /7 s*o paramagn,"icos5 com um el,"ron $esemparelha$o ca$a. (d) π nos "rs casos. ,,) ?"iliFan$o a "eoria $o orbi"al molecular5 e&pli+ue por +ue a energia $e liga)*o /$upla n*o ,
e+ui'alen"e ao $obro $a energia $e liga)*o 9 /simples. ?ma liga)*o $upla , compos"a $e uma liga)*o σ e uma π5 en+uan"o +ue uma liga)*o simples 9 , uma liga)*o σ. !s liga)4es π comumen"e "m energias mais al"as +ue as liga)4es σ por+ue seus orbi"ais se sobrep4em menos efe"i'amen"e +ue as liga)4es σ5 ou seJa5 s*o mais fracas.
@; (a) Desenhe o $iagrama $e ní'eis $e energia $o orbi"al molecular para 7 e nomeie os ní'eis $e energia conforme o "ipo $e orbi"al $o +ual ele pro'em5 se eles s*o ou n*o orbi"ais σ e π5 e se s*o ligan"es ou an"iligan"es. (b) C íon $ia"#mico he"eronuclear - 9 "em uma es"ru"ura orbi"al similar a $o 7. -omo o fa"o $o - "er $iferen"e ele"ronega"i'i$a$e +ue o afe"ar( o $iagrama $e ní'eis $e energia +uan$o compara$o com o $o 7= ?"iliFan$o es"a informa)*o5 $esenhe o $iagrama $os ní'eis $e energia para - 9. (c) Cs el,"rons "er*o uma maior probabili$a$e $e es"ar per"o $o - ou $o = Por +u= (a) a)a2 (b) C ("omo $e ni"rognio , mais ele"ronega"i'o2 en"*o seus orbi"ais "er*o energias mais bai&as +ue os $o ("omo $e -. -omo , mais ele"ronega"i'o5 "o$os os orbi"ais ligan"es es"ar*o mais prH&imos em energia a +ue a - e "o$os os orbi"ais an"iligan"es es"ar*o mais prH&imos em energia a - $o +ue a . (c) Cs el,"rons em orbi"ais ligan"es "m uma probabili$a$e maior $e es"arem em por+ue , o ("omo mais ele"ronega"i'o e seus orbi"ais "m energias mais bai&as. @< Defina ordem de li%ação e +ual o seu efei"o sobre: (a) comprimen"o $a liga)*o2 (b) energia $a liga)*o e (c) fre+uncias $e 'ibra)4es. ;8 C sH$io , uma subs"Mncia al"amen"e male('el5 en+uan"o o clore"o $e sH$io n*o ,. E&pli+ue essa $iferen)a nas proprie$a$es. # s$dio é metálico% cada átomo está ligado a muitos outros. &uando a rede
metálica é distorcida, muitas liga'es permanecem intactas. No Nal as *or'as iônicas s+o *ortes, e os ons est+o arran-ados em redes muito regulares. s *or'as iônicas tendem a ser quebradas ao longo de determinados planos de cliagem no s$lido, e a substância n+o suporta muita distor'+o antes de quebrar.
;1 ! pra"a "em as mais al"as con$u"i'i$a$es el,"rica e ",rmica en"re "o$os os me"ais. -omo o mo$elo $e mar $e el,"ron po$e e&plic(9las= No modelo de mar de elétrons, os elétrons moimentam/se na rede metálica, enquanto os átomos de prata permanecem mais ou menos 01os na posi'+o. 2ob a in3uência de um potencial aplicado, os elétrons est+o lires para moimentar/se por toda a estrutura, dando origem 4 condutiidade térmica e elétrica.
;7 De acor$o com a "eoria $e ban$a5 como os isolan"es $iferem $os con$u"ores= -omo os semicon$u"ores $iferem $os con$u"ores= 5e acordo com a teoria de banda, um isolante tem as bandas de energia
que est+o completamente preenchidas ou completamente a6ias, com uma distância de energia grande entre as bandas cheias e a6ias. 7m condutor tem bandas de energia parcialmente preenchidas. 7m semicondutor tem banda de energia preenchida ou parcialmente preenchida separada por uma pequena distância de energia de uma banda a6ia ou quase a6ia.
;> Defina o "ermo li%a. Dis"inga en"re ligas $e solu)*o e ligas he"erogneas. 7ma liga contém átomos de
mais de um elemento e tem as propriedades de um metal. Em uma liga de solução os componentes est+o aleatoriamente dispersos. Em uma liga heterogênea os componentes n+o est+o uni*ormemente dispersos e podem ser distinguidos no nel macrosc$pico.
;B I$en"ifi+ue os "ipos $e for)as in"ermoleculares +ue possam surgir en"re as mol,culas $as seguin"es subs"Mncias: (a) -l 72 (b) V-l2 (c) -AVA2 (d) -AV-l. (a) or)as $e on$on2 (b) for)as $ipolo9$ipolo5 for)as $e on$on2 (c) for)as $e on$on2 (d) for)as $ipolo9$ipolo5 for)as $e on$on. ; Para +uais $as seguin"es mol,culas as in"era)4es $ipolo9$ipolo ser*o impor"an"es: (a) -V B2 (b) -V >-l2 (c) -V7-l75 (d) -V-l>5 (e) --lB. /b5 /c e /$. ;A Quais $as seguin"es mol,culas pro'a'elmen"e formam liga)4es $e hi$rognio: /a V2 /b -V B2 /c V >2 /$ -V>CV. /a2 /c2 /$. ;@ Sugira5 $an$o raF4es5 +ual subs"Mncia5 em ca$a par5 "em pro'a'elmen"e "em o pon"o $e fus*o mais al"o /as es"ru"uras $e ewis po$er*o aJu$ar em seus argumen"os: /a - 7VC-7V /,"er $ie"ílico ou - BV
CV. (a) 6u"anol5 pois a liga)*o $e hi$rognio es"( presen"e somen"e no bu"anol. (b) V5 a liga)*o $e hi$rognio es"( presen"e em V5 mas n*o significa"i'amen"e em V-l. (c) V7C5 "em a liga)*o $e hi$rognio mais for"e.
;; Embora V-l e V 7SCB "enham proprie$a$es mui"o $iferen"es como subs"Mncias puras5 suas solu)4es a+uosas possuem proprie$a$es comuns. Relacione algumas proprie$a$es gerais $essas solu)4es e e&pli+ue seu compor"amen"o comum em "ermos $e esp,cies presen"es. s solu'es de 8l e 8 92#: condu6em eletricidade, têm sabor a6edo, mudam a cor do papel de tornassol ermelho (s+o ácidas), neutrali6am as solu'es de bases e reagem com metais atios para *ormar 8 9(g). s solu'es de 8l e de 892#: têm essas propriedades em comum porque ambos os compostos s+o *ortemente ácidos. ;sto é, ambos dissociam/se completamente em 8 9# para *ormar 8 (aq) e um ânion. (82#: n+o está completamente dissociado, mas a primeira etapa de dissocia'+o para 892#: é completa.) presen'a de ons possibilita que as solu'es condu6am eletricidade% a presen'a de 8 (aq) acima de >1 >? molAB e1plica todas as outras propriedades relacionadas. <
=
<
=@
;< (a) Qual , a $iferen)a en"re as $efini)4es $e um (ci$o $e !rrhenius e $e 6r`ns"e$9owr= (b) V >/ % e o V-l/ % reagem para formar o sHli$o i#nico V B-l/ s. Qual subs"Mncia , o (ci$o e a base $e 6r`ns"e$9 owr nessa rea)*o= (a) de0ni'+o de rrhenius de um ácido está restrita 4s solu'es aquosas% a de0ni'+o de CrDnsted=BorF aplica/se a qualquer estado *sico. (b) 8l é um ácido de CrDnsted/BorF% N8G é uma base de CrDnsted=BorF.
<8 D a base conJuga$a $os seguin"es (ci$os $e 6r`ns"e$9owr: (a) V 7SC>2 (b) V- 7V>C72 (c) V 7!sCB92 (d) VBW. (a) 82#G %(b) 98G#9 %(c) 8s#: %(d) N8G. =
=
9=
<1 (a) Qual , o significa$o $o "ermo au"o ioniFa)*o= (b) E&pli+ue por +ue (gua pura , uma m( con$u"ora $e ele"rici$a$e. (c) DiF9se +ue uma solu)*o a+uosa , (ci$a. C +ue significa essa $eclara)*o= (a) auto-
ionização é a ioni6a'+o de uma molécula neutra em um ânion e um cátion. e1press+o de equilbrio para a auto/ioni6a'+o da água é 89#(l) 8 (aq)<#8 (aq). (b) água pura é um <
=
condutor de eletricidade ruim porque ela contém poucos ons. (c) 2e uma solu'+o *or ácida, ela contém mais ons 8 do que #8 . <
=
<7 -alcula [VW\ para ca$a uma $as seguin"es solu)4es5 e in$i+ue se a solu)*o , (ci$a5 b(sica ou neu"ra: (a) [CV9\ 858888 mol 912 (b) [CV 9\ >57 & 18 9< mol 912 /c uma solu)*o na +ual [CV 9\ , cem 'eFes maior +ue [VW\. (a) [V W\ 7 & 18 –18 mol 915 b(sica2 (b) [V W\ >51 & 18 –A mol 915 (ci$a2 (c) [V W\ 158 & 18 –; mol 915 b(sica. <> C pV m,$io normal $o sangue ar"erial , @5B8. ! "empera"ura normal $o corpo , >A 8-5 w 75B & 18 91B. -alcule [V W\ e [CV9\ para o sangue a essa "empera"ura. [VW\ B58 & 18 –; mol 912 [CV – \ A58 & 18 –@ mol 91. 57 & 18 –> mol 91 $e aCV VC> "em um hi$rognio (ci$o. ?ma solu)*o $e 8518 mol 91 $e (ci$o l(c"ico "em um pV $e 75BB. -alcule o a. a 15B & 18 –B <@ Qual , a carac"erís"ica es"ru"ural essencial $e "o$as as bases $e 6r`ns"e$9owr= o$as as bases $e 6r`ns"e$–owr con"m no mínimo um par $e el,"rons n*o ligan"e /soli"(rio para a"rair V W. <; -alcule a concen"ra)*o em +uan"i$a$e $e ma",ria $e íons CV 9 em uma solu)*o $e 858@ mo 91 $e e"ilamina /- 7V V7 / b A5B & 18 9B. -alcule o pV $essa solu)*o. ! par"ir $a fHrmula $a e+ua)*o $e segun$o grau5 [CV – \ A5A & 18 –> mol 915 pV 115;7. << (a) Da$o +ue a para o (ci$o ac,"ico , 15; & 18 9 e +ue a para o (ci$o hipocloroso , >58 & 18 9;5 +ual , o (ci$o mais for"e= (b) Qual , a base mais for"e5 o íon ace"a"o ou o íon $e hipoclori"o= (a) C (ci$o ac,"ico , mais for"e2 (b) C íon hipoclori"o , a base mais for"e.
188 Se uma subs"Mncia for uma base $e !rrhenius5 ela , necessariamen"e uma base $e 6r`ns"e$9owr= Ela , necessariamen"e uma base $e ewis= %us"ifi+ue sua respos"a. 2im. de0ni'+o de uma base de
rrhenius, um doador de #8 (aq), é mais restritia% a de0ni'+o de CrDnsted/BorF, um receptor de 8 , é mais geral% e a de0ni'+o de Beis, um doador de par de elétrons, é mais geral. &ualquer substância que se encai1e na restrita de0ni'+o de rrhenius se encai1ará nas de0ni'es mais amplas de CrDnsted e de Beis. =
<
181
I$en"ifi+ue o (ci$o $e ewis e a base $e ewis en"re os reagen"es em ca$a uma $as seguin"es rea)4es2 /a e/-lCB>/ s W AV7C/l e/V 7CA>W/a W >-lCB9/a /b -9/a W V7C/l V-/a W CV9/a /c /-V>> / % W 6>/ % /-V>> 6>/ s /$ VIC/l W V79/l V>/l W IC 9/l /l significa am#nia lí+ui$a como sol'en"e
(a) Hcido, Ie(l#:)G ou IeG % base, 89#% (b) Hcido, 89#% base,N %(c) Hcido, CIG% base, (8G)GN% (d) Hcido, 8;#% base, N89 <
=
=
187 De"ermine o n0mero $e o&i$a)*o $o ("omo $e me"al nos seguin"es comple&os: (a) [e/-A\B92 (b) [-o/V>A\>W2 (c) [-o/-/V7C\792 (d) [-o/SCB/V>\W. (a) W72 (b) W>2 (c) W>2 (d) W>. 18> Quais os nomes $os comple&os $o e&ercício an"erior= (a) íon he&acianoferra"o/II2 (b) íon he&aaminocobal"o/III2 (c) íon a+uapen"acioanocobal"a"o/III2 (d) íon pen"aaminosulfa"ocobal"o/III. 18B Escre'a as fHrmulas para ca$a um $os seguin"es comple&os $e coor$ena)*o: (a) he&acianocroma"o/III $e po"(ssio2 (b) clore"o $e pen"aaminasulfa"ocobal"o/III2 (c) brome"o $e "e"raamina$ia+uacobal"o/III2 (d) ferra"o/III $e sH$io$ia+uabis/o&ala"o. (a) ] >[-r/-A\2 (b) [-o/V>/SCB\-l2 (c) [-o/V>B/V7C7\6r >2 (d) a[e/V7C7/-7CB7\. 18 Quais $os seguin"es ligan"es po$em ser poli$en"a$os= Se o ligan"e pu$er ser poli$en"a$o5 $ o n0mero m(&imo $e locais nas +uais o ligan"e po$e ligar9se simul"aneamen"e a um 0nico cen"ro me"(lico. (a) V/-V7-V7 V772 (b) -C>792 (c) V7C2 (d) o&ala"o. (a) >2 (b) 1 ou 72 (c) 12 /$ 7. Sen$o +ue a5 b e $ po$em ser poli$en"a$os. 18A De"ermine o "ipo $e isomerismo es"ru"ural +ue e&is"e nos seguin"es pares $e compos"os: (a) [-o/C7/V>\6r 7 e [-o/CC/V>\6r 72 (b) [P"/SCB/V>B\/CV7 e [P"/CV7/V>B\SCB2 (c) [-o-l/S-/V>B\-l e [-o-l/-S/V >B\-l2 (d) [-r-l/V>\6r e [-r6r/V >\-l. (a) is#meros $e liga)*o2 (b) is#meros $e ioniFa)*o2 (c) is#meros $e liga)*o2 (d) is#meros $e ioniFa)*o. 18@ Escre'a as fHrmulas para os is#meros hi$ra"a$os $e um compos"o "en$o a fHrmula empírica -o-l>.AV7C e um n0mero $e coor$ena)*o A. [-o/V7CA\-l>5 [-o-l/V7C\-l7.V7C5 [-o-l7/V7CB\-l.7V7C5 [-o-l>/V7C>\.>V7C 18;
Escre'a a fHrmula $e um is#mero $e liga)*o $o [-o-l/C 7/en7\-l. [-o-l/CC/en7\-l.
18< ?m comple&o "e"ra,$rico po$e mos"rar: (a) es"ereoisomerismo2 (b) isomerismo geom,"rico2 (c) isomerismo Hp"ico= (a) sim5 na forma $e is#meros Hp"icos2 (b) n*o2 (c) sim. Se +ua"ro grupos ligan"es $iferen"es es"*o liga$os ao ("omo cen"ral5 o ("omo cen"ral , +uiral e e&ibe a"i'i$a$e Hp"ica. 118Desenhe um $iagrama $e ní'eis $e energia $e orbi"ais mos"ran$o a configura)*o $os el,"rons d sobre o íon $e me"al nos seguin"es comple&os: (a) [-o/V>A\>W2 (b) [i-lB\79 /"e"ra,$rico2 (c) [e/V7CA\>W2 (d) [e/-A\>9. Pre$iga o n0mero $e el,"rons $esemparelha$os para ca$a comple&o. (a) Cc"a,$rico5 ligan"e $e campo for"e5 nenhum2 (b) "e"ra,$rico5 ligan"e $e campo fraco5 $ois2 (c) oc"a,$rico5 ligan"e $e campo fraco5 cinco2 (d) oc"a,$rico5 ligan"e $e campo for"e5 um. 111Cs comple&os (a) [-o/en>\>W e (b) [Ln/-A\>9 "em configura)*o ele"r#nica $e spin bai&o. Quan"os el,"rons $esemparelha$os e&is"em em ca$a um $os comple&os= (a) nenhum el,"ron $esemparelha$o2 (b) $ois el,"rons $esemparelha$os.
117E&pli+ue a $iferen)a en"re um ligan"e $e campo fraco e um ligan"e $e campo for"e. Quais me$i$as po$em ser usa$as para classific(9los= igan"es $e campo fraco n*o in"eragem com os el,"rons d no íon me"(lico5 en"*o pro$uFem somen"e um pe+ueno $es$obramen"o $o campo cris"alino $os es"a$os $e energia $o el,"ron d . C opos"o , 'er$a$e para ligan"es $e campo for"e. -om os ligan"es $e campo fraco5 os el,"rons $esemparelha$os permanecem $esemparelha$os se h( orbi"ais n*o preenchi$os2 en"*o um ligan"e $e campo fraco po$e "amb,m le'ar a um comple&o $e spin al"o. igan"es $e campo for"e faFem com +ue os el,"rons a mais +ue os "rs el,"rons orien"a$os para cima ocupem os orbi"ais $e energia mais bai&a. ?m ligan"e $e campo for"e "amb,m po$e le'ar a um comple&o $e spin bai&o. !rranJos $os ligan"es em s,ries espec"ro+uímicas aJu$am a $is"inguir ligan"es $e campo for"e e $e campo fraco. Le$i$as $e susce"ibili$a$e magn,"ica /e $e paramagne"ismo po$em ser usa$as para $e"erminar o n0mero $e el,"rons $esemparelha$os5 +ue5 por sua 'eF5 es"abelece se o ligan"e associa$o , um ligan"e $e campo for"e ou $e campo fraco. 11>Dos $ois comple&os (a) [-oA\>9 e (b) [-o/en>\>W5 um , amarelo e o ou"ro , aFul. I$en"ifi+ue o comple&o com a cor e e&pli+ue sua escolha. (a) aFul5 pois 9 , um ligan"e $e campo fraco2 (b) amarelo5 pois o ligan"e en , um ligan"e $e campo for"e. C $es$obramen"o en"re os ní'eis , menor em /a +ue em /b5 por"an"o /a ir( absor'er luF $e comprimen"o $e on$a mais longo +ue /b e conse+uen"emen"e5 mos"rar( uma cor com comprimen"o $e on$a menor. 11BSugira a raF*o pela +ual os íons n 7W/a+ s*o incolores. oc espera +ue os compos"os $e Finco seJam paramagn,"icos= E&pli+ue seu raciocínio. o n7W5 os orbi"ais d es"*o preenchi$os / d 18. Po$e n*o ha'er "ransi)4es ele"r#nicas en"re os ní'eis t 7g e eg2 en"*o5 nenhuma luF 'isí'el ser( absor'i$a e o íon a+uoso ser( incolor. ! configura)*o d 18 n*o "em el,"rons $esemparelha$os2 logo5 os compos"os $e n n*o ser*o paramagn,"icos. 11Es"ime o $es$obramen"o $o campo ligan"e para /a [-o-l A\>9 /λm(& @B8 nm2 /b [-r/V >A\>W //λm(& BA8 nm2 /c [ -r/V 7CA\>W /λm(& @ nm5 on$e λm(& , o comprimen"o $e on$a $a luF mais in"ensamen"e absor'i$a. !rranJe os ligan"es em or$em crescen"e $e for)a $e campo ligan"e. /a 78; % mol 912 /b 7A8 % mol 912 /c 78; % mol 912 -l T V 7C T V>. 11A-alcule o comprimen"o $e on$a e a energia por mol $e fH"ons $e ra$ia)*o γ $e fre+uncia: (a) <5B & 181< VF2 (b) 5@ & 18 71 VF2 (c) >5@ & 18 78 VF2 (d) @5> & 18 77 VF. ν = c/ λ 2 E = hν 2 regra $e "rs para achar a energia $e um mol. (a) >57&18917 m5 >5;&18 18 % mol912 (b) 5>&1891B m5 75>&18 17 % mol912 (c) ;51&1891> m5 15&1811 % mol 912 (d) B51&1891 m5 75<&181> % mol91. 11@ o rearranJo $o n0cleon $os seguin"es n0cleos filhos5 a energia 'aria pela +uan"i$a$e apresen"a$a5 , emi"i$o um raio γ . De"ermine a fre+uncia e o comprimen"o $e on$a $o raio γ em ca$a caso: (a) cobal"o9A85 15>> Le2 (b) arsnico9;85 15AB Le2 (c) ferro9<5 1518 Le. /1 Le 15A87 & 18 91> %. (a) >571&1878 VF5 <5>&1891> m2 (b) >5<@&1878 VF5 @5<&1891> m2 (c) 75A&1878 VF5 151>&18 917 m. 11;I$en"ifi+ue o n0cleo filho $e ca$a um $os seguin"es $ecaimen"os e escre'a a e+ua)*o nuclear balancea$a: (a) $ecaimen"o β $o "rí"io2 (b) $ecaimen"o βW $o í"rio9;>2 (c) $ecaimen"o β $o crip"#nio9;@2 (d) $ecaimen"o α pro"ac"ínio9772 (e) cap"ura ele"r#nica para o berílio9@. o"a: C $ecaimen"o β /sem o sinal significa sempre a eJe)*o $e uma par"ícula β9. C $ecaimen"o +ue resul"a em um pHsi"ron , sempre represen"a$o por βW. (a) >Ve2 >1 → 891e W >7Ve2 (b) ;>Sr2 ;>>>;Sr2 (c) ;@Rb2 ;@>A]r → 891e W ;@>@Rb2 (d) 771!c2 77<1Pa → B7α W 771;B!c2 (e) @i2 @B6e W 891e → @>i. 11<De"ermine a cons"an"e $e $ecaimen"o para: (a) o "rí"io5 t 17 175> a2 (b) lí"io9;5 t 17 85;B s2 (c) ni"rognio9 1>5 t 17 1858 min. t -./ 0 ln / . k . (a) 5A> & 1897 a912 (b) 85;> s912 (c) 858A<> min 91. 178 a)a a $is"in)*o en"re fiss*o e fus*o nuclear. E&pli+ue por +ue os nuclí$eos pesa$os "m maior chance $e sofrer fiss*o5 e os nuclí$eos le'es "m maior chance $e sofrer fus*o. 171 -alcule a energia em Joules e+ui'alen"e (a) 158 $e ma",ria2 (b) 1 el,"ron. E mc 72 (a) <58 & 18 1> %2 (b) ;51;@ & 1891B %.
177
E&pli+ue o cin"ur*o $e es"abili$a$e.
