Engenharia AeronáuticaQuímica

PROBLEMAS DE QUÍMICA GERAL(8ª SÉRIE)Nome: Nº de aluno:Hugo Rafael Lopes Abreu 25531Luís Carlos da Costa Ferreira 24655Rui Filipe Martins Fernandes Cunha 25199

1. Coloque as seguintes espécies químicas por ordem crescente de estabilidade: Li2, Li2

+, Li2-. Utilize o diagrama de energias de orbitais moleculares para justificar a sua

escolha.

Resolução:

Como a configuração electrónica do Li é 1s2 2s1, logo a molécula Li2 tem 6 electrões.Assim a configuração electrónica das orbitais moleculares do Li2 é: (σ1s)2 (σ*1s )2 (σ2s)2.

Molécula(σ*2s )

Átomo Átomo

2S 2S(σ2s )

Ordemdeligação=12 (n° deelectões emOM ligantes

−(n° de electrõesemOM antiligantes ))Ordemdeligação (Li2)=

12 (4−(2 ))=1∴ Logo ,Li2 é diamagnético

A molécula Li2+ tem 5 electrões.

Assim a configuração electrónica das orbitais moleculares do Li2+ é: (σ1s)2 (σ*1s )2 (σ2s)1.

Molécula(σ*2s )

Átomo Átomo

2S 2S(σ2s )

energiaenergia

Ordemdeligação=12 (n° deelectões emOM ligantes

−(n° de electrõesemOM antiligantes ))Ordemdeligação ¿

A molécula Li2- tem 7 electrões.

Assim a configuração electrónica das orbitais moleculares do Li2+ é: (σ1s)2 (σ*1s )2 (σ2s)2

(σ*2s )1.

Molécula(σ*2s )

Átomo Átomo

2S 2S(σ2s )

Ordemdeligação=12 (n° deelectões emOM ligantes

−(n° de electrõesemOM antiligantes ))Ordemde ligação ¿

Portanto, as espécies químicas por ordem crescente de estabilidade: Li2+, Li2

- < Li2.

2. Utilize a T.O.M. para comparar as estabilidades relativas de F2 e F2-.

Resolução:

Como a configuração electrónica do F é 1s2 2s2 2p5, logo a molécula F2 tem 18 electrões.Assim a configuração electrónica das orbitais moleculares do Li2 é: (σ1s)2 (σ*1s )2 (σ2s)2

(σ*2s )2 (σ2px )2 (π2py )2 (π2pz )2 (π*2py )2 (π*2pz )2.

Molécula(σ*2px )

(π*2py )2 (π*2pz )2

Átomo Átomo

energia

energia

2px 2py 2pz (σ2px ) 2px 2py 2pz

(π2py )2 (π2pz )2

Ordemdeligação=12 (n° deelectões emOM ligantes

−(n° de electrõesemOM antiligantes ))Ordemde ligação (F2 )=12 (10− (8 ) )=1∴Logo , F2é diamagnético

A molécula F2- tem 19 electrões.

Assim a configuração electrónica das orbitais moleculares do Li2- é: (σ1s)2 (σ*1s )2 (σ2s)2

(σ*2s )2 (σ2px )2 (π2py )2 (π2pz )2 (π*2py )2 (π*2pz )2 (σ*2px )1.

Molécula(σ*2px)

(π*2py )2 (π*2pz )2

Átomo Átomo

2px 2py 2pz (σ2px ) 2px 2py 2pz

(π2py )2 (π2pz )2

Ordemdeligação=12 (n° deelectões emOM ligantes

−(n° de electrõesemOM antiligantes ))Ordemde ligação ¿

Logo, a molécula F2 é mais estável do que F2-.

energia

3. Diga quais os tipos de forças intermoleculares que existem nas moléculas abaixam indicadas:

a) Benzeno (C6H6)

b) Clorofórmio (CHCl3)

c) Pentafluoreto de fósforo (PF5)

d) Óxido de sódio (Na2O)

e) Hexafluoreto de enxofre (SF6)

Resolução:

a) O benzeno é uma molécula apolar, logo as forças presentes são forças dipolo-dipolo induzido e forças de dispersão entre moléculas.

b) O clorofórmico é uma molécula apolar, logo as forças presentes são as forças de dispersão.

c) O pentafluoreto de fósforo é uma molécula apolar e tem elementos electronegativos(F), logo as forças presentes são forças dipolo-dipolo induzido e forças de ligações de hidrogénio.

d) O óxido de sódio é uma molécula polar, logo as forças presentes são forças dipolo-dipolo e forças de dispersão entre moléculas.

e) O hexafluoreto de enxofre é uma molécula apolar e tem elementos electronegativos(F) na sua constituição, logo estão presentes as forças dipolo-dipolo induzido e ligações de hidrogénio.

4. A pressão de vapor de um líquido a 40ºC é 720 mmHg. Qual é a pressão de vapor quando a temperatura é de 50 ºC? (H0

vap = 31 kJ/mol)

Resolução:

P1=720mmHg=( 720mmHg×1atm760mmHg )=0,95atmT 1=40+273,15K=313K

T 2=40+273,15K=323 K

ln P=−∆HvapRT

+C , R=8,314 J K−1mol−1

C1=C2 , lnP1P2

=∆HvapR (T 1−T 2T 1T 2 )↔ ln 0,95

P2=31×10

3

8,314 ( 313−323313×323 )↔ ln 0,95P2

=−0,368

↔ 0,95P2

=e−0,368↔P2=1,37atm

5. Calcule a quantidade de calor necessária para converter 27 g de água em vapor a 100 0C (H0

vap= 40,79 kJ/mol).

Resolução:

∆ H vap=40,79KJ mol−1=40,79×103 J mol−1

MH 2O=2×1,01+1×16=18 gmol−1

∆ H vap=qvapn↔qvap=

mH 2O

M H 2O×∆H vap↔qvap=

2718

× (40,79×103 )↔qvap=61185J

6. Calcule a quantidade de energia que é necessária para elevar 250 g de água de 25ºC para 150ºC? (c(H2O líquida) = 4,18 J/gºC; c(H2O vapor) = 1,99 J/gºC; H0

vap= 40,79 kJ/mol)

Resolução:∆ H vap=40,79KJ mol−1=40,79×103 J mol−1

MH 2O=2×1,01+1×16=18 gmol−1

Aquecimento de água dos 25°C a 100°C:

q1=mH 2O×cH 2O liq

×∆ t↔q1=250×4,18× (100−25 )↔q1=78375 J

Vaporização da água a 100°C:

qvap=q2=mH 2O

MH 2O×∆H vap↔q2=

25018

× (40,79×103 )↔q2=566528 J

Aquecimento de vapor de água 100°C a 150°C:

q1=mH 2O×cH 2O gas×∆ t↔q1=250×1,99× (150−100 )↔q1=24875 J

A energia total requerida é dada por:

q t=q1+q2+q3↔q t=78375+566528+24875↔q t=669778 J↔qt=669,8KJ

7. Calcule a massa de água, em gramas, que deve ser adicionada a:

a) 5,0 g de ureia para preparar uma solução de concentração 16,2 % em massab) 26,2 g de MgCl2 para preparar uma solução de concentração 1,5 % em

massa

Resolução:

a)%ureia=mureia

msolução×100%↔msolução=

5,016,2%

×100%↔msolução=30,9 g

msolução=mH 2O+mureia↔mH 2O=30,9−5↔mH 2O=25,9 g

b)%MgCl2=mMgCl2

msoluçã o×100%↔m solução=

26,21,5%

×100%↔msolu ção=1747g

msolução=mMgCl2+mMgCl2↔mH 2O=1747−26,2↔mH 2O=1720,8 g

8. Preparou-se uma solução misturando 62,6 ml de benzeno (C6H6) com 80,3 ml de tolueno (C7H8). Calcular as fracções molares destes dois componentes. (dbenzeno = 0,879 g/ml; dtolueno = 0,867 g/ml)

Resolução:

dbenzeno=mbenzeno

V benzeno↔mbenzeno=0,879×62,6↔mbenzeno=55g

d tolueno=mtolueno

V tolueno↔mtolueno=0,867×80,3↔mtolueno=69,6 g

msolução=mbenzeno+mtolueno↔msolução=55+69,6↔msolução=124,6 g

%benzeno=mbenzeno

msolução×100%↔%benzeno= 55

124,6×100%↔%benzeno=44%

% tolueno=mtolueno

mtolueno×100%↔% tolueno= 69,6

124,6×100%↔% tolueno=56%

9. O ácido sulfúrico concentrado que se usa no laboratório contém 98 % em massa de H2SO4. Calcule a molaridade da solução ácida. (densidade da solução = 1,83 g/ml)

Resolução:Considerando um litro de solução(1000mL):

MH 2SO 4=2×1,01+1×32+4×16=98gmol−1

dsolução=msolução

V solução↔msolução=1,83×1000↔msolução=18,3 g

%H 2SO4=mH2 SO4

msolução×100%↔mH 2SO4

=98%×18,3100%

↔mH 2SO4=17,9g

nH 2SO4=mH2 SO4

M H2 SO4

↔nH 2SO4=17,998

↔nH 2SO4=0,18mol

A molaridade da solução ácida é:

M=nH 2SO4

V solução↔M=0,18mol

1 L↔M=0,18mol L−1