Universidade Federal do Rio de Janeiro Instituto de Qumica Departamento de Qumica Inorgnica Disciplina: Qumica Geral EE IQG 111 Estrutura Atmica at Ligao Inica 1)AteoriaatmicadeJohnDaltonexplicavriasleissimplesdecombinaoqumicaqueeram conhecidasnaquelapoca.Citareexplicarasdiferentesleis.Leidacomposioconstante(em determinadocompostoonmerorelativodetomoseseustipossoconstantes);Leidaconservao da massa (a massa total dos materiais presentes depois da reao qumica igual massa total antes da reao); Lei das propores mltiplas (se dois elementos, A e B, se combinam para formar mais de um composto, as massas de B, que podem se combinar com a massa de A, esto na proporo de nmeros inteiros e pequenos.) 2)ComoateoriaatmicadeDaltonconsideraofatodequequando1,000gdeguadecompe-seem seus elementos, obtm-se 0,111 g de hidrognio e 0,889 g de oxignio independentemente de qual for aorigemdagua?Ateoriaatmicaafirmaqueonmerorelativoeostiposdetomosemum composto so constantes, no importando a origem. Portanto, 1,0 g de gua pura dever conter sempre as mesmas quantidades relativas de hidrognio e oxignio, no importando onde nem como a amostra obtida 3)Um qumico descobre que 30,82 g de nitrognio reagiro com 17,60 g; 35,20 g; 70,40 g ou 88,0 g de oxignioparaformarquatrocompostosdiferentes.(a)Calculeamassadeoxignioporgramade nitrognioemcadacomposto.(b)Comoosnmerosdoitem(a)confirmamateoriaatmicade Dalton? (a) 0,5711 g de O/1 g de N; 1,142 g de O/1 g de N; 2,284 g de O/1 g de N; 2,855 g de O/1 g de N.(b)Osnmerosnoitem(a)obedecemleideproporesmltiplas.Asproporesmltiplas surgem uma vez que os tomos so entidades indivisveis que se combinam, como declarado na teoria atmica de Dalton. 4)AtravsdosestudosenvolvendotubosdeCrookes(tubosdedescargacaractersticasdosraios catdicos) descobriu-se o eltron. Ento, faa um resumo das evidncias usadas por J. J. Thomson para deduzirqueosraioscatdicosconstituem-sedepartculascarregadasnegativamente.(1)Oscampos eltricosemagnticosdesviaramosraiosdamesmaformaqueelesdesviariampartculascarregadas negativamente. (2) Uma chapa de metal exposta a raios catdicos adquiriu uma carga negativa. 5)(a) Qual o objetivo da fonte de raios X no experimento da gota de leo de Millikan? (b) Como visto a placacarregadapositivamenteestacimadaplacacarregadanegativamente.Qualseriaoefeitona velocidadedasgotasdeleoqueestodescendoseascargasnasplacasfosseminvertidas(negativa acima da positiva)? (c) Em sua srie original de experimentos, Millikan mediu a carga de 58 gotas de leos separadas. Por que voc acha que ele escolheu tantas gostas antes de chegar s suas concluses finais?(a)NoexperimentodegotadeleodeMillikan,osraiosXinteragemcomtomosou molculas gasososdentrodacmara,formandoons positivos eeltronslivres. Oseltronslivresso dessaformacapazesdeserecombinarcomonsoudesejuntarsgotasdeleo.(b)Seachapa positivaficassemaisbaixadoqueachapanegativa,asgotasdeleorevestidascomeltrons carregadosnegativamenteseriamatradoschapacarregadapositivamenteedesceriammuitomais rpido.(c)Quantomaisvezesumamediorepetida,maiorachancedesedetectarecompensar erros experimentais. Millikan queria demonstrar a validade de seu resultado pela sua reprodutibilidade. 6)Quais so as unidades do sistema internacional (SI) bsicas para (a) o comprimento de onda da luz, (b) a freqncia da luz, (c) a velocidade da luz? (a) Metros; (b) 1/segundos e (c) metros/segundo 7)Classifique cada uma das seguintes afirmativas como falsas ou verdadeiras. Corrija as afirmativas que sofalsas.(a)Aluzvisvelumaformaderadiaoeletromagntica.(b)Afreqnciaderadiao aumentamedidaqueocomprimentodeondaaumenta.(c)Aluzultravioletatemcomprimentosde onda maiores que a luz visvel. (d) A radiao eletromagntica e as ondas sonoras movem-se mesma velocidade.(a)Verdadeira.(b)Falsa.Afreqnciadaradiaodiminuicomoaumentodo comprimentodeonda.(c)Falsa.Aluzultravioletatemcomprimentosdeondamenoresdoquealuz visvel.(d)Falsa.Aradiaoeletromagnticaeasondassonorasmovem-secomdiferentes velocidades. 8)(a)Qualafreqnciaderadiaoquetemumcomprimentodeondade0,452pm?(b)Qualo comprimentodeondaderadiaoquetemumafreqnciade2,55x1016s-1?(c)Quaisradiaes seriamvisveisaolhonu,asdoitem(a)oudoitem(b)?(d)Qualadistnciapercorridaporuma radiao eletromagntica em 7,50 ms? (a) 6,63 x 1020 s-1; (b) 1,18 x 10-8 m;(c) nenhuma das duas visvel e (d) 2,25 x 106 m. 9)Qualadiferenaentreumespectrocontnuoeespectrodelinhas.Comoeupossoterumespectro contnuo. 10)tomos demercrio excitados emitem luz intensa em um comprimento de onda de 436 nm. Qual a freqnciadestaradiao?Utilizandoasdiferentesregiesdoespectroeletromagntico,determinea cor associada ao seu comprimento de onda. 6,88 x 1014 s1; azul 11)Explique o experimento de Rutherford sobre o espalhamento de partculas e seu modelo atmico. 12)(a) O que significa dizer que a energia quantizada? (b) Por que no notamos a quantizao da energia nas atividades cotidianas? (a) Quantizao significa que a energia s pode ser absorvida ou emitida em quantidadesespecficasouemmltiplosdessasquantidades.Essaquantidademnimadeenergia igual a uma constante vezes a freqncia da radiao absorvida ou emitida; E = h. (b) Em atividades cotidianas, objetos macroscpicos como nossos corpos ganham e perdem quantidades totais de energia bem maiores do que um nico quantum h. O ganho ou a perda do relativamente minsculo quantum de energia no so notados. 13)(a)Calculeomenorincrementodeenergia(umquantum)quepodeseremitidoouabsorvidoaum comprimento de onda de 812 nm. (b) Calcule a energia de um fton de freqncia 2,72 x 1013 s-1. (c) Que comprimento de onda de radiao tem ftons de energia 7,84 x 1018 J? Em que poro do espectro eletromagnticoessaradiaoseriaencontrada?(a)2,45x10-19J;(b)1,80x10-20J;(c)25,3nm; ultravioleta. 14)UmtipodequeimaduradesolocorrecomaexposioluzUVdecomprimentodeondana vizinhana de 325 nm. (a) Qual a energia de um fton com esse comprimento de onda? (b) Qual a energiadeummoldessesftons?(c)Quantosftonsexistememumarajadade1,00mJdessa radiao? (a) 6,11 x 10-19 J/fton; (b) 368 kJ/mol; (c) 1,64 x 1015 ftons. 15)O que radiao de corpo negro e o efeito fotoeltrico? 16)O molibdnio metlico tem de absorver radiao com a freqncia mnima de 1,09 x 1015 s-1 antes que eleemitaumeltrondesuasuperfcieviaefeitofotoeltrico. (a)Qualaenergiamnimanecessria paraproduziresseefeito?(b)Qualcomprimentodeondaderadiaofornecerumftoncomessa energia?(c)Seomolibdnioirradiadocomluzcomcomprimentodeondade120nm,quala possvel energia cintica mxima dos eltrons emitidos? (a) Emin = 7,22 x 10-19 J; (b) = 275 nm; (c) E120 = 1,66 x 10-18 J. A energia em excesso do fton de 120 nm convertida na energia cintica do eltron emitido. Ec = 9,3 x 10-19 J/eltron. 17)Arranje,emordemcrescentedecomprimentodeonda,osseguintestiposdeftonsderadiao eletromagntica:ondasderdio,radiaoinfravermelha,luzvisvel,radiaoultravioleta.Radiao ultravioleta < luz visvel < radiao infravermelho < ondas de rdio. 18)(a)Aradiaoinfravermelhatemcomprimentodeondanointervalode800nma1mm.Quala freqnciadaradiao8,00x102nm?(b)Microondas,comoasquesousadasemradaresepara aquecercomidaemfornosdemicroondas,tmcomprimentodeondamaiorque3mm.Quala freqncia da radiao de 3,0 mm? (a) 3,75 x 1014 s-1; (b) 1,0 x 1011 s-1. 19)Radiao emitida pelo ncleo de um tomo de ferro 57 tem comprimento de onda de 86 pm. Calcule a energia de um fton dessa radiao . E = h; 2,3 x 10-15 J. 20)UtilizearelaodeDeBroglieparadeterminaroscomprimentosdeondadosseguintesobjetos:(a) Uma pessoa de 85 kg esquiando a 50 km/h; (b) uma bala de revlver de 10,0 g detonada a 250 m/s; (c) um tomo de ltio movimentando-se a 2,5 x 105 m/s. = h/mv. (a) = 5,6 x 10-37 m; (b) = 2,65 x 10-34 m; (c) = 2,3 x 10-13 m. 21)Avelocidadedeumeltronqueemitidodeumasuperfciemetlicaporumftonderadiao eletromagntica2,2x103kms-1.(a)Qualocomprimentodeondedesseeltron?(b)Nenhum eltronemitidodasuperfciedometalatqueafreqnciadaradiaoalcance1,00x1015s-1. Quantaenergiarequeridapararemoverumeltrondasuperfciedometal?(c)Aqueclassede radiaoeletromagnticapertenceofton?(a)3,3x10-10m;(b)6,63x10-19J;(c)UVdistante, prximo a regio de raios X. 22)ExpliquecomoaexistnciadeespectrodelinhasconsistentecomateoriadeBohrsobreenergias quantizadasparaoeltronnotomodehidrognio.Quandoaplicadaatomos,aidiadeenergias quantizadassignificaqueapenascertosvaloresdeEsopermitidos.Estessorepresentadospelas linhas no espectro de emisso de tomos excitados. 23)Quandoasseguintestransieseletrnicasocorremnohidrognio,aenergiaemitidaouabsorvida? (a)de n = 4para n = 2; (b) deuma rbita de raio2,12 para umaderaio 8,48;(c) umeltronse junta ao on H+ e fica no nvel n = 3. (a) Emitida; (b) absorvida; (c) emitida 24)UtilizandoaEquaoE = (-2,18 x 1u-18 [) [1n2,calculeaenergiadeumeltronnotomode hidrognio quando n = 2 e quando n = 6. Calcule o comprimento de onda da radiao liberada quando um eltron se move de n = 6 para n = 2. Essa linha est na regio visvel do espectro eletromagntico? Se a resposta for sim, qual sua cor? E2 = 5,45 x 10-19 J; E6= 0,606 x 10-19 J; E = 4,84 X 10-19 J; = 410 nm, visvel, violeta. 25)TodasaslinhasdeemissovisveisobservadasporBalmerenvolviamnf=2.(a)Expliqueporque somenteaslinhas comnf=2 foramobservadasna regio do visvel doespectroeletromagntico. (b) Calcules os comprimentos de onda das primeiras trs linhas na srie de Balmer aquelas cujo ni = 3, 4 e 5 e identifique essas linhas no espectro de emisso (ver figura do espectro de linhas do Na e H). (a) Apenaslinhascomnf=2representamvaloresdeEecomprimentosdeondaqueficamnaporo visveldoespectro.Linhascomnf=1tmcomprimentosdeondamenoreselinhascomnf >2tm comprimentos de onda maiores do que a radiao visvel. (b) ni = 3, nf= 2; = 6,56 x 10-7 m; essa a linha vermelha a 656 nm; ni = 4, nf= 2; = 4,86 x 10-7 m; esta a linha azul a 486 nm; ni = 5, nf =2; = 4,34 x 10-7 m; esta a linha violeta a 434 nm. 26)DeacordocomomodelodeBohr,umeltronnoestadofundamentaldeumtomodehidrognio move-seemrbitaaoredordoncleocomumraioespecficode0,53.Nadescriodotomode hidrogniopelamecnica quntica, adistnciamaisprovvel do eltronao ncleo 0,53 . Porque essas duas afirmativas so diferentes? O modelo de Bohr afirma com 100% de certeza que o eltron no hidrogniopodeserencontradoa0,53doncleo.Omodelodamecnicaqunticaummodelo estatstico que afirma a probabilidade de se encontrar o eltron em certas regies em volta do ncleo. Enquanto 0,53 o raio com a maior probabilidade, essa probabilidade sempre menor do que 100%. 27)Quantos orbitais h em uma subcamada com (a) l = 0; (b) l = 2; (c) l = 1; (d) l = 3. (a) 1; (b) 5; (c) 3; (d) 7. 28)Quaissoosnmerosqunticos,principaledemomentumangulardoorbital,paracadaumdos seguintes orbitais: (a) 3p; (b) 5d; (c) 4f; (d) 6s? (a) n = 3, l = 1; (b) n = 5, l = 2; (c) n = 4,l = 3; (d) n = 6, l = 0. 29)Quantoseltronsnototalpodemocupar(a)osorbitais4p;(b)osorbitais3d;(c)oorbital1s;(d)os orbitais 4f. (a) 6; (b) 10; (c) 2; (d) 14. 30)Quantos eltrons podem ter os seguintes nmeros qunticos em um tomo? (a) n = 2, l = 1; (b) n = 4, l = 2, ml = -2; (c) n = 2; (d) n = 3, l = 2, ml = +1. (a) seis; (b) dois; (c) oito; (d) dois. 31)(a) Para n = 4, quais so os possveis valores de l? (b) Para l = 2, quais so os possveis valores de ml? (a) n = 4, l = 3, 2, 1, 0; (b) l = 2, ml = 2, 1, 0, 1, 2. 32)D os valores numricos de n e l correspondentes a cada uma das seguintes designaes: (a) 3p; (b) 2s; (c) 4f; (d) 5d. (a) 3p: n = 3, l = 1; (b) 2s: n = 2, l = 0; (c) 4f: n = 4, l = 3; (d) 5d: n = 5, l = 2. 33)(a)Quaissoassimilaridadesediferenasentreosorbitais1se2sdotomodehidrognio? (b)Em que sentido um orbital 2p tem carter direcional? Compare as caractersticas direcionais dos orbitais px e dx2-y2 (isto , em qual direo ou regio do espao a densidade do eltron concentrada?) (c) O que voc pode dizer sobre a distncia mdia do ncleo de um eltron em um orbital 2s quando comparada a umorbital3s?(d)Paraotomodehidrognio,listeosseguintesorbitaisnaordemdecrescentede energia(ouseja,osmaisestveisprimeiro):4f,6s,3d,1s,2p.(a)Osorbitais1se2sdotomode hidrognio tm a mesma forma esfrica total, mas o orbital 2s tem uma extenso radial maior e um n amaisdoqueoorbital1s.(b)Umnicoorbital2pdirecionalemquesuadensidadedeeltron concentradaaolongodeumdostrseixoscartesianosdotomo.Oorbitaldx2-y2temdensidadede eltron ao longo dos eixos x e y, enquanto o orbital px tem densidade somente ao longo do eixo x. (c) A distnciamdiadeumeltronaoncleoemumorbital3smaiordoqueparaumeltronemum orbital 2s. (d) 1s < 2p < 3d < 4f < 6s. 34)Para certo valor do nmero quntico principal, n, como as energias dos subnveis s, p, d e f variam para (a)hidrognio;(b)umtomopolieletrnico?(a)Notomodehidrognio,orbitaiscomomesmo nmeroqunticoprincipal,n,tmamesmaenergia.(b)Emumtomocommuitoseltrons(tomo polieletrnico), para um dado valor de n, a energia do orbital aumenta com o aumento do valor de l: s < p < d < f. 35)(a)Quaissoospossveisvaloresdonmeroqunticodespindoeltron?(b)Quepeade equipamento experimental pode ser utilizada para distinguir os eltrons que tenham valores diferentes donmeroqunticodespindeeltron?(c)Doiseltronsemumtomoocupamoorbital1s.Qual grandezadeveserdiferenteparaosdoiseltrons?Queprincpiogovernaarespostaaessapergunta?(a) + , ; (b) um m com forte campo magntico no homogneo; (c) eles devem ter valores de ms diferentes; o princpio de excluso de Pauli. 36)(a)Oquecadaquadrculaemumaconfiguraodequadrculasrepresenta?(b)Quegrandeza representada pelo sentido (para cima ou para baixo) das setas em uma configurao de quadrculas? (c) A regra de Hund necessria para se escrever a configurao eletrnica do berlio? Explique. (a) Cada quadrcula representa um orbital; (b) O spin do eltron representado pelo sentido das semiflechas; (c) No.EmBe,noheltronsnossubnveisquetmorbitaisdegenerados,deformaquearegrade Hund no usada. 37)OselementosGa,Ge,As,SeeBrficamnomesmoperodonaTabelaPeridica.Escrevaa configuraoeletrnicaesperadaparaoestadofundamentaldostomosdesteselementos,eprediga quantos eltrons desemparelhados, se existirem, cada elemento ter. Ga = [Ar] 3d104s24p1, um eltron desemparelhado;Ge=[Ar]3d104s24p2,doiseltronsdesemparelhados;As=[Ar]3d104s24p3,trs eltrons desemparelhados; Se = [Ar] 3d104s24p4, dois eltrons desemparelhados; Br = [Ar]3d104s24p5, um eltron desemparelhado. 38)Escreva as configuraes eletrnicas condensadas para os seguintes tomos, usando as abreviaturas de ncleo de gs nobre apropriadas: (a) Cs; (b) Ni; (c) Se; (d) Cd; (e) Ac; (f) Pb. (a) Cs, [Xe]6s1; (b) Ni, [Ar]4s23d8; (c) Se, [Ar]4s23d104p4; (d) Cd, [Kr]5s24d10; (e) Ac, [Rn]7s26d1; (f) Pb, [Xe]6s24f 145d106p2. 39)Amassadeumtomodeberlio1,50x10-26kg.Quantostomosdeberlioestopresentesesto presentesem0,210gdeumfilmedeberliousadocomojaneladeumtudoderaiosX?1,4x1022 tomos 40)D o nmero de prtons, nutrons e eltrons de um tomo de (a) trtio, 3H; (b) 60Co; (c) 16O; (d) 204Pb. (a) 1 prton, 2 nutrons e 1 eltron; (b) 27 prtons, 33 nutrons e 27 eltrons; (c) 8 prtons, 8 nutrons e 8 eltrons; (d) 82 prtons, 122 nutrons e 82 eltrons. Obs: Istopo: um de dois ou mais tomos que temomesmonmeroatmico,masdiferentesmassasatmicas.Exemplo: 1H, 2He 3Hsotodos istopos do hidrognio. 41)Identifique o istopo que tem tomos com (a) 63 nutrons, 48 prtons e 48 eltrons; (b) 46 nutrons, 36 prtons e 35 eltrons; (c) 6 nutrons, 5 prtons e 5 eltrons. (a) 111Cd; (b) 82Kr; (c) 11B. 42)(a) Quais caractersticas tm em comum os tomos de 12C, 13C e 14C? (b) Em que eles so diferentes? (Considere os nmeros de cada tipo de partcula subatmica). (a) Todos tm 6 prtons e 6 eltrons. (b) Elestmdiferentesnmerosdenutrons:umtomode 12Ctem6nutrons,umtomode 13Ctem7 nutrons e um tomo de 14C tem 8 nutrons. 43)D o nome dos elementos: (a) Li; (b) Ga; (c) Xe; (d) K. Escreva o smbolo dos elementos: (e) cdmio; (f) crmio; (g) antimnio. Verifique seus nmeros de grupo na Tabela Peridica e identifique cada um como metal, no-metal e metalide (semimetal). (a) ltio, metal do Grupo I; (b) glio, metal do Grupo 13; (c) xennio, no-metal do Grupo 18; (d) potssio, metal do Grupo I; (e) Cd, metal do Grupo 12; (f) Cr, metal do grupo 6; (g) Sb, metalide ou semimetal do Grupo 15. 44)Destaquetrspropriedadesfsicasquesotpicasdos(a)metais;(b)no-metais.(a)osmetaisso maleveis,conduzemeletricidadeetmbrilho.(b)osno-metaisnosomaleveisoudcteis,nem conduzem eletricidade. 45)Oqueseentendepor(a)umcompostoinicoe(b)umcompostomolecular?Quaissoas propriedadestpicasdasduasclassesdecompostos?(a)Umcompostoinicofeitoporons,ex: NaCl; (b) Um composto molecular constitudo de molculas, ex: sacarose ou acar. 46)Estabelea se os seguintes elementos esto ou no propensos a formar um ction ou nion e escreva a frmulapara o on:(a)enxofre; (b) potssio; (c)estrncio; (d) cloro. (a) Enxofre umno-metal do Grupo 16 e formar o on S2-; (b) Potssio ummetal do Grupo 1 e formar ons K+; (c) Estrncio um metal do Grupo 2 e formar ons Sr2+; (d) Cloro um no-metal do Grupo 17 e formar ons Cl-. 47)Quantos prtons, nutrons e eltrons esto presentes em (a) 2H+; (b) 9Be2+; (c) 80Br-;(d) 32S2-. (a) 2H+ tem1prton,1nutronenenhumeltron.(b) 9Be2+tem4prtons,5nutronse2eltrons.(c) 80Br- tem 35 prtons, 45 nutrons e 36 eltrons. (d) 32S2- tem 16 prtons, 16 nutrons e 18 eltrons. 48)Escreva a frmula de um compostoformado pela combinao de (a) Al e S; (b) Na e O; (c) Mg e S; (d) Ba e I. (a) ons Al3+ e ons S2-, Al2S3; (b) ons Na+, ons O2-, Na2O; (c) ons Mg2+, ons S2-, MgS; (d) ons Ba2+, ons I-, BaI2. 49)D o estado de oxidaomais comumpara os seguintes elementos: (a) metais alcalinos; (b) oxignio encontrado em compostos; (c) halognio. (a) +1; (b) -2; (c) -1. 50)Qualonmerodeoxidaopositivomximoesperadoparaosseguinteselementos:(a)smio;(b) tungstnio; (c) boro; (d) cloro? (a) +8; (b) +6; (c) +3; (d) +7. 51)Preveja o nmero de eltrons de valncia presente em cada um dos seguintes tomos (a) P; (b) Al; (c) Te; (d) Fe. (a) 5; (b) 3; (c) 6;(d) 8. 52)Quaiselementosemcadaumdosseguintesconjuntostmaenergiadeionizaomaisalta?(a) fsforo, arsnio, antimnio; (b) cdmio, rdio, molibdnio; (c) potssio, clcio, glio. (a) P; (b) Cd; (c) Ca. 53)Coloque os seguintes ons em ordem crescente de raio inico: Te2-, O2-, Se2-, S2-. O2- < S2- < Se2- < Te2-. 54)Qualelementotemamaiorafinidadeeletrnica:(a)oxignio;(b)nitrognio;(c)flor;(d)cloro.(d) Cl. 55)Descreva as diferenas entre a ligao covalente e inica. 56)PorqueMendeleevdeixoulacunasemsuaprimeiraversodatabelaperidica?Comoelepreviuas propriedadesdoselementosquepertenciamquelaslacunas?Mendeleevcolocouelementoscom propriedades qumicas fsicas similares dentro de umafamlia ou coluna da tabela. Para os elementos noconhecidos,eledeixouespaosembranco.Elepreviupropriedadesparaosespaosembranco com base nas propriedades de outros elementos na famlia e em cada lado. 57)(a)Oquesignificaotermocarganuclearefetiva?(b)Dequeformaacarganuclearefetivasofrida pelos eltrons de valncia de um tomo varia indo da esquerda para a direita em um perodo da tabela peridica? (a) Carga nuclear efetiva, Zef, uma representao do campo eltrico mdio sofrido por um nicoeltron.oambientedemdiacriadopeloncleoeosoutroseltronsnamolcula,expresso comoumacargapositivalquidanoncleo.(b)Daesquerdaparaadireitaemumperodo,acarga nuclear efetiva aumenta. 58)Qual sofrer a maior carga nuclear efetiva, os eltrons no nvel n = 3 em Ar ou os do nvel n = 3 em Kr? Qual ser o mais prximo do ncleo? Explique. Os eltrons n = 3 em Kr sofrem uma carga nuclear efetiva maior e conseqentemente tm maior probabilidade de estar perto do ncleo. 59)(a)Porqueosraiosdeonsisoeletrnicosdiminuemcomcarganuclearcrescente?(b)Qualsofrea maior carga nuclear efetiva, um eltron 2p em F-, um eltron 2p em Ne, ou um eltron 2p em Na+? (a) Comoonmerodeeltronsemumasrieisoeletrnicaomesmo,osefeitosderepulsoede blindagemsonormalmentesimilaresparaasdiferentespartculas.medidaqueZaumenta,os eltronsdevalnciasomaisfortementeatradospeloncleoeotamanhodapartculadiminui.(b) Um eltron 2p em Na+. 60)(a) Por que as energias de ionizao so sempre grandezas positivas? (b) Por que F tem maior energia de ionizao do que O? (c) Por que a segunda energia de ionizao de um tomo sempre maior que suaprimeiraenergiade ionizao? (a) De acordocom aleideCoulomb, aenergiadeumeltron em umtomonegativa.Paraaumentaraenergiadoeltroneremov-lodotomo,aenergiadeveser adicionadaaotomo.Aenergiadeionizao,Eparaesteprocesso,positiva.(b)Ftemuma primeiraenergiadeionizaomaiorqueOporquFtemZefmaioreoseltronsmaisexternosem ambososelementosestoaproximadamentemesmadistnciadoncleo.(c)Asegundaenergiade ionizao de um elemento maior do que a primeira porque mais energia necessria para superar Zef maior do ction 1+ do que a do tomo neutro. 61)(a) Qual a relao geral entre o tamanho de um tomo e sua primeira energia de ionizao? (b) Qual elemento na tabela peridica tem a maior energia de ionizao? E qual tem a menor? (a) Quanto menor o tomo, maior sua primeira energia de ionizao (dos elementos no radioativos). (b) He tem a maior e Cs tem a menor primeira energia de ionizao. 62)Escrevaaconfiguraoeletrnicapara(a)oondeCo2+e(b)oondoIn+.Quantoseltrons desemparelhados cada um contm? (a) Co2+, [Ar]3d7, 3 eltrons desemparelhados; (b) In+, [Kr]5s24d10, 0 eltron desemparelhado. 63)Ao reagir com o cloro, o elemento potssio perde somente um eltron por tomo, ao passo que o clcio perdedois.Expliqueessefatoemtermosdeconsideraesdeenergia.Kperdeumnicoeltronde valncia,enquantoCaperdedoiseltronsparaconseguirumoctetocompleto.Aremoodeum eltron do cerne de K+ ou de Ca2+ seria energeticamente desfavorvel porque os eltrons mais internos soestabilizados por uma forte atrao eletrosttica pelo ncleo. Mesmo uma grande energia de rede no suficiente para promover a remoo de um eltron mais interno. 64)(a) Defina o termo energia de rede. (b) Quais fatores governam a magnitude da energia de rede de um compostoinico?(a)Energiaderedeaenergianecessriaparaseparartotalmenteummolde composto inico slido em seus ons gasosos. (b) A ordem de grandeza da energia de rede depende das ordens de grandeza das cargas dos dois ons, seus raios e o arranjo de ons na rede. 65)Necessita-sedeenergiapararemoverdoiseltronsdoCaparaformarCa2+etambmparaadicionar dois eltrons em O para formar O2-. Por que, ento, CaO estvel em relao aos elementos livres? A grandeenergiaatrativaentreCa2+eO2contrariamentecarregadosmaisdoquecompensaaenergia necessria para formar Ca2+ e O2 a partir dos tomos neutros. 66)Descreva polaridade na ligao qumica. 67)Paracadapar,determinequalcompostotemligaescommaiorcarterinico:(a)HClouHI;(b) CH4 ou CF4; (c) CO2 ou CS2. (a) HCl; (b) CF4; (c) CO2. 68)Determineonmerodeoxidaodoelementoemitliconosseguintescompostos:(a)H2SO3;(b) B2O3; (c) NH3; (d) N2O3; (e) SO3; (f) H3PO3; e tambm para cada on: (g) IO3-; (h) CrO42-; (i) VO2+; (j) BrO4-; (k) IO2-. (a) +4; (b) +3; (c) -3; (d) +3; (e) +6; (f) +3; (g) +5; (h) +6; (i) +4; (j) +7; (k) +3. 69)Fluoretodesdioecloretodesdiocristaliza-seambosnomesmotipodeestrutura.Qualvoc indicariacomotendoamaiorenergiaderede,NaFouNaCl?Fluoretodesdio,porqueaenergiade rede inversamente proporcional distncia entre os ons e o on fluoreto menor que o on cloreto. 70)Explique por que a energia de rede do xido de magnsio (3.850 kJ mol-1) maior que a do xido de brio (3.114 kJ mol -1), sabendo-se que eles tm arranjos de ons similares no retculo cristalino. Mg2+ menor. Ligao covalente at comportamento qumico dos elementos 71)EscrevaaestruturadeLewisde:(a)CCl4;(b)CCl2O;(c)ONF;(d)NF3;(e)cloretodeamnio;(f) fosfeto de potssio; (g) hipoclorito de sdio. C ClClClClC Cl ClOO N F N F FFN H HHHCl-3 K+P3-Na+Cl O- 72)OnaftalenotemfrmulaC10H8.similaraobenzeno,mastemdoisanisdeseismembrosque compartilhamumaligaoC-C.Aconectividademostradaabaixo.Completeaestruturadesenhandoas ligaes mltiplas que satisfaam a regra do octeto para cada tomo de carbono. Estruturas de ressonncia so possveis. Desenhem tantas quantas voc possa encontrar.HHH HHHHHHHH HHHHHHHH HHHHH 73)SelecionedecadaumdosseguintesparesdeestruturasdeLewis,aquelaquemaisfavorvelpara fazer a contribuio dominante para o hbrido de ressonncia. Explique a sua seleo. a)F Xe F F Xe Fb)C O OC O O (a)As cargas formais em Xe e F so 0 na primeira estrutura; na segunda estrutura, Xe tem -1, um F igual a 0 e outro F igual a +1. A primeira estrutura favorecida pelas cargas formais.(b)Naprimeiraestrutura,todosostomostmcargasformais0;nasegunda,umoxigniotemuma carga formal de +1 e outro de -1. A primeira estrutura preferida. 74)EscrevaaestruturadeLewisedonmerodeparesisoladossobreoxennio,otomocentral,dos seguintes compostos: (a) XeOF2; (b) XeF4; (c) XeOF4.Xe F FO2 pares isoladosXe F FFFXeOFFFF2 pares isolados 1 pares isolados 75)ArranjeosctionsRb+,Be2+eSr2+emordemcrescentedepoderpolarizante.Dumaexplicaode seu arranjo. Rb+ < Sr2+ < Be2+; o poder de polarizar cresce com o aumento da carga e com a diminuio do raio. 76)ArranjeosonsCl-,Br-,N3-eO2-emordemcrescentedepolarizabilidade,dandoasrazesdesuas decises. O2- < N3- < Cl- < Br-; a polarizabilidade cresce com o aumento do tamanho do on. 77)Paracadapar,determinequalcompostotemligaescommaiorcarterinico:(a)HClouHI;(b) CH4 ou CF4; (c) CO2 ou CS2. (a) HCl; (b) CF4; (c) CO2. 78)UsandoseuconhecimentosobreestruturasdeLewis,prevejaquaisdasseguintesmolculasouons deveroteromaislongocomprimentoparaaligaoindicada:(a)aligaoC-OemCO,CO2ouCO32-; (b) a ligao S-O em SO2, SO3 ou SO32-; (c) a ligao C-N em HCN, CH2NHou CH3NH2. (a) CO32-; (b) SO32-; (c) CH3NH2. 79)Nitrognio, fsforo, oxignio e enxofre existem como N2, P4 tetradrico, O2 e molculas cclicas de S8. Racionalize em termos das habilidades dos tomos de formar diferentes tipos de ligaes. Tanto P como S temumtomograndequemenoscapazdeformarligaesmltiplascomoutrotomodomesmotipo, diferente dos tomos pequenos N e O. Todas as ligaes em P4 e S8 so ligaes simples, enquanto que N2 tem uma ligao tripla e O2 uma ligao dupla. 80)(a) Qual a forma da molcula de clorofrmio, CHCl3? (b) Quantos ngulos de ligaoH-C-Cl diferentes existem nestamolcula? (c) Quais os valores esperados para os ngulos da ligao H-C-Cl? (a) tetradrica; (b) uma; (c) 109,5o. 81)(a) Qual a forma do on nitrnio, NO2+? (b) Qual o ngulo de ligao O-N-O? (a) linear; (b) 180o. 82)(a)Qualaformadooncarbonato,CO32-?(b)QuantosngulosdiferentesO-C-Oexistemnesta molcula?(c)QuaissoosvaloresesperadosparaosngulosO-C-O?(a)trigonalplanar;(b)uma;(c) 120o. 83)UtilizandoasestruturasdeLewiseateoriaRPECV,prevejaaformadecadaumadasseguintes espcies:(a)tetracloretodeenxofre;(b)tricloretodeiodo;(c)IF4-;(d)trixidodexennio.Da designaoAXnEm domodelo RPECVemcadacaso. Desenheasformas estruturais. (a)gangorra, AX4E; (b) forma T, AX3E2; (c) quadrado planar, AX4E2; (d) pirmide trigonal, AX3E. 84)Preveja a forma molecular e os ngulos de ligao para cada um dos seguintes casos: (a) I3-; (b) IF3; (c) IO4-;(d)TeF6.DadesignaoAXnEmdomodeloRPECVemcadacaso.Desenheas formasestruturais. (a)linear,180o,AX2E3;(b)formaT,duasa90oeumaa180o,AX3E2;(c)tetradrica,109,5o,AX4;(d) octadrica, 90o e 180o, AX6. 85)Escreva as estruturas de Lewis e a frmula RPECV, indicando a forma, e preveja aproximadamente os ngulosdeligaopara(a)CF3Cl;(b)GaI3;(c)XeOF4;(d)CH3-.DadesignaoAXnEmdomodelo RPECVemcadacaso.(a)tetradrica,todososngulosdeligao=109,5o,AX4;(b)trigonalplanar, ngulos de ligao de aproximadamente 120o, AX3; (c) pirmide quadrada, O-Xe-F comngulos de 90oe F-Xe-Fcomngulosde90oe180o,AX5E;(d)pirmidetrigonal,ngulosumpoucomenoresque109,5o, AX3E. 86)EscrevaasestruturasdeLewiseprevejaseasseguintesmolculassopolaresouapolares(no-polares):(a)CH2Cl2;(b)CCl4;(c)CS2;(d)SF4.Asmolculas(a)e(d)seropolarese(b)e(c)sero apolares. 87)Muitasmolculas orgnicas soapolaresoufracamentepolares. Preveja seas seguintesmolculasse comportam como polares ou apolares: (a) C6H6 (benzeno); (b) CH3OH (metanol); (c) H2CO (formaldedo, utilizado em solues aquosas para preservar espcies biolgicas). (a) apolar; (b) polar; (c) polar. 88)D as orientaes relativas dos seguintes orbitais: (a) sp3; (b) sp; (c) sp3d2; (d) sp2. (a) 109,5o; (b) 180o; (c) 90o e 180o; (d) 120o. 89)As orientaes relativas das ligaes ao tomo central de uma molcula que no possui pares isolados de eltrons podem ser qualquer uma das listadas a seguir. Qual a hibridizao dos orbitais utilizadas por cadatomocentralparaseusparesdeligao:(a)tetradrica;(b)bipirmidetrigonal;(c)octadrica;(d) linear? (a)Dahibridizaodotomoemnegritodasseguintesmolculas:(a)SF4;(b)BCl3;(c)NH3;(d) (CH3)2Be. Dica: pares isolados ocupam orbitais hbridos de maneira muito similar aos eltrons ligantes. (a) sp3d; (b) sp2; (c) sp3; (d) sp. 90)Desenheumdiagramadenveisdeenergiadeorbitalmolecularedetermineaordemdeligao esperadaparacadaumadasseguintesespcies: (a)Li2;(b)Li2+;(c)Li2-.Estabeleasecadamolculaou ontercarterparamagnticooudiamagntico.Seforparamagntico,forneceronmerodeeltrons desemparelhados. (a) OL = 1, diamagntico; (b) OL = , paramagntico; (c) OL = , paramagntico. 91)(a) Com base na configurao da molcula neutra O2, escreva a configurao do orbital molecular das valncias dos orbitais moleculares para (1) O2-; (2) O2+; (3) O22-. (b) Fornea a ordem de ligao esperada para cadaespcie. (c)Quais dessasespciesso paramagnticas, setiveralguma? (d) oorbital demais alta energia que contm um eltron com carter ou . (a) Faa; (b) (1) 1,5; (2) 2,5; (3) 1. (c) (1) e (2) so paramagnticos, com um eltron desemparelhado cada. (d) nos trs casos. 92)Utilizandoateoriadoorbitalmolecular,expliqueporqueaenergiadeligaoN=N(dupla)no equivalenteaodobrodaenergiadeligaoN-N(simples).UmaligaoduplaN=Ncompostadeuma ligao e uma , enquanto que uma ligao simples N-N uma ligao . As ligaes comumente tm energiasmaisaltasqueasligaesporqueseusorbitaissesobrepemmenosefetivamentequeas ligaes , ou seja, so mais fracas. 93)(a)DesenheodiagramadenveisdeenergiadoorbitalmolecularparaN2enomeieosnveisde energia conforme o tipo de orbital do qual ele provem, se eles so ou no orbitais e , e se so ligantes ou antiligantes. (b) O on diatmico heteronuclear CN- tem uma estrutura orbital similar a do N2. Como o fato doCterdiferenteeletronegatividadequeoNafetarodiagramadenveisdeenergiaquandocomparado comodoN2?Utilizandoestainformao,desenheodiagramadosnveisdeenergiaparaCN-.(c)Os eltronsteroumamaiorprobabilidadedeestarpertodoCoudoN?Porqu?(a)Faa;(b)Otomode nitrogniomaiseletronegativo;entoseusorbitaisteroenergiasmaisbaixasqueosdotomodeC. Como N mais eletronegativo, todos os orbitais ligantes estaro mais prximos em energia a N que a C e todos os orbitais antiligantes estaro mais prximos em energia a C do que a N. (c) Os eltrons em orbitais ligantestmumaprobabilidademaiordeestarememNporqueotomomaiseletronegativoeseus orbitais tm energias mais baixas. 94)De quemaneira amudanana condutividade de um semicondutor difere da dometal com o aumento datemperatura?Acondutividadedeumsemicondutoraumentacomoaumentodatemperaturaporque aumentaonmerodeeltronsquesopromovidosparaabandadeconduo,enquantoquea condutividadedeummetaldiminuicomoaumentodatemperaturaporqueomovimentodostomos diminuir a migrao de eltrons. 95)O germnio um semicondutor. Incluindo pequenas quantidades de impurezas, qual desses elementos In,P,SbouGafarcomqueogermniosetransformeem(a)umsemicondutortipop;(b)um semicondutor tipo n? (a) In e Ga; (b) P e Sb. 96)Identifiqueostiposdeforasintermolecularesquepossamsurgirentreasmolculasdasseguintes substncias: (a) Cl2; (b) HCl; (c) C6H6; (d) C6H5Cl. (a) Foras de London; (b) foras dipolo-dipolo, foras de London; (c) foras de London; (d) foras dipolo-dipolo, foras de London. 97)Para quais das seguintes molculas as interaes dipolo-dipolo sero importantes: (a) CH4; (b) CH3Cl; (c) CH2Cl2, (d) CHCl3, (e) CCl4. (b), (c) e (d). 98)Quaisdasseguintesmolculasprovavelmenteformamligaesdehidrognio:(a)HF;(b)CH4;(c) NH3; (d) CH3OH. (a); (c); (d). 99)Sugira, dando razes, qual substncia, em cada par, tem provavelmente tem o ponto de fuso mais alto (asestruturasdeLewispoderoajudaremseusargumentos):(a)C2H5OC2H5(terdietlico)ouC4H9OH (butanol);(b)HFouHCl;(c)H2OouCH3OH.(a)Butanol,poisaligaodehidrognioestpresente somente no butanol. (b) HF, a ligao de hidrognio est presente em HF, mas no significativamente em HCl. (c) H2O, tem a ligao de hidrognio mais forte. 100)Calcule o comprimento de onda e a energia por mol de ftons de radiao de freqncia: (a) 9,4 x 1019 Hz; (b) 5,7 x 1021 Hz; (c) 3,7 x 1020 Hz; (d) 7,3 x 1022 Hz. = c/; E = h; regra de trs para achar a energiadeummol.(a)3,2x10-12m,3,8x1010Jmol-1;(b)5,3x10-14m,2,3x1012Jmol-1;(c)8,1x10-13m, 1,5x1011 J mol-1; (d) 4,1x10-15 m, 2,9x1013 J mol-1. 101)No rearranjo do ncleon dos seguintes ncleos filhos, a energia varia pela quantidade apresentada, emitido um raio . Determine a freqncia e o comprimento de onda do raio em cada caso: (a) cobalto-60, 1,33 MeV; (b) arsnico-80, 1,64 MeV; (c) ferro-59, 1,10 MeV. (1 MeV = 1,602 x 10-13 J). (a) 3,21x1020 Hz, 9,35x10-13 m; (b) 3,97x1020 Hz, 7,59x10-13 m; (c) 2,65x1020 Hz, 1,13x10-12 m. 102)Identifiqueoncleofilhodecadaumdosseguintesdecaimentoseescrevaaequaonuclear balanceada: (a) decaimento do trtio; (b) decaimento + do trio-83; (c) decaimento do criptnio-87; (d) decaimento protactnio-225;(e) captura eletrnicapara oberlio-7. Nota:Odecaimento (semosinal) significasempreaejeodeumapartcula-.Odecaimentoqueresultaemumpsitronsempre representadopor+.(a) 3He; 31T 0-1e+ 32He;(b) 83Sr; 8339Y 01e+ 8338Sr;(c) 87Rb; 8736Kr 0-1e+ 8737Rb; (d) 221Ac; 22591Pa 42 + 22184Ac; (e) 7Li; 74Be + 0-1e 73Li. 103)Determineaconstantededecaimentopara:(a)otrtio,t1/2 =12,3a;(b)ltio-8,t1/2 =0,84s;(c) nitrognio-13, t1/2 = 10,0 min. t1/2 = ln 2 / k. (a) 5,63 x 10-2 a-1; (b) 0,83 s-1; (c) 0,0693 min-1. 104)Faaadistinoentrefissoefusonuclear.Expliqueporqueosnucldeospesadostmmaior chance de sofrer fisso, e os nucldeos leves tm maior chance de sofrer fuso. 105)Calcule a energia em joules equivalente (a) 1,0 de matria; (b) 1 eltron. E = mc2; (a) 9,0 x 1013 J; (b) 8,187 x 10-14 J. 106)Explique o cinturo de estabilidade. 107)Escreva a equao balanceada para a reao entre o potssio e o hidrognio. 2 K(s) + H2(g) 2 KH(s) 108)Classifiquecadaumdosseguintescompostoscomohidretosalino,molecularoumetlico:(a) LiH; (b) NH3; (c) HBr; (d) UH3. (a) salina; (b) molecular; (c) molecular; (d) metlica. 109)D a frmula para o anidrido de cada uma das substncias: (a) H2CO3; (b) H2SO3; (c) B(OH)3. (a) CO2; (b) SO2; (c) B2O3. 110)Identifique os produtos e escreva a equao balanceada para a reao do hidrognio com (a) cloro; (b) sdio; (c) fsforo; (d) cobre metlico. (a) H2(g) + Cl2(g) 2 HCl(g); (b) sob aquecimento: H2(g) + 2 Na(l) 2 NaH(s); (c) P4(s) + 6 H2(g) 4 PH3(g); (d) Cu(s) + H2(g) nenhuma reao. 111)Descrevaasfontesdesilcio.Osilcioocorreabundantementenacrostaterrestrenaformade silicatos em rochas e como dixido de silcio na areia. 112)Compare a hibridizao e a estrutura do carbono e do grafite e no diamante. Como estas estruturas explicam as propriedades fsicas dos dois altropos? No diamante, o carbono um hibridizado sp3 e forma um tetraedro, a rede estrutural tridimensional, que altamente rgida. Carbono grafite um hibridizado sp2 eplanar,seuusocomolubrificantebaseia-senofatodequeasfolhastridimensionaispodemdeslizar umassobreasoutras,reduzindo,portantooatrito.Nografite,oseltronspno-hibridizadosestolivres paramover-sedeumtomoaooutro,umapropriedadequeresultanasuaaltacondutividadeeltrica.No diamante, todos os eltrons de valncia esto localizados nos hibridizados sp3 das ligaes C-C, fazendo que o diamante no conduza to bem a eletricidade. 113)DetermineamassadeHF,comocidofluordrico,requeridaparacorroer2,00mgdeSiO2em uma placa de vidro pela reao SiO2(s) + 6 HF(aq) 2 H3O+ (aq) + SiF62-(aq). 4,00 mg de HF 114)Descrevaa produoindustrialde nitrogniolquido. O primeiro passoa liquefaodoar, que tem 76% de nitrognio em massa. O ar resfriado abaixo de seu ponto de ebulio por uma srie de passos de expanso e compresso em uma espcie de refrigerador. O gs nitrognio ento obtido pela destilao doarlquido.Onitrogniotemsuaebulioa-196 oC,masgasescomaltospontosdeebulio, principalmenteoxignio,permanecemcomolquidos.Ogsnitrogniopuroentoliquefeitopor repetio do processo. 115)Uria, CO(NH2)2, reage com gua para formar carbonato de amnio. Escreva a equao qumica e calculeamassadecarbonatodeamnioquepodeserobtidade5,0kgdeuria.CO(NH2)2+2H2O (NH4)2CO3; 8,0 kg de (NH4)2CO3. 116)O pentacloreto de fsforo slido existe como PCl4+PCl6-. Prediga suas formas pela teoria RPECV. AX4, tetraedro e AX6, octaedro. 117)Quais as principais utilizaes para o As e Sb. 118)Quais as principais fontes de O, S, Se e Te. Descreva uma aplicao para cada elemento. 119)Descreve as fontes para os halognios (F, Cl, Br, I, At). 120)Descreva os principais compostos para os gases nobres.