-
Estrutura Atmica
61
d) Dois eltrons podero estar no mesmo orbital desde que
apresentem a mesma rotao (spin)
e) O subnvel 3d, embora esteja no terceiro nvel, mais energtico
que o subnvel 4s, que do quarto nvel
139. Quantos nveis de energia esto ocupados pelos eltrons do
29Cu ?
140. Qual o conjunto de nmeros qunticos dos seguintes
eltrons?
a) 3s1
b) 4d1
c) 5p2 (o ltimo eltron)d) 6f5 (o penltimo eltron)
-
62
TABELA PERIDICA
Dizemos que um evento peridico quando se repete regularmente em
funo de um parmetro.
Por volta de 1800 Dmitri Ivanovitch Mendeleiev estabeleceu que
algumas propriedades fsicas e qumicas dos elementos variam
periodicamente em funo de suas massas atmicas.
Com a introduo do nmero atmico no final do sculo XIX por
Moseley, os cientistas verificaram que a Lei Peridica de Mendeleiev
precisava de um ajuste, pois o verdadeiro parmetro de periodicidade
era o nmero atmico, sendo
ento formulada assim a Lei Peridica Atual:
Lei Peridica:
Algumas propriedades fsicas e qumicas dos elementos variam
periodicamente em funo de seus nmeros atmicos.
DESCRIO DA TABELA PERIDICA
Os elementos qumicos esto dispostos em ordem crescente de seus
nmeros atmicos.
Existem sete linhas horizontais denominadas de perodos. Os
elementos que esto num mesmo
-
Tabela Peridica
63
perodo apresentam o mesmo nmero de nveis de energia ocupados por
eltrons no estado fundamental.
Existem dezoito linhas verticais denominadas de grupos, colunas
ou famlias. Os elementos que esto numa mesma famlia apresentam
propriedades qumicas semelhantes, pois apresentam o mesmo nmero de
eltrons no nvel de valncia ou seja, o nvel mais externo.
Segundo recomendaes da IUPAC, desde1985 ficou adotada a numerao
de 1 a 18 para as colunas da tabela peridica, mesmo assim ainda
comum encontrarmos as colunas com classificaes em A e B.
Nas colunas A (1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 e 18) esto os elementos
representativos, tpicos ou normais e estes elementos terminam sua
distribuio eletrnica em s ou p. J nas colunas B (3, 4, 5, 6, 7, 8,
9, 10, 11 e 12) esto os elementos de transio ou transio externa
(possuem a distribuio eletrnica terminando num subnvel d) ou
transio interna (possuem a distribuio eletrnica terminando com o
subnvel f).
Os quinze elementos (57 a 71), todos pertencentes ao grupo IIIB,
foram inicialmente chamados de terras raras, pelo aspecto terroso
de seus compostos com o oxignio e porque se acreditava que fossem
rarssimos. Sabe-se hoje que a crosta terrestre constituda por 2 x
10-5% do elemento prata. Com esses dados verifica-se que os
lantandeos ocorrem mil vezes mais que a prata,
o que no os credencia a serem chamados terras raras. O lantnio d
o nome srie, e o seu nome deriva do grego lanthnien, que significa
estar oculto. So conhecidos como segundas terras raras os quinze
elementos cujos nmeros atmicos vo de 89 a 103, todos tambm
colocados no grupo IIIB. Os de nmeros atmicos 93 a 103 so chamados
de transurnicos. O actnio d nome ao grupo e deriva do grego aktis,
akunos (raio), pela radioatividade do elemento.
bom saber que as propriedades qumicas entre os elementos de
transio interna so muito semelhantes, pois o eltron diferenciador
adicionado na antipenltima camada deixando intacta a ltima camada,
responsvel, como sabemos, pelas propriedades qumicas dos elementos.
Entende-se por eltron diferenciador o ltimo eltron adicionado a
configurao eletrnica do tomo.
A maioria dos elementos qumicos metal. A maioria est no estado
slido nas condies ambientais; apenas mercrio e bromo so lquidos e
hidrognio, nitrognio, oxignio, flor, cloro, hlio, nenio, argnio,
criptnio, xennio e radnio so todos gasosos nas condies ambientais
que 25oC e 1 atm de presso.
-
Tabela Peridica
64
TABELA PERIDICA ATUAL
METAIS ALCALINOS ns1 Li, Na, K, Rb ,Cs e Fr
METAIS ALCALINO TERROSOS ns2
Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra
FAMLIA DO BORO ns2 np1 B, Al, Ga, In, Tl
FAMLIA DO CARBONO ns2 np2 C, Si, Ge, Sn, P
FAMLIA DO NITROGNIO ns2 np3 N, P, As, Sb, Bi
CALCOGNIOS OU CHALCOGNIOS ns2 np4
O, S, Se, Te, Po
HALOGNIOS ns2 np5 F, Cl, Br, I, At
GASES RAROS, NOBRES OU INERTES ns2 np6
He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn
EXERCCIOS
Observe a Tabela Peridica a seguir e responda as questes que se
seguem
PRINCIPAIS FAMLIAS X CAMADA DE VALNCIA
141. Que elemento contm sete nveis ocupados por eltrons ?
a. ( ) M b. ( ) G c. ( ) H d. ( ) W e. ( ) L
-
Tabela Peridica
65
142. Que elemento metal alcalino e reage violentamente com a gua
?
a. ( ) A b. ( ) S c. ( ) B d. ( ) C e. ( ) W
143. Que elemento est no terceiro perodo da Tabela Peridica e
encontrado nos combustveis fsseis como uma impureza e quando
queimada d origem a gases que faro com que a chuva seja mais cida
do que naturalmente j , fenmeno inclusive chamado de chuva cida
?
a. ( ) J b. ( ) L c. ( ) T d. ( ) C e. ( ) E
144. Que elemento qumico poderia ser colocado dentro do bulbo de
uma lmpada incandescente sem causar problemas de oxidao do
filamento ?
a. ( ) W b. ( ) A c. ( ) L d. ( ) R e. ( ) J
145. Que elemento foi inicialmente colocado nos dirigveis, tipo
Zepelin, sendo inclusive o elemento qumico mais abundante em
quantidade na gua do mar ?
a. ( ) H b. ( ) T c. ( ) I d. ( ) A e. ( ) P
146. Que elemento tem configurao eletrnica terminando em d ?
a. ( ) F b. ( ) B c. ( ) L d. ( ) P e. ( ) I
147. Que elemento qumico tem comportamento qumico semelhante ao
elemento qumico D?
a. ( ) A b. ( ) N c. ( ) C d. ( ) E e. ( ) P
148. Que elemento qumico isoeletrnico de C+?
a. ( ) C b. ( ) N c. ( ) T d. ( ) B e. ( ) P
PROPRIEDADES PERIDICAS
So as que se repetem a intervalos regulares, isto , crescem e
decrescem com o aumento do nmero atmico. Na nossa apostila,
estudaremos algumas propriedades peridicas. Iniciaremos pelo Raio
Atmico.
Raio Atmico
bom que compreendamos que o tomo no tem tamanho definido, pois a
probabilidade de se encontrar o eltron a uma certa distncia do
ncleo atinge valores muito pequenos a grandes distncias do ncleo,
mas no se anula bruscamente. O que torna difcil a idia de limitar o
tamanho do tomo.
Podemos definir raio atmico como sendo a metade da menor
distncia entre dois ncleos de tomos iguais ligados entre si. O
tamanho do tomo depende do nmero de nveis de energia e da atrao
nuclear pelos eltrons do ltimo nvel.
As setas indicam a ordem crescente das propriedades.
Esquema para obter o raio atmico.
-
Tabela Peridica
66
Energia de Ionizao
A primeira energia de ionizao de um tomo a energia mnima
necessria para remover o eltron de maior energia do tomo neutro no
estado gasoso.
X(g) + E X1+
(g) + 1e-
No difcil prever-se que a energia de ionizao aumenta a cada
eltron retirado, porque a atrao eletrosttica entre o ncleo e os
eltrons tambm aumenta. Nas famlias e nos perodos a energia de
ionizao aumenta no mesmo sentido em que o raio diminui. Expressamos
a energia de ionizao em KJ/mol e s vezes em eltrons-volt. Esta
energia corresponde energia adquirida por um eltron ao ser
acelerado por uma ddp eltrica de 1V. (1eV = 96,5KJ/mol)
Eletronegatividade
Propriedade que certos tomos possuem de atrair par de eltrons
quando combinados. Atualmente j so conhecidas as
eletronegatividades de Pauling de alguns gases raros, como o xennio
(2,6) e radnio (0,7).
Afinidade Eletrnica ou Eletropositividade
A afinidade eletrnica aplica-se aos tomos isolados, e comumente
o processo exotrmico. Isto decorre do fato da adio de eltrons
produzir uma estrutura mais estvel, e conseqentemente, com um
contedo energtico menor.
X(g) + 1e-
X 1-
(g) + E
Exemplo: F(g) + 1e- F
1-
(g) + E
(1s2,2s2,2p5) (1s2,2s2,2p6)
Carter Metlico ou Eletropositividade
a tendncia que um tomo possui de ceder seus eltrons para um tomo
de outro elemento qumico.
-
Tabela Peridica
67
Ponto de Fuso e Ebulio
Ponto de Fuso
Temperatura acusada no termmetro quando um material estiver
passando do estado slido para o lquido.
Ponto de Ebulio
Temperatura acusada no termmetro quando o material estiver
passando do estado lquido para o gasoso.
Densidade Absoluta ou Massa Especfica
Razo entre a massa de um material e o volume que esta massa
ocupa.
Volume Atmico
Volume ocupado por 6,02 x 1023 tomos do elemento no estado slido
mais o volume ocupado pelos espaos vazios entre os tomos
-
Tabela Peridica
68
Reatividade Qumica
EXERCCIOS
149. Sobre a tabela peridica podemos afirmar:
0 0 A eletronegatividade dos halognios aumenta com o aumento do
nmero atmico
1 1 O raio atmico dos metais alcalino-terrosos aumenta com o
aumento do nmero atmico
2 2 Os metais mais densos esto na parte superior da Tabela
Peridica e nas extremidades
3 3 Os gases nobres so os elementos de menor energia de
ionizao
4 4 Os calcognios apresentam no nvel mais externo configurao
eletrnica do tipo ns2 np4
150. Um elemento que apresenta nmero atmico 35 localiza-se
no:
a) 3o perodo, famlia 15 b) 3o perodo, famlia 13c) 4o perodo,
famlia 15d) 4o perodo, famlia 17e) 3o perodo, famlia 17
151. Assinale o correto (1a coluna) e o falso (2a coluna).
0 0 Em um mesmo perodo, os elementos apresentam o mesmo nmero de
nveis com eltrons.
1 1 Os elementos do grupo 2 apresentam, na ltima camada a
configurao geral ns2.
2 2 Quando o subnvel mais energtico do tipo s ou p , o elemento
de transio.
3 3 Em um mesmo grupo, os elementos apresentam o mesmo nmero de
camadas eletrnicas ocupadas por eltrons.
4 4 Elemento cujos tomos tenham configurao ns2 np5 no nvel de
valncia so metais.
152. O grfico apresenta as energias de ionizao de um tomo de
nitrognio:
Pela anlise do grfico, pode-se concluir, com relao ao tomo de
nitrognio, que:
a) O nvel eletrnico mais externo tem apenas dois eltrons.
b) O sexto eltron muito mais difcil de ionizar do que os
demais.
c) A quinta energia de ionizao corresponde ao processo Cl(l) -
5e
- Cl(l) 5-.
d) O tomo apresenta cinco eltrons com alta energia e dois com
baixa energia.
e) A energia de 500 e.V. suficiente para ionizar os sete
eltrons.
153. Qual dos grficos descreve melhor a variao de energia
necessria para remover os quatro eltrons do tomo de berilo?
a) b)
-
Tabela Peridica
69
c)
e)
d)
154. As letras W, X, Y e Z designam quatro elementos escolhidos
entre aqueles das colunas 1, 2 e 13 da tabela peridica (antigas
colunas IA, IIA e IIIA). Seus tomos tm as energias de ionizao
mostradas na tabela abaixo.
Os valores das sucessivas energias de ionizao de um tomo podem
dar uma indicao de seu nmero de eltrons de valncia.
Analisando as informaes contidas na tabela, conclui-se que a
associao correta entre um elemento e a coluna a que ele pertence na
tabela peridica :
a) W coluna 1 (IA)b) X coluna 2 (IIA)c) Y coluna 1 (IA)d) Z
coluna 13 (IIIA)
155. Qual a famlia na qual o elemento de configurao eletrnica
[Ar]3d54s2, no estado fundamental, ocupa:
a) 1b) 2c) 7d) 17e) 18
156. Com relao a um tomo A e o ction formado a partir deste
nucldeo, correto afirmar,
exceto:
a) A tem o mesmo nmero de prtons que A1+;
b) O raio atmico de A maior que o raio inico de A1+;
c) A primeira energia de ionizao de A1+ maior do que a de A;
d) A e A1+ nem sempre tm o mesmo nmero de nutrons;
e) A tem maior nmero de eltrons que A1+.
-
70
LIGAES QUMICASINTRODUO
A formao de ferrugem ou a erupo de um vulco so fenmenos naturais
que seguem uma mesma lei fundamental: os processos tendem a ocorrer
na busca de um estado mais estvel, ou seja, uma situao de menor
energia.
O conceito de estabilidade est ligado a uma certa resistncia s
mudanas. Assim, quanto mais inerte for um sistema, maior ser sua
estabilidade. o que ocorre, por exemplo, com o aquecimento de um
tijolo e uma folha de papel.
Enquanto o tijolo no sofre alteraes importantes, a folha de
papel pode entrar em combusto. Note que, com relao ao calor, o
tijolo mais estvel que o papel.
Foi por meio desse raciocnio que os cientistas perceberam por
que os tomos ligavam-se entre si. Ou seja, dessa maneira os tomos
eram conduzidos a um estado menos energtico e, portanto, mais
estvel.
Em condies normais, os nicos elementos cujos tomos so estveis na
forma isolada so os gases nobres.
Como todas as propriedades qumicas dos elementos esto
relacionadas s suas
tomos ligados tendem a ser mais estveis que tomos isolados.
tomos ligados
ener
gia
estabilizao
tomos isolados
-
Ligaes Qumicas
71
configuraes eletrnicas, os cientistas concluram que a
estabilidade dos gases nobres estava relacionada ao fato de os
tomos desses elementos possurem a camada de valncia completa no
estado fundamental.
Assim, os demais elementos deveriam estabelecer ligaes, doando,
recebendo ou compartilhando eltrons de modo a adquirir uma
configurao eletrnica igual de um gs nobre (camada de valncia
completa).
Em 1916, o cientista americano Gilbert N. Lewis props que os
tomos formam ligaes compartilhando seus eltrons para completar a
camada de valncia (modelo do octeto).
Observao
H + H H : H H - H
EXERCCIOS
157. Indicar o tipo de ligao qumica (metlica, inica, covalente),
em cada caso:
a) Ferrob) ICl5c) Rb2Sd) CaOe) C6H12O6f) (NH2)2COg) Diamanteh)
Ouro
158. O grfico abaixo se refere a dois tomos em equilbrio.
Todas as afirmativas so corretas, exceto:
a) O comprimento da ligao 74 pm.b) Os ons se encontram isolados
no ponto 1.c) Os ons esto em equilbrio no ponto 3.d) A menor
estabilidade ocorre no ponto 3.e) As foras de repulso prevalecem no
ponto 4.
159. Classifique a afirmao seguinte (UPE-2005) como verdadeira
ou falsa. Se a afirmao for verdadeira justifique-a; se for falsa
corrija-a.
O acrscimo de energia potencial dos tomos, medida que se
aproximam mutuamente, um forte indcio da formao da ligao, e a
distncia entre os ncleos, para a qual a energia potencial mxima,
chamada de comprimento de ligao.
-
Ligaes Qumicas
72
PARA FORMULAR COMPOSTOS INICOS
CX+ + AX- CA
CX+ + AY- CYAX
EXERCCIOS
161. Para adquirir a configurao eletrnica de um gs nobre, que
carga ir ter cada tomo?
a) Potssio ( ) 3 +b) Oxignio ( ) 2-c) Alumnio ( ) 1+d) Bromo ( )
2+e) Brio ( ) 1-f) Fsforo ( ) 3-
160. A curva a seguir mostra a variao de energia potencial EP em
funo da distncia entre os tomos, durante a formao da molcula H2 a
partir de dois tomos de hidrognio, inicialmente a uma distncia
infinita um do outro.
Em relao s informaes obtidas da anlise do grfico, assinale a
afirmativa FALSA.
a) A energia potencial diminui na formao da ligao qumica.b) A
quebra da ligao H-H consome 458kJ/
mol.c) O comprimento de ligao da molcula H2
de 7,40x10 -11 m.d) Os tomos separados por uma distncia
infinita se atraem mutuamente.
LIGAO INICA
Uma ligao inica ocorre quando um ou mais eltrons so transferidos
da camada de valncia (ltima camada) de um tomo metlico (M0) para a
camada de valncia de um tomo ametlico (A0). O tomo que perde
eltrons torna-se ction (MZ+) e o que ganha eltrons torna-se nion
(AZ-). A ligao inica resulta da atrao entre os ons com cargas
opostas.
-
Ligaes Qumicas
73
162. D as frmulas dos compostos inicos resultantes:
a) Sr2+ + C l b) Rb+ + SO
2-
4 c) Al3+ + PO3-4 d) NH
+
4 + S2- e) Fe2+ + NO-3
f) Fe3+ + NO-3
163. O on do tomo que forma composto inico com o nion cloreto na
proporo 1 : 1 tem distribuio eletrnica:
a) 1s2
b) 1s2 2s2
c) 1s2 2s1
d) 1s2 2s2 2p1
e) 1s2 2s2 2p2
164. A alternativa em que os elementos de cada par tendem a
apresentar entre si o comportamento indicado na respectiva coluna
:
a)b)c)d)e)
Caractersticas Gerais dos Compostos Inicos
1) So slidos a 25oC e 1 atm.2) Apresentam temperaturas de fuso
e
ebulio elevadas.3) No constituem molculas.4) No conduzem
eletricidade quando no
estado slido (conduzem a eletricidade quando fundidos ou
dissolvidos em gua).
O retculo do cloreto de sdio mostrando a coordenao 6 dos
ons.
Parte do retculo do cloreto de csio mostrando a coordenao 8 dos
ons.
Observaes sobre a ligao inica
Trata-se de uma ligao bastante forte (atrao eletrosttica entre
ons), estendendo-se igualmente em todas as direes do retculo em um
raio de ao relativamente largo.
-
Ligaes Qumicas
74
Os compostos inicos so solveis em solventes polares que
apresentam elevada constante dieltrica.
As reaes destes compostos so geralmente rpidas.
O contedo energtico (balano) de uma ligao dado pelo ciclo de
HABER BORN.
Numa rede cristalina cada on est rodeado por um nmero
determinado de ons de carga oposta. Este nmero denomina-se Nmero de
Coordenao.
bom saber que uma equao de transferncia de eltrons pode ser
simplificada usando-se as estruturas eletrnicas de Lewis. Essas
estruturas eletrnicas so obtidas representando-se os eltrons da
camada de valncia de um tomo, ou ons, por pontos colocados nos
smbolos que representam os elementos. Importante observar que nem
sempre o emparelhamento dos pontos reflete o emparelhamento de
eltrons no estado fundamental.
EXERCCIOS
165. Indicar os compostos inicos e os moleculares:
a) CH4 _______________________________
b) KI _______________________________
c) SO3 _______________________________
d) AgBr _______________________________
e) C3H8 _______________________________
f) CO2 _______________________________
g) H2O _______________________________
h) NaCl _______________________________
i) AlF3 _______________________________
j) CCl4 _______________________________
166. Qual dos compostos abaixo no inico?
a) MgCl2b) CaOc) CO2d) Na2O
167. Dados os ons
K+, Ca2+, Al3+, S2-, NO-3 , BO3-
3 , assinale na 1a coluna as frmulas de substncias escritas
corretamente e na 2a coluna as erradas:
0 0 Ca2(BO3)31 1 Al (NO3)32 2 Ca3S23 3 K3BO34 4 CaS
168. Em relao ao estudo das ligaes qumicas correto afirmar:
a) no modelo de ligao inica, calcula-se a intensidade das foras
eletrostticas atuantes entre ons usando-se a Lei de Coulomb;
b) no retculo dos compostos inicos verdadeiros, os eltrons so
perfeitamente mveis.
Um fato importante a no existncia do NaCl2, explicada em funo do
alto valor da segunda energia de ionizao do sdio ( 4.565kJ/mol), o
que torna impossvel em funo da instabilidade energtica a obteno do
composto.
-
Ligaes Qumicas
75
c) nos compostos inicos formados por ctions bivalentes e nions
monovalentes, h predominncia de carga positiva no composto;
d) a nica prova disponvel para constatar que um composto inico
formado por ons a sua condutibilidade eltrica em soluo aquosa;
e) j prova experimental irrefutvel que os compostos inicos so
formados a partir de um ganho de energia, atribuindo a estabilidade
dos compostos inicos.
169. Uma substncia slida foi dissolvida em gua, sem que
aparentemente uma reao tenha ocorrido. A soluo resultante
apresentou pH maior que 8, e era condutora de eletricidade. Embora
estes dados no sejam suficientes para identificar esta substncia,
podemos fazer algumas afirmaes sobre a natureza da mesma. Assinale
a afirmativa que melhor descreve a natureza mais provvel deste
slido.
a) uma substncia covalente apolar.b) um composto inico.c) uma
mistura de pelo menos dois
compostos.d) Contm um metal alcalino.e) uma substncia
simples.
170. Em qual dos compostos inicos abaixo as interaes entre os
ons so mais fortes? (admita que os com formam o mesmo tipo de
estrutura cristalina)
a) RbClb) NaClc) KCld) LiCle) CsCl
171. As esferas da figura a seguir representam os ons formadores
de um cristal de cloreto de sdio.
Considere que o on com maior nmero de camadas eletrnicas
representado pela esfera de maior raio e que a distncia entre os
ncleos dos ons X e Y vale 10 3 unidades de comprimento.
O smbolo do elemento formador do on de menor tamanho e a menor
distncia, na mesma unidade de comprimento, entre o ncleo de um
ction e o ncleo de um nion, so:
a) Cl, 3b) Na, 3c) Cl, 5d) Na, 5
172. A energia de rede (U) para um composto inico MX pode ser
definida como a energia necessria para ocorrer a seguinte reao:
MX(s) M+
(g) + X-
(g)
Considere os seguintes compostos:
NaF, NaCl, CaF2, CaCl2, LiF e LiCl. Com base nas informaes,
assinale a alternativa correta.
a) Todos os compostos apresentados so espcies apolares.
b) A temperatura de fuso do LiCl maior que a temperatura de fuso
do LiF.
c) A temperatura de fuso do NaF menor que a temperatura de fuso
do NaCl.
d) O mdulo da energia de rede do LiCl maior que o mdulo da
energia de rede do LiF.
e) O mdulo da energia de rede do CaF2 maior que o mdulo da
energia de rede do CaCl2.
-
Ligaes Qumicas
76
LIGAO COVALENTE
Segundo a regra do octeto, todo tomo tender a ter oito eltrons
na ltima camada da eletrosfera, ou seja, a obter uma configurao
eletrnica igual dos gases nobres. Isso conseguido na ligao inica ou
eletrovalente por meio de uma transferncia de eltrons; os tomos,
nesse caso, apresentam uma grande diferena de eletronegatividade.
Agora, vamos imaginar uma situao na qual temos tomos instveis (com
nmero de eltrons diferente de 8 no ltimo nvel) com mesma
eletronegatividade.
Os tomos de cloro ligam-se por meio de um compartilhamento de um
par de eltrons de spins opostos. Esses eltrons circulam ao redor de
ambos os ncleos dos tomos, completando, dessa maneira, o octeto dos
dois tomos.
A ligao covalente se baseia no compartilhamento de pares de
eltrons de valncia, atravs da interpenetrao de orbitais atmicos,
dando origem a orbitais moleculares.
EXERCCIOS
173. Qual o nmero normal de ligaes covalentes
para cada tomo?
a) Hidrognio ________________________
b) Enxofre ________________________
c) Nitrognio ________________________
d) Cloro ________________________
e) Oxignio ________________________
f) Fsforo ________________________
g) Flor ________________________
h) Iodo ________________________
174. Indicar as estruturas moleculares certas e as erradas,
considerando as valncias normais dos tomos:Para representarmos
graficamente molculas,
usaremos diversas frmulas. Exemplos:
-
Ligaes Qumicas
77
175. Por compartilhamento de eltrons muitos tomos adquirem
eletrosferas iguais s dos gases nobres. Isto acontece com todos
representados na frmula:
a) O - Fb) O = Fc) F = O = Fd) F - O - Fe) O - F - O
LIGAO COVALENTE NORMAL
LIGAO COVALENTE - A ligao covalente resulta do compartilhamento
de um par de eltrons entre tomos. necessrio que os eltrons que
formam o par possuam spins contrrios, condio para que a fora de
atrao magntica entre eles, resultante do antiparalelismo dos spins,
sobrepuje a repulso eltrica existente entre os eltrons. Para ser
considerada covalente NORMAL necessrio que cada tomo fornea o seu
eltron.
COVALENTE NORMAL
SIGMAPI{
SIGMA s Forma-se quando orbitais de ligao estiverem no mesmo
eixo.
SIGMA s s
SIGMA s p
SIGMA p p
Na prtica ...
PI p - Quando os orbitais que esto se ligando estiverem em eixos
paralelos.
EXERCCIOS
176. O acetileno queimado adequadamente produz chamas de at
3000oC, sendo empregado no corte de chapas metlicas. Sua frmula
C2H2. Quantas ligaes sigma existem entre os carbonos ?
a) 0b) 1c) 2d) 3e) 4
-
Ligaes Qumicas
78
177. O dixido de carbono um dos gases responsveis pelo efeito
estufa. Sua frmula estrutural (Kekul) O=C=O. No total
existem...
a) apenas quatro ligaes sigmab) duas ligaes sigma e duas ligaes
pic) apenas ligaes pid) uma ligao sigma e trs ligaes pie) uma ligao
pi e trs ligaes sigma
178. No vinagre encontramos o cido actico ou cido etanico
(CH3COOH). Quantos eltrons pi encontramos neste cido?
a) 0b) 1c) 2d) 3e) 4
179. Quantas ligaes pi existem na estrutura (CH3)2CCCH2 ?
a) 0b) 1c) 2d) 3e) 4
LIGAO COVALENTE DATIVA OU COORDENADA
Quando o par eletrnico formador da ligao for cedido por uma nica
espcie.
EXERCCIOS
180. Quantas ligaes coordenadas so encontradas no oznio ?
a) 0b) 1c) 2d) 3e) 4
181. O dixido de enxofre tambm responsvel pela chuva cida.
Quantas ligaes dativas existem neste gs txico?
a) 0b) 1c) 2d) 3e) 4
-
Ligaes Qumicas
79
182. Escreva as frmulas de Lewis e Kekul para as seguintes
espcies qumicas:
a) Cl2O3
b) SO2
c) SO3
d) N2O4
e) N2O5
183. Apresente as frmulas eletrnica e estrutural dos seguintes
cidos:
a) H2CO3
b) HNO3
c) H2SO4
d) H3PO4
e) H3PO3
f) H3PO2
184. A gua oxigenada comercializada por volume, por exemplo, a
20 volumes. Isto significa que 1L desta soluo, a de gua oxigenada,
liberar nas CNTP 20L de oxignio gasoso, pois sabemos que H2O2 H2O+
O2. Quantas ligaes covalentes normais encontramos no perxido de
hidrognio?
a) 0b) 1c) 2d) 3e) 4
185. Qual dos compostos a seguir no existe por conta de um
impedimento espacial ?
a) HNO2 b) HFO3 c) H4P2O7 d) HOBre) H2SiO3
-
Ligaes Qumicas
80
ALGUMAS GEOMETRIAS MOLECULARES (VSEPR)
LINEAR
TRIGONAL PLANA (TRIANGULAR)
TETRADRICA
BIPIRMIDE TRIGONAL (BIPIRAMIDAL)
OCTADRICA
ANGULAR
ANGULAR
PIRMIDE TRIGONAL (PIRAMIDAL)
LINEAR
EXERCCIOS
186. Indicar a estrutura que melhor representa a geometria
molecular.
1. ou
-
Ligaes Qumicas
81
2. ou
3. ou
4. ou
5. ou
6. ou
7. ou
8. ou
9. ou
10. ou
POLARIDADE
A ligao covalente entre tomos ocorre com um compartilhamento de
um par de eltrons entre ambos. tomos diferentes nas molculas tero
ncleos diferentes, nmero de eltrons diferentes e, portanto, efeitos
diferentes sobre o par de eltrons da ligao covalente. A atrao que
um determinado tomo exerce sobre o par de eltrons covalentes
chamada de eletronegatividade.
A Tabela Peridica fornece um guia til para estimar, de modo
relativo, as eletronegatividades dos elementos qumicos mais
comuns.
Qualquer ligao entre dois tomos de eletronegatividades
diferentes ser polar, e entre dois tomos iguais ser apolar.
Na ligao covalente polar, o tomo mais eletronegativo apresenta
maior densidade eletrnica, e o menos eletronegativo ter menor
densidade eletrnica. A ligao covalente polar do exemplo anterior
pode ser representada da seguinte maneira:
-
Ligaes Qumicas
82
+d = regio de menor densidade eletrnica
-d = regio de maior densidade eletrnica.
A polaridade da ligao aumenta com a diferena de
eletronegatividade entre os tomos da ligao.
MOLCULAS POLARES E APOLARES
As molculas das substncias podem ser polares ou apolares.
Molculas polares so aquelas nas quais as cargas eltricas esto
distribudas de modo assimtrico.
Molculas apolares so aquelas em que as cargas eltricas se
distribuem de modo simtrico.
A polaridade das molculas depende:
da polaridade das ligaes covalentes (existncia de cargas
eltricas);
da geometria (arquitetura) molecular (disposio espacial das
cargas eltricas).
Momento Dipolar
Informaes sobre a geometria das molculas (disposio real dos seus
tomos constituintes) podem ser obtidas com a medida experimental de
uma grandeza vetorial chamada momento dipolar.
Definio: Momento dipolar mede o grau de separao das cargas
eltricas na molcula.
Mdulo: | | = q . l
+ dH - F
- d
q = valor absoluto da carga eltrical = distncia entre os centros
de carga eltrica.
Exemplos:
a) Molcula de H2
H H = 0 molcula apolar
b) Molcula de HF
+dH -dF = 0 molcula polar
A distribuio de cargas eltricas assimtrica devido ligao
covalente polar.
Em molculas com mais de dois tomos, devemos definir, para cada
ligao covalente polar, um momento dipolar parcial e avaliar o
momento dipolar resultante.
c) Molcula de gua (H2O)
A distribuio de cargas eltricas assimtrica devido disposio
angular das duas ligaes covalentes polares H O.
d) Molcula do dixido de carbono (CO2)
-
Ligaes Qumicas
83
A distribuio de cargas eltricas simtrica devido disposio linear
das duas ligaes covalentes polares C = O.
e) Molcula do CCl4.
FORAS INTERMOLECULARES
As ligaes inicas e covalentes representam interaes muito fortes.
Nas substncias moleculares, so as ligaes covalentes que determinam
a reatividade qumica e, dessa forma, controlam as propriedades
qumicas dessas substncias. Alm dessas ligaes covalentes que unem os
tomos entre si dentro das molculas existem, entre estas, foras
atrativas mais fracas (em geral). Essas foras intermoleculares so
responsveis pelas propriedades fsicas dos compostos
moleculares.
As foras intermoleculares podem ser classificadas em:
a) Foras de van der Waals, foras de disperso de London ou foras
dipolo induzido dipolo induzido
Molculas apolares so eletricamente simtricas, conforme
representadas normalmente.
Quando os eltrons se movem em torno de um tomo, existe uma
probabilidade de que, em algum instante, os eltrons estejam mais de
um lado do ncleo do que do outro, e que, por um breve momento,
exista um dipolo em virtude do desequilbrio de cargas.
O dipolo instantneo em A induz a um dipolo em B
Cloro lquido
A extremidade positiva do dipolo instantneo induz a molcula
vizinha a um outro dipolo instantneo. Esses dipolos atraem-se por
um curto espao de tempo antes de desaparecerem. Ainda que as atraes
entre os dipolos instantneos possam ser fortes, sua durao muito
curta e a atrao mdia muito pequena.
A intensidade das foras de London depende de dois fatores:
1) Nmero de eltrons: quanto mais eltrons tiver a molcula, mais
soltos estaro os eltrons mais externos, maior a intensidade da
polarizao induzida e mais fortes sero as foras de London.
2) Superfcie da molcula: quanto maior a superfcie, mais
oportunidades para a polarizao induzida.
b) Foras Dipolo-Dipolo (Dipolos Perma-nentes)
As molculas polares agem como se fossem dipolos eltricos
permanentes reais! Ento, quando duas molculas polares se aproximam
uma da outra, tendem a se alinhar de tal modo que a extremidade
positiva de um dipolo dirigida para a extremidade negativa do
outro. Quando isso acontece, existe uma atrao eletrosttica entre os
dipolos moleculares.
-
Ligaes Qumicas
84
As foras atrativas entre dipolos adicionam-se s foras de
disperso de London (induo de cargas) para resultar nas foras totais
de atraes intermoleculares.
c) Ligaes Hidrognio (Pontes de Hidrognio)
Uma atrao dipolo-dipolo particularmente forte ocorre quando o
hidrognio est ligado a um elemento muito eletronegativo e pequeno
(F, O, e N). Nessas circunstncias resultam molculas muito polares,
nas quais o H est com uma carga positiva substancial. As atraes
intermoleculares, nesses casos, chegam de 5% a 10% da fora de uma
ligao covalente ordinria. Essas foras constituem-se num dos mais
importantes tipos de interaes intermoleculares e so denominadas
pontes de hidrognio.
A ponte de hidrognio uma fora mais fraca do que a ligao inica ou
covalente, mas, mais forte do que muitas atraes de London ou
dipolo-dipolo.
PROPRIEDADES FSICAS DOS COMPOSTOS MOLECULARES
Pontos de ebulio e fuso
No estado slido e lquido, temos molculas associadas entre si por
meio de foras intermoleculares. Geralmente, no estado gasoso, as
molculas esto isoladas entre si.
A energia necessria para levar uma substncia molecular fuso e
ebulio consumida em duas etapas:
1) Separao das molculas: o que implica a quebra das atraes
intermoleculares.
2) Movimentao das molculas: energia cintica dos movimentos
moleculares. Quanto maior a massa molecular, maiores as
necessidades energticas.
-
Ligaes Qumicas
85
A temperatura de fuso e de ebulio de uma substncia molecular
aumenta com:
massa molecular a intensidade das atraes
intermoleculares.
Exemplos:
a)
As massas moleculares so prximas, porm, observa-se que o etanol
e o cido frmico apresentam altas Te em relao ao acetaldedo e ter
metlico porque possuem pontes e hidrognio que so interaes
intermoleculares fortes.
b) Hidretos do grupo 7A, 6A, 5A e 4A.
O ponto de ebulio da gua (100C) anormalmente mais alto que o dos
demais hidretos, em funo das pontes de hidrognio entre suas
molculas, apesar dos outros hidretos terem massas moleculares mais
altas.
Nos hidretos H2S, H2Se, H2Te, observa-se aumento da Te com o
crescimento da massa molecular.
Essa variao repete-se para os hidretos das famlias 7A (HX) e 5A
(NH3 e XH3):
Os hidretos XH4 (4A), que so apolares, tm os pontos de ebulio
aumentados com as massas moleculares.
EXERCCIOS
187. Considere as frmulas e ngulos de ligaes dados a seguir:
a) tetradrica, tetradrica, tetradrica, angular
b) angular, piramidal, tetradrica, angularc) angular, piramidal,
tetradrica, lineard) angular, angular, piramidal, trigonale)
trigonal, trigonal, piramidal, angular
188. Os tipos de ligaes nas molculas: LiF , SCl2 e Cl2 so,
respectivamente:
a) covalente apolar, covalente polar, inicab) inica, covalente
apolar, covalente polarc) covalente polar, inica, covalente
apolard) covalente apolar, inica, covalente polare) inica,
covalente polar, covalente apolar
-
Ligaes Qumicas
86
189. O modelo de repulso dos pares de eltrons da camada de
valncia estabelece que a configurao eletrnica dos elementos que
constituem uma molcula responsvel pela sua geometria molecular.
Relacione as molculas com as respectivas geometrias:
Geometria molecular Molculas1. linear ( ) SO3
2. quadrada ( ) NH3
3. trigonal plana ( ) CO2
4. angular ( ) SO2
5. pirmide trigonal6. bipirmide trigonal
A relao numrica, de cima para baixo, da coluna da direita, que
estabelece a seqncia de associaes corretas :
a) 5 3 1 4b) 3 5 4 6c) 3 5 1 4d) 5 3 2 1e) 2 3 1 6
190. A molcula da gua tem geometria molecular angular, e o ngulo
formado de 104, e no 109 como previsto. Essa diferena se deve:
a) Aos dois pares de eltrons no-ligantes no tomo de oxignio.
b) repulso entre os tomos de hidrognio, muito prximos.
c) atrao entre os tomos de hidrognio, muito prximos.
d) Ao tamanho do tomo de oxignio.e) Ao tamanho do tomo de
hidrognio.
191. Qual a molcula que apresenta maior momento dipolar?
192.
0 0 I2(s): Atraes intermoleculares entre dipo-los induzidos (van
der Waals).
1 1 H2O(s): Atraes intermoleculares por pon-tes de
hidrognio.
2 2 KF(s): Atraes eletrostticas entre ons de cargas opostas.
3 3 Fe(s): Atraes entre tomos por ligao covalente apolar.
4 4 BF3: O tomo central adquiriu configura-o eletrnica de gs
nobre.
193.
0 0 SO2: Ligao covalente polar1 1 NaF: Ligao inica2 2 H2: Ligao
covalente apolar3 3 O3: Molcula apolar4 4 CH4: Molcula polar, com
ligaes apolares
194. Os ndios Tamoios que habitavam a Capitania de So Vicente,
mais tarde Capitania do Rio de Janeiro, j usavam o pigmento do
urucum na pele, como ornamento e como proteo contra picadas de
insetos ou ainda contra queimaduras por exposio ao sol. Apesar
desse antigo conhecimento, atualmente, o urucum material patenteado
por uma companhia cosmtica francesa, que detm os direitos de
comercializao do pigmento. Na medida em que a bixina o principal
constituinte da parte corante do urucum, responda:
-
Ligaes Qumicas
87
Qual dos solventes extrai melhor a bixina do urucum, gua ou
clorofrmio? Por qu?
195. A viscosidade influenciada por alguns fatores que podem
retardar o escoamento de um lquido, aumentando-a; ou acelerar o
escoamento, reduzindo-a.
Observe o quadro ao lado:A identificao dos fatores que
influenciaram a viscosidade requer que se considerem os arranjos
estruturais dos diversos lquidos e, por meio dessa anlise, se
compreenda o porqu de as viscosidades serem diferentes.
a) Como se explica a variao da viscosidade com a
temperatura?
b) Considere as estruturas das substncias acima e explique o
porqu de a glicerina ser muito mais viscosa que o etanol.
196. Estudos recentes tm indicado que o uso inapropriado de
lubrificantes ordinrios, normalmente encontrados em farmcias e
drogarias, tais como loes oleosas e cremes, que contm vaselina, leo
mineral ou outros derivados de petrleo, acarretam danificaes nos
preservativos masculinos (camisinhas), os quais so feitos,
geralmente, de um material denominado ltex (poli-1,4-isopreno),
cujo momento dipolar aproximadamente igual a zero (m 0), e cuja
estrutura da unidade monomrica dada a seguir:
Tais danificaes, geralmente, constituem-se de micro-rupturas das
camisinhas, imperceptveis a olho nu, que permitem o fluxo de
esperma atravs das mesmas, acarretando gravidez indesejvel, ou na
transmisso de doenas sexualmente transmissveis, particularmente a
AIDS.
Assinale a alternativa correta.
a) Substncias apolares seriam mais adequadas como lubrificantes
dos preservativos.
b) leos lubrificantes bastante solveis em tetracloreto de
carbono (CCl4), geralmente, no interagem com o ltex.
c) Os leos que provocam danificaes nos preservativos so,
geralmente, de natureza bastante polar.
d) Substncias, cujas foras intermoleculares se assemelham s
presentes no ltex, seriam mais adequadas como lubrificantes dos
preservativos.
e) Substncias com elevados valores de momento de dipolo seriam
mais adequadas como lubrificantes dos preservativos.
-
Ligaes Qumicas
88
197. Existem trs estruturas possveis para a molcula de PF3
(CH3)2, onde o tomo de fsforo o tomo central. Desenhe as trs
estruturas e explique como os valores de momento dipolo obtidos
experimentalmente podem ser utilizados para distingui-las. Qual das
estruturas sinaliza para maior polaridade?
198. A gua apresenta-se no estado lquido, temperatura ambiente e
presso atmosfrica, e entra em ebulio a uma temperatura que cerca de
200C mais elevada do que a do ponto de ebulio previsto
teoricamente, na ausncia das ligaes de hidrognio.
Com relao s ligaes de hidrognio, assinale a alternativa
correta.
a) Ocorrem entre molculas, onde o tomo de hidrognio ligado
covalentemente aos tomos mais eletropositivos, pelos seus pares de
eltrons ligantes.
b) Originam-se da atrao entre os tomos de hidrognio de uma
molcula de gua, que tm carga parcial negativa, e o tomo de oxignio
de uma outra unidade molecular, que tem carga parcial positiva.
c) No estado slido, as ligaes de hidrognio presentes na gua so
mais efetivas, resultando em efeitos estruturais que conferem menor
densidade ao estado slido do que ao lquido.
d) Quanto maior for a eletronegatividade do tomo ligado ao
hidrognio na molcula, maior ser a densidade de carga negativa no
hidrognio, e mais fraca ser a interao com a extremidade positiva da
outra molcula.
e) So interaes muito mais fortes do que as ligaes covalentes
polares convencionais, e desempenham papel fundamental na qumica
dos seres vivos.
199. Os fornos de microondas so aparelhos que emitem radiaes
eletromagnticas que aquecem a gua e, conseqentemente, os alimentos
que a contm. Isso ocorre porque as molculas de gua so polares,
condio necessria para que a interao com este tipo de radiao seja
significativa. Entre as substncias abaixo, qual a que no aquecida
quando exposta s microondas?
a) NH3b) CO2c) SO2d) HCle) CH3Cl
LIGAO COVALENTE DATIVA OU COORDENADA
Quando o par eletrnico formador da ligao for cedido por uma nica
espcie.
H2O + H+ H3O
+
NH3 + H+ NH
+
4
-
Ligaes Qumicas
89
EXERCCIOS
200. Quantas ligaes coordenadas so encontradas no oznio ?
a) 0b) 1c) 2d) 3e) 4
201. O dixido de enxofre tambm responsvel pela chuva cida.
Quantas ligaes dativas existem neste gs txico?
a) 0b) 1c) 2d) 3e) 4
202. Escreva as frmulas de Lewis e Kekul para as seguintes
espcies qumicas:
a) Cl2O3
b) SO3
c) N2O4
d) N2O5
203. Apresente as frmulas eletrnica e estrutural dos seguintes
cidos:
a) H2CO3
b) HNO3
c) H2SO4
d) H3PO4
e) H3PO3
f) H3PO2
-
Ligaes Qumicas
90
204. A gua oxigenada comercializada por volume, por exemplo, a
20 volumes. Isto significa que 1L desta soluo, a de gua oxigenada,
liberar nas CNTP 20L de oxignio gasoso, pois sabemos que H2O2
H2O+O2. Quantas ligaes covalentes normais encontramos no perxido de
hidrognio?
a) 0b) 1c) 2d) 3e) 4
HIBRIDAO
Os orbitais no mesmo tomo, que tem energias prximas, possuem a
capacidade pouco usual de formarem os orbitais hbridos. A mecnica
quntica assegura a possibilidade de se combinar quaisquer orbitais
atmicos de energias prximas para formar novos orbitais. Para os
nossos propsitos, isto significa que os orbitais usualmente
precisam pertencer ao mesmo nvel de energia. A hibridizao um
processo de mistura de orbitais em um nico tomo ou on, o que no
ocorre com a formao do orbital molecular que requer a mistura de
orbitais centrados em tomos diferentes.
Um fato interessante que na hibridizao misturamos um determinado
nmero de orbitais, e no de eltrons. A maioria dos hbridos
semelhante, mas no necessariamente de mesmo formato. A diferena
entre eles encontra-se com mais significado em relao orientao
espacial. Os orbitais s no tm direo preferencial no espao xyz, razo
pela qual no contribuem com os aspectos direcionais dos hbridos;
contribuindo apenas com o tamanho. O nmero de hbridos formados
igual ao nmero de orbitais misturados.
Orbital regio de mxima probabilidade de se encontrar o
eltron.
Orbitais
Hibridao do Carbono
S
P
d
-
Ligaes Qumicas
91
CASOS ESPECIAIS
Hibridao sem Ativao ou Pseudo-Hibridao
gua Amnia
Os ngulos de ligao 104,5 e 107,5, respectivamente das molculas
H2O e NH3, podem ser explicados utilizando-se o conceito de
hibridizao. Admite-se, por exemplo, que na molcula do NH3 os
orbitais s e p do Nitrognio se misturam para originar quatro
orbitais hbridos sp3. Um dos orbitais contem o par de eltrons
isolado e os trs orbitais restantes apresentam, cada um deles, um
eltron desemparelhado. A diminuio do ngulo de 109, tpico dos
hbridos sp3, para 107 na molcula do NH3; e 105 na molcula do H2O,
explicada pelas repulses eletrnicas que ocorrem entre os pares
eletrnicos da camada de valncia, como veremos no mtodo VSEPR.
Representao Esquemtica da Formao dos Orbitais Hbridos sp3d
EXERCCIOS
205. A estrutura tetradrica do tomo de carbono justificada
pela:
a) Distribuio eletrnica: 1s2, 2s1, 2px1, 2py
1, 2pz
1
b) Hibridao de orbitaisc) Associao de todos os orbitais s e pd)
Formao de cinco novos orbitais, atravs
da promoo de eltronse) Elevada reatividade do elemento.
206. Determine a hibridizao de cada carbono da cadeia a
seguir:
-
Ligaes Qumicas
92
DIAMANTE (hibridizao sp3)
ngulo das ligaes= 109
Comp. das ligaes= 0,154 nm
(1nm = 1 nanmetro = 10 9 metro)
GRAFITE (hibridizao sp2)
ngulo das ligaes = 120
Comprimento das ligaes:
nas camadas = 0,141 nm entre camadas = 0,335 nm
O MODELO VSEPR
O modelo de repulso por pares de eltrons do nvel de valncia
(Valence-shell electron-pair repulsion model) se baseia na repulso
das regies de alta concentrao eletrnica, ou seja, eltrons ligantes
e pares isolados se posicionam to longe quanto possvel um do outro,
para minimizar a repulso.
Nmero Estrico
2 3 4 5 6 7
Arranjo Eletrnico
LINEAR
sp
BIPIRMIDETRIGONAL
sp3d
TRIGONAL
sp2
OCTADRICO
sp3d2
TETRADRICO
sp3
BIPIRMIDEPENTAGONAL
sp3d3
Geometria Molecular
LINEAR
TETRADRICA
ANGULAR
GANGORRA
PIRMIDETRIGONAL
TRIGONALPLANAR
QUADRADOPLANAR
FORMA T
-
Ligaes Qumicas
93
BIPIRMIDETRIGONAL
OCTADRICA
PIRMIDEQUADRADA
IPIRMIDEPENTAGONAL
Regras Bsicas
Determina-se o total de eltrons da espcie qumica atravs da
camada de valncia de cada tomo do elemento qumico.
Coloca-se um par de eltrons entre os tomos que formam a espcie
qumica.
Completa-se o octeto dos tomos que esto ao redor do tomo
central.
Os eltrons que faltarem para o total determinado inicialmente
sero colocados no tomo central e aos pares.
Com a descoberta do nmero estrico encontra-se o arranjo
eletrnico.
Com o arranjo eletrnico chega-se a geometria molecular.
EXEMPLOS
Qual o arranjo eletrnico e a geometria molecular das seguintes
espcies:
a) SF4
b) ClF3
c) XeO2
d) XeF4
e) OXeF4
f) I-3
g) IF7
EXERCCIOS
207. Sabendo-se que o BH3 apresenta uma geometria como a figura
a seguir, possvel prever que, nesta molcula, ocorrem 3 ligaes sigma
do tipo:
a) s - s b) s - Pc) s - spd) s - sp2
e) s - sp3
-
Ligaes Qumicas
94
208. Sobre o acetileno ( H - C C - H ), pode-se afirmar que:
a) Sua molcula tetradricab) Na formao de sua molcula, o
carbono
sofre hibridizao do tipo sp2
c) Sua molcula apresenta 2 ligaes sigma e 3 ligaes pi
d) Sua molcula apolare) muito solvel em gua
209. Dados experimentais tornam evidente que o ngulo entre os
tomos de flor 180o na molcula de XeF2. Admita-se, portanto, que
cada orbital p do flor se liga covalentemente a orbitais hbridos do
Xe do tipo:
a) sp2
b) spc) sp3
d) dsp3
e) d2sp3
210. Em relao a hibridizao correto afirmar:
a) Os hbridos sp tem o carter direcional do orbital s .
b) um processo de mistura de orbitais centrados em tomos
diferentes.
c) Os orbitais s no tm direo preferencial. Em conseqncia, no
determinam as propriedades direcionais dos hbridos, quando
contribuem com sua formao.
d) O nmero de orbitais hbridos formados a metade do nmero de
orbitais atmicos que se misturam.
e) Os hbridos sp2 no so coplanares e formam entre si ngulos de
120o .
211. O tipo de hibridao indicado para o tomo de oxignio na
molcula de gua, :
a) spb) sp2
c) sp3
d) dsp3
e) d2sp3
LIGAO METLICA
Propriedades dos Metais
I. Slidos a 250C e 1 atm (exceto mercrio)II. Conduzem calor e
eletricidadeIII. Brilham, so maleveis e dcteisIV. Poucos eltrons no
nvel de valnciaV. Baixa energia de ionizaoVI. Formam ligas metlicas
(Ex: bronze, lato,
amlgamas, ouro 18 kilates, etc.)
Estrutura Metlica
A maioria dos metais forma retculo cristalino denso, com nmero
de coordenao igual a 12, (cada tomo est em contato direto com 12
outros tomos). Alguns metais formam cristais menos densos, com
nmero de coordenao igual a 8.
(I) Hexagonal compacto
(II) Cubo centrado nas
faces
(III) Cbico de corpo centrado
O metal constitudo por muitos tomos agregados, sendo, portanto,
incorreto dizer que um metal monoatmico. Por exemplo, quando nos
referimos ao metal ferro, no devemos imagin-lo como sendo
constitudo por tomos isolados, j que o que chamamos de metal ferro
um empilhado de tomos que se cristaliza na forma cbica de corpo
centrado.
Um metal um slido cristalino com todos os pontos no reticulado
ocupados por tomos idnticos. evidente que esses tomos no podem
estar ligados por foras essencialmente eletrostticas, como as que
existem num cristal inico. pouco provvel que sejam ligados por
-
Ligaes Qumicas
95
foras de Van der Waals, pois so muito fracas para explicar o
alto ponto de fuso dos metais. Alm do mais, cada tomo no metal
possui um grande nmero de vizinhos mais prximos, o que torna
invivel que se admitam ligaes covalentes localizadas. Alm disso, os
metais possuem as propriedades de maleabilidade e ductilidade,
caractersticas de poucas substncias inicas ou covalentes.
Uma forma de interpretar o tipo de ligao entre os tomos em um
metal admitir-se que em um cristal metlico os eltrons de valncia
esto fracamente ligados ao ncleo, gozando de uma relativa
mobilidade. Esses eltrons podem mover-se de um tomo para outro com
um mnimo de energia. Em um metal, por exemplo, no Potssio, teremos
muitos ons K1+ mergulhados numa nuvem de eltrons originados da
camada de valncia. Esses eltrons mveis comportam-se como uma cola
para unir os ons K1+. Esta idia de eltrons livres em um metal
conhecida como Teoria da Nuvem Eletrnica ou do Gs Eletrnico. Esta
teoria explica algumas propriedades metlicas (condutividade
eltrica, condutividade trmica, etc), mas no explica o espectro
eletrnico produzido por um metal.
K1+
Eltrons livres
SLIDOS
bom saber que a geometria do retculo cristalino tem importncia
na determinao das propriedades dos slidos, bem como a natureza das
unidades localizadas nos pontos reticulares e tipos de foras que
mantm unidas estas unidades. Em funo do que foi dito,
classificam-se os slidos em: inico, molecular, covalente e
metlico.
Nos slidos inicos, ctions e nions ocupam os pontos reticulares.
A ligao inica forte, razo pela qual difcil distorcer o retculo
cristalino, o que os tornam slidos duros; possuem pontos de fuso e
ebulio elevados e no conduzem a corrente eltrica, porm tornam-se
bons condutores quando fundidos.
Exemplo: NaCl, LiF, CaCl2, ZnO, etc...
As unidades de repetio nos slidos moleculares so molculas. As
foras de coeso entre as molculas desse slido so as foras de Van Der
Waals. Esse tipo de slido tem ponto de fuso baixo, mole e no conduz
a corrente eltrica, mesmo no estado lquido.
Exemplo: CO2, H2O, C6H6, etc...
Os slidos covalentes so formados por tomos ligados
covalentemente. As ligaes covalentes possuem propriedades
direcionais bem definidas, razo pela qual qualquer distoro em um
retculo covalente envolve uma considervel quantidade de energia,
necessria para a quebra de ligaes covalentes bem localizadas. Os
slidos covalentes so muito semelhantes aos slidos inicos, em relao
dureza e a possurem altos pontos de fuso e ebulio. Um bom critrio
para distingui-los uma anlise nas propriedades eltricas. Os slidos
inicos tornam-se bons condutores em temperaturas acima do seu ponto
de fuso, o que no ocorre de forma mensurvel com os slidos
covalentes. Exemplo: SiO2, SiC, C(diamante), C(grafite), etc... Num
slido metlico, os pontos reticulares so ctions. Esses slidos so
caracterizados pelo brilho prateado, pela refletividade, pela alta
condutividade de calor e de eletricidade, pela ductilidade e
maleabilidade. Nesses slidos, os eltrons no esto localizados em
cada tomo, e sim, constituindo um mar de eltrons no qual os ctions
esto imersos.
Em alguns metais, a ligao metlica complementada por ligaes
covalentes entre ctions adjacentes, que constituem o reticulado,
conferindo aos metais uma certa dureza. Esse fato
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Ligaes Qumicas
96
experimental bem relevante, especialmente por sabermos que os
eltrons de valncia, nas ligaes metlicas, no esto localizados; o que
confere ligao metlica pouca direcionalidade.
Exemplo: Ag, Na, Fe, W, Ca, etc...
EXERCCIOS
212. Leia o poema a seguir, extrado de um clssico da literatura
nacional:
Montes de ferro, cho de ferro,gua que marcha de ferrugem eRubro
a lama e as pedras deCrregos que do ainda lembranasDa formosa
mulher subterrneaQue era a me do ouro.
Guimares Rosa
So caractersticas dos metais, de um modo geral:
0 0 Elevado ponto de fuso1 1 Brilho caracterstico2 2 Malevel e
dctil3 3 Conduz melhor a corrente eltrica quando
a temperatura aumenta4 4 Os metais citados no poema acima,
quando metlicos, possuem seus tomos envolvidos em um mar de
eltrons, facilitando, assim, a transmisso de energia.
213. O problema: Como arrumar um grande nmero de esferas rgidas
todas iguais, de tal forma que o volume do conjunto seja um mnimo
tem...
a) Uma s soluo correspondente ao que se chama arranjo cbico,
simples.
b) Uma s soluo correspondente ao que se chama arranjo cbico de
corpo centrado.
c) Uma s soluo chamada estrutura hexagonal compacta.
d) Duas solues igualmente econmicas quanto ao uso do espao
correspondente
ao que se chama estrutura cbica de face centrada e estrutura
hexagonal compacta.
e) Duas solues que correspondem ao que se chama estrutura tipo
diamante e estrutura tipo grafite.
214. No alumnio slido os tomos esto dispostos num arranjo
ordenado designado de estrutura cbica de face centrada. Nesta
estrutura cada tomo tem:
a) 2 vizinhos mais prximosb) 4 vizinhos mais prximosc) 6
vizinhos mais prximosd) 8 vizinhos mais prximose) 12 vizinhos mais
prximos
215. Uma determinada substncia cristaliza no sistema cbico. A
aresta da clula unitria dessa substncia representada por Z, a massa
especfica por e a massa molar por M. Sendo Nav igual constante de
Avogadro, qual a expresso algbrica que permite determinar o nmero
de espcies que formam a clula unitria desta substncia?
a) (Z3 m)/M.b) (Z3 M)/m.c) Z3/m.d) (Z3 M Nav)/m.e) (Z3 m
Nav)/M.
216. Qual das opes a seguir apresenta o grfico que mostra,
esquematicamente, a variao da condutividade eltrica de um metal
slido com a temperatura?
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Ligaes Qumicas
97
Observe nas questes 217 e 218 o que foi feito para colocar
bolinhas de gude de 1 cm de dimetro numa caixa cbica com 10 cm de
aresta.
217. Uma pessoa arrumou as bolinhas em camadas superpostas
iguais, tendo assim empregado:
a) 100 bolinhasb) 300 bolinhasc) 1000 bolinhasd) 2000 bolinhase)
10000 bolinhas
218. Uma segunda pessoa procurou encontrar outra maneira de
arrumar as bolas na caixa achando que seria uma boa idia
organiz-las em camadas alternadas, onde cada bolinha de uma camada
se apoiaria em 4 bolinhas da camada inferior, como mostra a figura.
Deste modo, ela conseguiu fazer 12 camadas. Portanto, ela conseguiu
colocar na caixa:
a) 729 bolinhasb) 984 bolinhasc) 1000 bolinhasd) 1086 bolinhase)
1200 bolinhas
EXERCCIOS ADICIONAIS
219. Recentemente, uma pesquisa publicada na revista Nature
mostrou que a habilidade das lagartixas em escalar superfcies
lisas, como uma parede, resultado das interaes moleculares.
Admitindo que a parede recoberta por um material apolar e
encontra-se seca, assinale a alternativa que classifica
corretamente o tipo de interao que prevalece entre as lagartixas e
a parede, respectivamente.
a) on onb) on dipolo permanentec) dipolo induzido dipolo
induzidod) dipolo permanente dipolo induzidoe) dipolo permanente
dipolo permanente
220. Entre as fontes alternativas de energia podemos destacar a
energia solar. A eletricidade pode ser obtida pelo efeito
fotovoltaico, empregando-se materiais fabricados com semimetais,
tais como Si (Z=14) e Ge (Z=32), que so semicondutores. A estes
elementos, geralmente, so adicionadas impurezas selecionadas
(dopantes) para aumentar sua condutividade eltrica.
0 0 A obteno de Si a partir de SiO2 um processo de xido-reduo,
onde o silcio muda de nmero de oxidao -4 para zero.
1 1 Silcio e germnio so elementos de uma mesma famlia na tabela
peridica.
2 2 O silcio apresenta dois eltrons desemparelhados em sua
camada de valncia.
3 3 O germnio pode realizar ligaes qumicas envolvendo orbitais
d, e o silcio, no.
4 4 Para se preparar 40g de Si com 1% de dopante, so necessrios
39,9 g de silcio e 0,1 g de dopante.
221. A substncia W um slido peculiar, apresenta baixa dureza e
boa condutibilidade eltrica. Pela sua baixa resistncia ao atrito
utilizada como lubrificante de rolamentos
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Ligaes Qumicas
98
e de engrenagens. Tem tambm aplicao como eletrodos de aparatos
eltricos, como nas pilhas comuns e alcalinas. Entretanto, no
malevel, nem dctil, no podendo ser moldada na forma de fios
flexveis.
A substncia X lquida temperatura ambiente e no conduz corrente
eltrica nessas condies. Solubiliza-se muito bem em gua, sendo essa
soluo condutora de eletricidade e usualmente encontrada em
cozinhas. muito utilizada na indstria qumica, principalmente em
reaes de esterificao.
A substncia Y apresenta ponto de fuso muito elevado, acima de
1000C. isolante no estado slido, porm boa condutora depois de
fundida. extrada de um minrio bastante abundante na crosta
terrestre, sendo matria prima para a obteno de um metal resistente
e de baixa densidade. Diversos materiais presentes no nosso
cotidiano so constitudos por esse metal que, apesar de ser muito
reativo, apresenta baixa taxa de corroso.
A substncia Z tambm um slido com alto ponto de fuso. Entretanto,
excelente condutora de corrente eltrica no estado slido. Por ser
malevel e dctil, apresenta uma srie de aplicaes em nosso cotidiano,
tanto na forma pura, como na composio do bronze, lato e ouro para
joalheria.
Conforme as descries acima, as substncias W, X, Y e Z so,
respectivamente,
a) ouro, lcool, xido de alumnio e cobre.b) grafite, cido actico,
dixido de titnio e
ouro.c) cobre, cloreto de hidrognio, dixido de
titnioe zinco.d) ouro, lcool, xido de alumnio e zinco.e)
grafite, cido actico, xido de alumnio e
cobre.
222. Considere quatro elementos qumicos representados por X, A,
B e C. Sabe-se que: os elementos A e X pertencem ao mesmo grupo da
tabela peridica, enquanto que A, B e C
apresentam nmeros atmicos consecutivos, sendo o elemento B um gs
nobre.
correto afirmar que:a) o composto formado por A e C
molecular
e sua frmula AC.b) o composto formado por A e C inico e
sua frmula CA.c) o composto AX apresenta ligao
coordenada, sendo slido a 20C e 1atm.d) os elementos A e X
apresentam
eletronegatividades idnticas por possurem o mesmo nmero de
eltrons na ltima camada.
e) C um metal alcalino-terroso e forma um composto molecular de
frmula CX2.
223. No envenenamento por monxido de carbono, CO, as molculas
deste gs se ligam aos tomos de ferro da hemoglobina, deslocando o
oxignio e causando, rapidamente, asfixia. Indique quantos pares de
eltrons disponveis existem no monxido de carbono, para se ligar ao
ferro da hemoglobina, atravs de ligao coordenada dativa.
a) 1b) 2c) 3d) 4 e) 5
224. Na coluna I esto relacionadas substncias qumicas e, na
coluna II, suas caractersticas.
COLUNA I1. amnia2. clorofrmio3. dixido de carbono4. ouro5.
brometo de potssio
COLUNA II( ) slido que apresenta fora de natureza
eletrosttica entre os seus ons.( ) gs na temperatura ambiente
formado por
molculas apolares.( ) gs que quando liquefeito apresenta
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Ligaes Qumicas
99
interaes por pontes de hidrognio.( ) lquido na temperatura
ambiente formado
por molculas que se orientam sob a influncia de um campo eltrico
externo.
( ) bom condutor de calor tanto no estado slido como quando
fundido.
Relacionando-se a coluna da esquerda com a da direita, obtm-se
de cima para baixo, os nmeros na seqncia
a) 4 - 2 - 1 - 3 - 5b) 3 - 2 - 5 - 1 - 4c) 5 - 1 - 3 - 2 - 4d) 5
- 3 - 1 - 2 - 4e) 4 - 1 - 3 - 2 - 5
225. Responder questo com base na anlise das estruturas da
vitamina A (retinol) e da vitamina C (cido ascrbico), apresentadas
a seguir.
Sobre a solubilidade das vitaminas em gua e no tecido adiposo,
que apolar, correto afirmar que
d) a vitamina C solvel em gua, devido presena de grupos
hidroxilas que permitem a formao de pontes de hidrognio com a
molcula de gua.
e) a vitamina C solvel tanto na gua como no tecido adiposo, pois
a sua molcula apresenta uma cadeia carbnica aromtica.
226. Considere o texto abaixo.
Nos icebergs, as molculas polares da gua associam-se por I; no
gelo seco, as molculas apolares do dixido de carbono unem-se por
II. Conseqentemente, a 1,0 atmosfera de presso, possvel prever que
a mudana de estado de agregao do gelo ocorra a uma temperatura III
do que a do gelo seco.
Para complet-lo corretamente, I, II e III devem ser substitudos,
respectivamente, por:
a) a vitamina A solvel no tecido adiposo, devido presena de
grupos carboxlicos que permitem interaes intermoleculares fortes
com as molculas de gordura.
b) a vitamina A insolvel no tecido adiposo, porque apresenta uma
molcula quase apolar e o grupo OH constitui uma parte muito pequena
da cadeia.
c) a vitamina A solvel em gua, pois apresenta uma extensa cadeia
carbnica aliftica, a qual facilita as interaes intermoleculares com
as molculas de gua.
foras de London
pontes de hidrognio
foras de van der Waals
foras de van der Waals
pontes de hidrognio
pontes de hidrognio
foras de van der Waals
pontes de hidrognio
foras de London
pontes de hidrognio
Menor
Maior
Maior
Menor
Maior
a)b)c)d)e)
I II III
227. A questo abaixo est relacionada com a crena de que o acar
(sacarose) adicionado ao tanque de um automvel pode danificar o seu
motor. Tal crena pressupe que o acar seja dissolvido na gasolina e
que a mistura resultante seja conduzida at o motor. A gasolina uma
mistura de hidrocarbonetos, dos quais o octano pode ser tomado como
representante. Sua estrutura, bem como a da sacarose, mostrada ao
lado.
Dados: massa molar da sacarose = 342g/moldensidade da sacarose=
1,59cm-3; densidade da gasolina < 0,7g cm-3solubilidade da
sacarose= 203,9 g em 100g de gua a 20C
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Ligaes Qumicas
100
Sobre as estruturas acima, qual das afirmaes incorreta?
a) A molcula de n-octano apolar.b) Entre molculas de acar podem
ocorrer
ligaes de hidrognio.c) As foras intermoleculares no n-octano
so mais fracas que as que ocorrem entre as molculas de acar.
d) Ocorrem ligaes de hidrognio entre as molculas de n-octano e
as de acar.
e) As foras intermoleculares no n-octano so denominadas dipolo
induzido-dipolo induzido.
228. Vestibular, tempo de tenses, de alegrias, de surpresas...
Nan e Chu formam um casal de namorados. Eles esto prestando o
Vestibular da Unicamp. J passaram pela primeira fase e agora se
preparam para a etapa seguinte. Hoje, resolveram rever a matria de
Qumica. Arrumaram o material sobre a mesa da sala e iniciaram o
estudo:
Ser que estamos preparados para esta prova? pergunta Nan.
Acho que sim! responde Chu. O fato de j sabermos que Qumica no
se resume regra e trs e decorao de frmulas nos d uma certa
tranqilidade.
Em grande parte graas nossa professora observa Nan.
Bem, vamos ao estudo! Vamos considerar duas buretas lado a
lado. Numa se coloca gua e na outra n-hexano, mas no digo qual
qual. Pego agora um basto de plstico e atrito-o com uma flanela.
Abro as torneiras das duas buretas, deixando escorrer os lquidos
que formam fios at carem nos frascos coletores. Aproximo o basto de
plstico e o posiciono entre os dois fios, bem prximo dos
mesmos.
a) A partir da observao do experimento, como se pode saber qual
das duas buretas contm n-hexano? Por qu? Explique fazendo um
desenho.
Hi! Esta questo me entortou! Deixe-me pensar um pouco... Ah! J
sei!... Pergunte mais! diz Nan.
b) Se em lugar de gua e de n-hexamo fossem usados
trans-1,2-dicloroeteno e cis-1,2-dicloroeteno, o que se observaria
ao repetir o experimento?
229. Duas substncias slidas, x e y, apresentam propriedades
listadas na tabela adiante:
Baseado nestas afirmaes, pode-se afirmar que:
a) x substncia molecular e y substncia inica.
b) x substncia inica e y substncia molecular.
c) x substncia metlica e y substncia inica.
d) x e y so substncias moleculares.e) x e y so substncias
inicas.
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Ligaes Qumicas
101
230. Assinale a alternativa em que as duas molculas so
polares:
a) CO2 e COb) C6H6 e C6H5Clc) HF e F2d) ClCH = HCCl e CHCl3e)
H2C = CCl2 e H2O
231. Entre as alternativas abaixo, relacionadas com as ligaes
qumicas, escolha a verdadeira.
a) Os orbitais hbridos sp3d2 direcionam-se para os vrtices de
uma pirmide pentagonal.
b) O ngulo entre os tomos de hidrognio na molcula do gs
sulfdrico maior que entre os tomos de hidrognio na molcula da
gua.
c) O CF62- tem uma geometria octadrica
com os tomos de flor direcionados para os vrtices do
octaedro.
d) O paramagnetismo da molcula do oxignio experimetalmente
comprovado, sinaliza para uma estrutura de Lewis com eltrons
desemparelhados.
e) A molcula do oxignio diamagntica e no paramagntica, de tal
forma que a estrutura de Lewis, na qual todos os eltrons aparecem
em pares, est correta.
232. A figura abaixo representa o tomo de um elemento qumico, de
acordo com o modelo de Bohr. Para adquirir estabilidade, um tomo do
elemento representado pela figura dever efetuar ligao qumica com um
nico tomo de outro elemento, cujo smbolo :
a) Cb) Fc) Pd) S
(HARTWIG, D.R. e outros. Qumica Geral e inorgnica). So Paulo
:
Scipione, 1999)
233. Alguns alimentos so enriquecidos pela adio de vitaminas,
que podem ser solveis em gordura ou em gua. As vitaminas solveis em
gordura possuem uma estrutura molecular com poucos tomos de
oxignio, semelhante de um hidrocarboneto de longa cadeia,
predominando o carter apolar. J as vitaminas solveis em gua tm
estrutura com alta proporo de tomos eletronegativos, como o oxignio
e o nitrognio, que promovem forte interao com a gua.
A seguir, esto representadas quatro vitaminas:
Dentre elas, adequado adicionar, respectivamente, a sucos de
frutas puros e a margarinas, as seguintes:
a) I e IVb) II e IIIc) III e IVd) III e Ie) IV e II
234. Sejam as seguintes substncias:
I. Tribrometo de boroII. ClorofrmioIII. Sulfeto de hidrognioIV.
Monocloreto de iodoV. Dixido de carbonoFormam molculas polares
somentea) I, II, IIIb) II, III, IVc) III, IV, V d) I, III, V e) II,
IV, V
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Ligaes Qumicas
102
235. No estado lquido, molculas de bromo esto unidas por:
a) pontes de hidrogniob) foras de van der Waalsc) ligaes
inicasd) ligaes covalentese) ligaes metlicas
236. Os motores de carros a gasolina fabricados em nosso pas
funcionam bem com uma mistura combustvel que contm 22% em volume de
etanol. A adulterao por adio de maior quantidade de lcool na
mistura ocasiona corroso das peas e falhas no motor. O teste de
controle da quantidade de lcool na gasolina vendida pelos postos
autorizados feito misturando-se, num frasco graduado e com tampa,
50,0 mL da gasolina do posto com 50,0 mL de soluo aquosa de cloreto
de sdio. Aps agitao, esperam-se alguns minutos e observa-se a
separao das fases da mistura. Num determinado posto, feito o teste,
resultou que a fase orgnica ocupou o volume de 39,0 mL, e a fase
aquosa 61,0 mL, o que isentou o posto de multa. Entre as
alternativas abaixo, aquela que no est de acordo com o teste
realizado :
a) Aps agitao, o etanol ocupou totalmente a fase orgnica.
b) A mistura gua e gasolina pode ser separada por decantao.
c) O etanol dissolve-se em gasolina devido s foras
intermoleculares de van der Waals.
d) O etanol dissolve-se em gua devido a interaes por formao de
pontes de hidrognio.
e) As pontes de hidrognio so interaes mais fortes do que as
foras intermoleculares de van der Waals.
237. Qual das afirmaes abaixo falsa:
a) C6H6 pouco solvel em H2Ob) NH3 uma substncia covalente
apolarc) A molcula H2O tem um dipolo eltrico
permanente
d) A molcula Cl2 apolare) Naftaleno bastante solvel em
benzeno
238. Ao se conhecer o nmero de coordenao de um dos tomos de uma
estrutura, tem-se informao sobre o nmero de:
a) tomos mais prximos a esse tomob) tomos com nmero de
coordenao
igualc) Prtons desse tomo d) Ncleons desse tomoe) tomos
presentes na estrutura
239. Na reao de um metal alcalino, Me, com um elemento X,
obteve-se um composto de frmula Me2X. O elemento X provavelmente
:
a) Gs rarob) Metal nobrec) Metal de transiod) Calcognioe)
Halognio
240. Um composto A solvel em gua e funde a 1000oC. Conduz a
corrente eltrica em soluo aquosa e fundido. Podemos dizer que A um
composto:
a) Cujo retculo cristalino formado por molculas covalentes
b) Cujo retculo cristalino formado por tomos neutros
c) Cujas molculas no so polaresd) Cujas molculas so fracamente
polarese) Cujo retculo cristalino formado por ons
241. Dentre as afirmaes abaixo, assinale a que no se aplica
grafita:
a) Nota-se forte anisotropia na condutividade eltrica.
b) Nas condies ambientes, mais estvel do que o diamante.
c) um polmero bidimensional com ligaes de van der Waals entre
planos paralelos prximos.
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Ligaes Qumicas
103
d) Grafite de lpis uma mistura de grafita em p e
aglomerantes.
e) uma substncia onde existem ligaes hbridas tipo sp3 .
242. O elevado calor especfico da gua uma de suas propriedades
anmalas de grande interesse biolgico e tecnolgico. Isto ocorre
porque:
a) A gua apresenta, em relao a outros lquidos, grande facilidade
de passar ao estado gasoso.
b) A gua apresenta, em qualquer estado fsico, somente ligaes
covalentes.
c) A gua apresenta um ponto de congelamento muito baixo, em
relao a outros lquidos.
d) A gua apresenta facilidade na formao de polmero.
e) A densidade da gua ser mxima a 4oC .
243. Qual das seqncias de molculas abaixo, constituda apenas por
molculas apolares?
a)b)c)d)e)
H2ONH3BF3PH3C6H6
CO2BF3CH4NH3PCl5
CS2CCl4CS2H2ONH3
CH4H2OC6H6C6H6CO2
244. Qual o composto mais solvel em gua?
a) CH4
b) CCl4
c) H5C2 - O - C2H5
d)
e)
245. As molculas esto ligadas por foras de van der Waals no
slido:
a) H2O(s)b) CaO(s)c) Diamanted) Fe(s)e) CO2(s)
246. O lquido Q um solvente polar e o lquido R um solvente
no-polar. A partir dessas informaes espera-se que:
a) O lquido Q e a gua so miscveisb) Ambos os lquidos so miscveis
com um
3o lquido Tc) O lquido Q miscvel com o lquido Rd) CCl4 no
miscvel tanto com Q como
com Re) NaCl solvel tanto em Q como em R
247. Dentre as frmulas estruturais abaixo, aquela que representa
uma molcula apolar :
a)
b)
c)
d)
e) H - Cl
248. S1, S2 e S3 so trs substncias distintas. Inicialmente no
estado slido, foram aquecidas independentemente at a fuso completa
enquanto se determinavam suas
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Ligaes Qumicas
104
condutividades eltricas. Os resultados das observaes esto
resumidos na tabela.
S1, S2 e S3 correspondem, respectivamente, a compostos
a) metlico, covalente e inico.b) metlico, inico e covalente.c)
covalente, inico e metlico.d) inico, metlico e covalente.e) inico,
covalente e metlico.
249. De um slido duro foi medido seu ponto de fuso e ebulio
resultando valores altos, e o teste de condutividade eltrica foi
negativo. Mas, numa soluo aquosa diluda, conduziu bem a corrente
eltrica. As foras que ligam os tomos no so direcionais. Das
afirmaes acima conclui-se que o tipo do slido :
a) Molecularb) Inicoc) Covalente apolard) Metlicoe) Covalente
polar
250. A teoria corpuscular da matria fundamental dentro do
pensamento cientfico; suas origens remontam Grcia do sculo V a.C.,
quando Leucipo e Demcrito formularam algumas proposies sobre a
natureza da matria, resumidas a seguir:
A matria constituda de tomos, pequenas partculas (corpsculos)
indivisveis, no constitudas de partes.
Os tomos podem variar quanto forma. Os tomos esto em
movimento
desordenado, constante e eterno.
Tais proposies tinham por objetivo fornecer elementos para uma
explicao lgica do funcionamento do mundo. Por exemplo, de acordo
com os filsofos gregos, a gua espalha-se sobre uma superfcie plana
porque seus tomos seriam esfricos e lisos, rolando uns sobre os
outros; os tomos dos corpos slidos seriam speros, ou dotados de
pontas e ganchos que os prenderiam uns aos outros.
Para explicar a associao de tomos, molculas, etc., em vez de
pontas e ganchos como propunham os gregos, fala-se hoje em interaes
de natureza eltrica. Considere as figuras a seguir.
Sobre as idias atualmente utilizadas para explicar as ligaes
entre as partculas, qual das afirmaes incorreta?
a) tomos podem se ligar compartilhando eltrons, como na
covalncia (figura II).
b) Partculas dotadas de diplo eltrico podem se atrair atravs dos
plos eltricos de sinais contrrios (figura III).
c) Ctions so atrados por nions, como ocorre na ligao inica
(figura I).
d) Na ligao metlica, nions esto imersos num mar de eltrons mveis
(deslocalizados) que os mantm unidos devido s cargas eltricas de
sinais contrrios (figura V).
e) As ligaes diplo-diplo podem ser especialmente fortes quando
envolvem tomos de hidrognio e tomos de eletronegatividade elevada
(figura IV).
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Ligaes Qumicas
105
251. Assinale a nica afirmao correta, relativas s seguintes
estruturas:
Cbica simples CSCbica de corpo centrado CCCCbica de face
centrada CFCHexagonal compacto HC
a) A maioria dos metais cristaliza na estrutura CS
b) A estrutura CFC to compacta como a estrutura HC
c) A maioria dos metais cristaliza na estrutura CCC
d) Na estrutura CCC cada tomo tem seis vizinhos mais prximos
e) A estrutura CCC mais compacta que a estrutura CFC
252. Nenhuma teoria convencional de ligao qumica capaz de
justificar as propriedades dos compostos metlicos. Investigaes
indicam que os slidos metlicos so compostos de um arranjo regular
de ons positivos, no qual os eltrons das ligaes esto apenas
parcialmente localizados. Isto significa dizer que se tem um
arranjo de ons metlicos distribudos em um mar de eltrons mveis.
Com base nestas informaes, correto afirmar que os metais,
geralmente:
a) Tm elevada condutividade eltrica e baixa condutividade
trmica.
b) So solveis em solventes apolares e possuem baixas
condutividades trmica e eltrica.
c) So insolveis em gua e possuem baixa condutividade
eltrica.
d) Conduzem com facilidade a corrente eltrica e so solveis em
gua.
e) Possuem elevadas condutividade eltrica e trmica.
-
106
ESTUDO DA SOLUBILIDADE
SOLUES
Existem certos termos que se aplicam a todos os tipos de solues
(misturas homogneas). As palavras soluto e solvente so dois desses
termos. Em geral, referimo-nos substncia presente em maior
quantidade numa soluo como solvente, sendo todas as demais
consideradas solutos. Todavia nas solues aquosas, sempre se
considera a gua como sendo solvente, mesmo quando presente em
menores quantidades.
Essa mistura (96% H2SO4 + 4% gua) chamado de cido sulfrico
concentrado, o que significa que um grande quantidade de H2SO4 est
dissolvida em uma pequena quantidade de gua (considerada
solvente).
Os termos concentrado e diludo so usados quando desejamos falar
quantitativa-mente das propores rela-tivas entre solvente e soluto.
Em uma soluo concentra-da, existe uma quantidade relativamente
grande de so-luto presente no solvente; uma soluo diluda, por outro
lado, possui apenas uma quantidade pequena de soluto.
Na maioria dos casos, h um limite para a quantidade de soluto
que se dissolver em uma quantidade fixa de solvente a uma
temperatura especfica.
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Solues
107
Exemplo:
O exemplo acima torna claro que em 100,0 mL de gua a 0C podemos
dissolver no mximo 35,7g de cloreto de sdio. Como foi adicionado ao
bquer 100,0g de cloreto de sdio e apenas 35,7g se solubiliza, 64,3g
permanecem no solubilizados, constituindo o corpo de cho.
Uma soluo chamada saturada quando, em certas condies de (p, t),
a quantidade de soluto dissolvida mxima numa dada quantidade padro
de solvente. Uma soluo saturada est em equilbrio em relao a uma
certa substncia dissolvida.
NaCl(s) Na1+(aq) + Cl
1-(aq)
bom saber que medida que o NaCl(s) continua a se dissolver, ons
entram na soluo e a velocidade de retorno ao estado cristalino
aumenta. No final atinge-se um equilibro dinmico no qual a
velocidade em que os ons abandonam os cristais igual velocidade que
os ons retornam ao cristal.
Coeficiente de Solubilidade C.S.Coeficiente de solubilidade, ou
simplesmente
solubilidade, a quantidade mxima de uma substncia capaz de se
dissolver em uma quantidade padro de solvente em determinadas
condies de temperatura e presso.
Exemplos:
Ateno:
A solubilidade varia com a temperatura; No existe relao alguma
entre os termos
saturado e no-saturado com os termos concentrado e diludo (veja
as solues saturadas a 25C de AgCl e LiClO3).
SOLUBILIDADE E TEMPERATURA
No existe uma equao simples que possa explicar a relao entre a
solubilidade de um soluto no solvente a uma dada temperatura; os
relacionamentos entre a solubilidade e a temperatura so comumente
representados por grficos experimentais, de solubilidade contra
temperatura.
Esses grficos so chamados curvas de solubilidade.
Em geral, a solubilidade da maioria das substncias slidas e
lquidas em um solvente aumenta como o aumento da temperatura. Para
gases em lquidos, tem-se observado o comportamento oposto.
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Solues
108
Exemplos:
Quando aquecemos gua, aparecem pequenas bolhas nas paredes e
fundo do recipiente, antes de comear a ferver. Essas bolhas contm
ar, que sai da soluo quando a gua torna-se quente.
Bebidas gaseificadas guardadas no refrigerador (garrafa aberta)
retm seu CO2 dissolvido por mais tempo do que fora do refrigerador,
porque o CO2 torna-se mais solvel a baixa temperatura.
EFEITO DA PRESSO SOBRE A SOLUBILIDADE
Em geral, a presso tem muito pouco efeito sobre a solubilidade
de lquidos ou slidos em solventes lquidos. A solubilidade de gases,
todavia, sempre aumenta com a elevao da presso.
Bebidas gaseificadas, por exemplo, so engarrafadas sob presso,
para assegurar uma elevada concentrao de CO2; uma vez aberta
garrafa, a bebida rapidamente perde o gs, a menos que seja fechada
outra vez.
A relao entre a solubilidade de um gs em um lquido, em funo da
presso, dada pela lei de Henry. A solubilidade de um gs em um
lquido diretamente proporcional presso do gs.
S = K x p Onde K depende da temperatura e da natureza do gs.
bom saber que o coeficiente de solubilidade de uma substncia uma
propriedade especfica, isto , cada substncia tem o seu coeficiente
de solubilidade. Um detalhe interessante quando abrimos uma garrafa
de bebida gaseificada; a presso sobre o lquido decresce para um
valor prximo de 1atm e o CO2 escapa da soluo. Se o recipiente
continuar destampado, praticamente todo o CO2 escapar da soluo,
tendo em vista que sua presso parcial no ar muito baixa.
EXERCCIOS
253. Observe o grfico a seguir e responda:
a) Qual o sal menos solvel em gua a 10C?
b) Qual o sal mais solvel em gua a 20C?
c) Em qual temperatura a solubilidade do cloreto de sdio (NaCl)
a mesma do dicromato de potssio (K2Cr2O7) ?
d) Que sal mais solvel a 10C, cloreto de potssio ou cloreto de
sdio?
e) Que sal mais solvel a 80C, cloreto de potssio ou cloreto de
sdio?
f) Quantos gramas de nitrato de potssio podem saturar 50g de gua
a 20C?
g) Quantos gramas de cloreto de sdio podem saturar 300g de gua a
100C?
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Solues
109
254. So preparadas duas misturas: uma de gua e sabo e a outra de
etanol e sabo. Um feixe de luz visvel incidindo sobre essas duas
misturas visualizado somente atravs da mistura de gua e sabo. Com
base nestas informaes, qual das duas misturas pode ser considerada
uma soluo? Por qu?
255. A fenilalanina um aminocido utilizado como adoante
diettico. O grfico abaixo representa a variao da solubilidade em
gua da fenilalanina com relao temperatura. Determine o volume de
gua, em mililitros (mL), necessrio para dissolver completamente 3,0
g da fenilalanina temperatura de 40C. Considere que a densidade da
gua a 40C 1,0 kg/L.
256. A solubilidade do oxalato de clcio a 20C de 33,0g por 100g
de gua. Qual a massa, em gramas, de CaC2O4 depositada no fundo do
recipiente quando 100 g de CaC2O4(s) so adicionados em 200g de gua
a 20C?
257. Uma soluo saturada de NH4Cl foi preparada a 80C
utilizando-se 200g de gua. Posteriormente, esta soluo sofre um
resfriamento sob agitao at atingir 40C. Determine a massa de sal
depositada neste processo. A solubilidade do NH4Cl varia com a
temperatura, conforme mostrado no grfico abaixo.
EXPRESSES DE CONCENTRAO
A concentrao de uma soluo expressa a maneira de se indicar a
proporo entre as quantidades de soluto e de soluo ou de
solvente.
I. DENSIDADE - d:
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Solues
110
II. CONCENTRAO COMUM - C:
EXERCCIOS
258. 20g de nitrato de sdio foi completamente dissolvido em 180
mL de gua produzindo 200 mL de soluo. Determine a densidade
absoluta da soluo em g/mL e a concentrao da soluo em g/L.
259. Considere duas latas do mesmo refrigerante, uma na verso
diet e outra na verso comum. Ambas contm o mesmo volume de lquido
(300mL) e tm a mesma massa quando vazias. A composio do
refrigerante a mesma em ambas, exceto por uma diferena: a verso
comum contm certa quantidade de acar, enquanto a verso diet no
contm acar (apenas massa desprezvel de um adoante artificial).
Pesando-se duas latas fechadas do refrigerante, foram obtidos os
seguintes resultados:
Por esses dados, pode-se concluir que a concentrao, em g/L, de
acar no refrigerante comum de, aproximadamente,
a) 0,020 b) 0,050c) 1,1d) 20e) 50
III. TTULO - T :
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Solues
111
IV. FRAO MOLAR DO SOLUTO X1:
EXERCCIOS
260. 20g de nitrato de amnio foi completamente dissolvido em 80
mL de gua. Qual o ttulo da soluo?
261. Para obter-se uma soluo aquosa de lcool com frao molar de
gua igual a 0,8 deve-se misturar gua com lcool na proporo,
respectivamente, de:
a) 1 mol : 5 molsb) 5 mols : 1 molc) 1 mol : 4 molsd) 4 mols : 1
mole) 4 mols : 5 mols
262. Determine a frao molar do brometo de clcio numa soluo
aquosa de ttulo igual a 10% em massa.
263. Numa gota de uma soluo existe 1 mol de cloreto de sdio.
Qual a concentrao em quantidade de matria ?
264. Num ajuste de pH da gua de um tanque foi adicionado 4kg de
soda custica. Qual o volume do tanque em m3, sabendo-se que a
concentrao da base no tanque em mol/L igual a 1?
265. 2,14g de cloreto de amnio (NH4Cl) so dissolvidos em 1600g
de gua. Qual a molalidade dessa soluo ?
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Solues
112
266. Determine a molalidade de uma soluo 0,5 M de brometo de
clcio (M = 200 g/mol). A densidade da soluo 1,008 g/mL.
bom saber que muitas vezes a frao, seja em massa, volume, ou em
quantidade de matria de uma substncia, to pequena que nos obriga a
usar outra nomenclatura para exprimir a concentrao das solues. Veja
o quadro abaixo.
ppm - partes por milho e ppb partes por bilho
1m =10-6
V. CONCENTRAO EM QUANTIDADE DE MATRIA - M:
VI. MOLALIDADE - W:
VII. NORMALIDADE - N:
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Solues
113
VIII. EQUIVALENTE GRAMA - E:
CONVERSO DE CONCENTRAES
EXERCCIOS
267. Em dois litros de soluo aquosa de sulfato de alumnio de
normalidade igual a 1, quantos equivalentes grama do soluto existem
?
268. 49g de cido sulfrico foi completamente dissolvido em gua
suficiente para produzir 500 mL de soluo. Qual a normalidade da
soluo ?
269. Uma soluo molar de sulfato de alumnio tem densidade igual a
1,15 g/mL. Determine a concentrao em g/L, o ttulo e a
normalidade.
270. Numa anlise feita em cima de uma soluo aquosa de cido
ntrico de 27% em massa, encontrou-se uma densidade igual a 1160
g/L. Determine a concentrao da soluo em g/L, em mol/L e em E/L.
271. A frao molar do sulfato de alumnio numa soluo aquosa igual
a 0,05. Determine a concentrao em quantidade de matria, a
molalidade e a normalidade.
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Solues
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DILUIO DAS SOLUES
A diluio um processo em que consiste em diminuir a concentrao de
uma soluo por acrscimo de um solvente ou da prpria soluo mais
diluda.
MISTURA DE SOLUES DE MESMO SOLUTO
Podemos misturar solues de mesmo soluto de concentraes
diferentes, obtendo assim a mesma soluo com concentrao
intermediria.
Para determinarmos a concentrao da soluo resultante,
utilizaremos qualquer uma das equaes que se seguem ...
EXERCCIOS
272. 300 mL de gua destilada so adicionados a 200 mL de uma
soluo de glicose a 10 g/L. Qual a concentrao final da soluo ?
273. Determine o volume de gua a ser adicionado a 1 mL de uma
soluo de cido fosfrico a fim de que sua concentrao em mol/L seja
reduzida a 1/5 da inicial.
274. Que volume de gua deve ser evaporado de 100 mL de uma soluo
aquosa de NaOH a 1 mol/L para que fique a 5 mol/L ?
275. 50 g de KOH de 20% em massa so adicionados a 150 g de KOH
de 50% em massa. Determine a % em massa da base na mistura.
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Solues
115
276. Que volumes de solues a 0,2 mol/L e 1,2 mol/L de HCl devem
ser misturados a fim de se obter 20 L de soluo molar de HCl ?
277. Os mdicos recomendam que o umbigo de recm-nascidos seja
limpo, usando-se lcool a 70%. Contudo, no comrcio, o lcool
hidratado geralmente encontrado na concentrao de 96% de volume de
lcool para 4% de volume de gua. Logo, preciso realizar uma diluio.
Qual o volume de gua pura que deve ser adicionado a um litro (1L)
de lcool hidratado 80% v/v, para obter-se uma soluo final de
concentrao 50% v/v?
a) 200 mLb) 400 mLc) 600 mLd) 800 mLe) 1600 mL
MISTURA DE SOLUES DE SOLUTOS DIFERENTES, QUE NO REAGEM ENTRE
SI
Podemos misturar solues de solutos diferentes sem que estes se
combinem quimicamente entre si.
MISTURA DE SOLUES DE SOLUTOS DIFERENTES, COM REAO ENTRE ELES
Podemos misturar solues de solutos diferentes e tambm fazendo
com que estes reajam entre si. Num processo dessa natureza
importante observar o nmero de mols que reagem. Observe o esquema a
seguir...
EXERCCIOS
278. 100mL de NaCl a 0,1 mol/L so misturados com 400mL de CaCl2
a 0,2mol/L. Determine a concentrao de cada on na mistura final,
sabendo-se que houve 100% de dissociao.
279. 100 mL de soluo aquosa de cido fosfrico a 0,1 mol/L so
misturados com 400mL de soluo aquosa de hidrxido de sdio a 0,2
mol/L. Determine a concentrao em mol/L do sal formado na soluo.
280. 100 mL de soluo aquosa sulfato de alumnio 1M so adicionados
a 900mL de soluo aquosa de cloreto de brio M/3. O precipitado
obtido quantitativamente separado da soluo. Qual a massa do
precipitado ?
TITULAO
A anlise volumtrica est fundamentada na medida dos volumes das
solues reagentes. A titulao um procedimento para se determinar a
quantidade de uma substncia contida num determinado volume de
soluo, atravs da adio cuidadosa de uma outra soluo de concentrao
conhecida, at que a reao entre as duas solues esteja exatamente
completada. O final da reao (ponto estequiomtrico) indicado por uma
mudana de cor produzida por um indicador previamente escolhido.
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Solues
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Geralmente as titulaes ocorrem entre cido e base. Neste caso
dizemos que a titulao est encerrada quando o cido neutralizar a
base. Para verificarmos o ponto de neutralizao ou ponto
estequiomtrico,