Gabarito Lista-1 - Aqui Tem Química

Centro Universitário Anchieta
Química Inorgânica I- 2014 – Adaptação/Dependência
Prof. Vanderlei I. Paula
Gabarito - 1a lista de exercícios
1) Um elemento da família 2 da tabela periódica forma um composto com o flúor. A massa molar desse
composto é 78,074g. Escreva a fórmula e o nome do composto.
Resposta: O composto formado entre flúor e um elemento da família 2A, possui configuração XF 2. Para
determinar a composição exata deve-se utilizar o dado da massa total do composto iônico que é de
78,074 g. Sabendo que cada átomo de flúor possui massa de 19 g, assim dois átomos de flúor possuem
massa de 38 g e subtraindo de 78, 074 g, sobra 40 g de massa. O cálcio possui massa de 40 g/mol, dessa
forma o composto trata-se de CaF2.
2) Observe as seguintes fórmulas eletrônicas (fórmula de Lewis):
Consulte a Classificação Periódica dos Elementos e
escreva as fórmulas eletrônicas das moléculas
formadas pelos seguintes elementos:
a) fósforo e hidrogênio;
b) enxofre e hidrogênio;
c) flúor e carbono.
Resposta:
3) Observe a fórmula estrutural do nitrito de sódio, NaNO2 (utilizada como conservante), e cite os tipos
de ligações estabelecidos entre os átomos.
NaO-N=O
Resposta: A ligação formada de sódio com oxigênio (NaO) é iônica, pois trata-se de uma ligação entre
metal e ametal. As demais ligações como O-N e N=O são covalentes, pois ambas são formadas por
ametais.
4) Explique quando ocorre uma ligação covalente apolar e uma ligação covalente polar. Indique o tipo
de ligação covalente (apolar ou polar) estabelecida entre os átomos das substâncias abaixo.
Consulte a tabela periódica e a fila de eletronegatividade.
a) H2O
b) I2
c) NH3
d) CO2
Resposta:
a) H2O é um composto formado por ligação covalente. O átomo de oxigênio (E.N. = 3,4) possui maior
eletronegatividade em relação aos átomos de hidrogênio (E. N. = 2,1) e devido à diferença de
eletronegatividade forma-se polos. O oxigênio ficará com deslocamento de carga negativa ( -) e o
hidrogênio ficará com deslocamento de carga positiva (+).
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Gabarito - 1a lista de exercícios
b) No caso da molécula de iodo a ligação é covalente, pois é formada por dois ametais, no entanto, os
dois ametais são idênticos o que não ocasiona a diferença de eletronegatividade, assim esse composto
não possui polos, apolar.
c) A molécula de amônia é constituída de um átomo de nitrogênio ligado através de ligações covalentes
a três átomos de hidrogênio. O nitrogênio (E. N. = 3,0) possui maior eletronegatividade em relação ao
hidrogênio (E. N. = 2,1). Há diferença de eletronegatividade entre os elementos o que acarretando na
formação de polos, no caso o deslocamento de carga negativa está no nitrogênio (-) e a carga positiva
ao hidrogênio (+).
d) A molécula de dióxido de carbono, conhecida também como gás carbônico (CO2), possui dois átomos
de oxigênio ligados em sentidos opostos a um átomo de carbono central. A representação da estrutura
de Lewis abaixo permite visualizar a estrutura. O oxigênio (E.N. = 3,4) possui maior eletronegatividade
em relação ao átomo de carbono (E.N. = 2,4), o que permite que as ligações C=O sejam polares, no
entanto, a molécula dispõe de duas ligações C=O em sentidos opostos (O=C=O) e tal efeito extingue a
diferença de polaridade existente na molécula, assim a molécula terá momento dipolar resultante igual
à zero, ou seja, será apolar.
5) Explique quais informações pode se obter a partir das fórmulas molecular, estrutural e eletrônica
(Lewis) de determinada substância. Utilize como exemplo a formação da molécula de gás nitrogênio.
Dado: nitrogênio possui Z = 7.
Resposta: As fórmulas químicas são importantes para os profissionais da área da química, pois
representa à composição que é constituída o composto em estudo, no caso da fórmula molecular
apresenta a proporção de átomos que constitui um composto e quais os átomos envolvidos. Através da
composição atômica é possível ter conhecimento de qual tipo de ligação química é existente e
consequentemente será possível estimar algumas propriedades físico-químicas. No caso da molécula de
gás nitrogênio que possui fórmula N2, pode se chamar de molécula devido ao fato de ser composto por
dois ametais e originar um composto de ligação covalente, se caso a composição tivesse um metal e um
ametal, iria se tratar de uma ligação iônica e não mais chamaríamos de molécula e sim de composto
iônico. Voltando a molécula de N2 o índice dois mostra que há dois átomos na composição desta
molécula.
A fórmula estrutural apresenta a ordem e disposição que os átomos estão unidos pelas ligações, como
o nome diz é a estrutura, que também representa a geometria. Moléculas como o gás nitrogênio são
chamadas de binárias, pois só possuem dois elementos e consequentemente a estrutura sempre será
linear, na representação abaixo pode se ver que existem três ligações entre os átomos de nitrogênio.
A fórmula de Lewis como também é conhecida como fórmula eletrônica apresenta a estrutura com o
acréscimo dos pares de elétrons não utilizados nas ligações químicas. Os elétrons não utilizados na
ligação química de uma molécula dá margem a ideia de algo sem importância, mas na verdade é o guia
de reatividade da molécula, pois os pares de elétrons podem estar envolvidos nas ligações químicas e
na geração de geometrias definidas.
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Gabarito - 1a lista de exercícios
6) O alumínio (Z=13) forma com um elemento químico E um composto iônico na proporção de 1:3. O
elemento E pode ter número atômico:
a) 11
b) 3
c) 9
d)31
e) 5
Resposta: O alumínio está na família 3A e consequentemente irá formar cátion trivalente, Al +3 o que é
coerente com a proporção da fórmula 1:3 o que significa que terá um alumínio para três outros
elementos (Al E 3). Para a resolução deste exercício será necessário ter conhecimento de quais famílias
são pertencentes os cinco átomos listados nas alternativas, facilmente isso poderá ser realizado com o
uso de uma tabela periódica ou pela distribuição eletrônica.
Z = 11 (1s2 2s2 2p6 3s1) o último nível mais energético é o subnível s 1, assim a família é 1A.
Z = 3 (1s2 2s1) o último nível mais energético é o subnível s 1, assim a família é 1A.
Z = 9 (1s2 2s2 2p5) o último nível mais energético é o subnível p5, lembre se que há necessidade de somar
os dois elétrons do subnível s2quando o subnível mais energético for diferente de s, assim a família é 7A.
Z = 31 (1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p1) o último nível mais energético é o subnível p1, lembre se que há
necessidade de somar os dois elétrons do subnível s2quando o subnível mais energético for diferente de
s, assim a família é 3A.
Z = 5 (1s2 2s2 2p1) o último nível mais energético é o subnível p1, lembre se que há necessidade de somar
os dois elétrons do subnível s2quando o subnível mais energético for diferente de s, assim a família é 3A.
Assim temos:
a) Z = 11 (1A) b) Z = 3 (1A)
c) Z = 9 (7A) d) Z = 31 (3A) e) Z = 5 (3A)
Em vista da proporção anterior o alumínio terá que ligar com três elementos, assim terá que ser um
elemento que necessite um único elétron para completar a camada de valência, a alternativa que
contempla esse exercício é a (C), pois os elementos da família 7A tendem a ganhar um elétron. No caso
a fórmula será AlF3.
7) Em relação às propriedades dos compostos iônicos, assinale a(s) alternativa(s) correta(s).
01. Compostos iônicos apresentam altos pontos de fusão porque é necessário fornecer uma grande
quantidade de energia para romper a forte atração elétrica entre os cátions e os ânions que
formam o cristal.
02. Compostos iônicos são solúveis tanto na água como no
03. A condução de corrente elétrica depende da existência de íons livres, assim os compostos
iônicos na fase sólida não conduzem corrente elétrica porque os íons que formam a substância
estão presos num reticulo cristalino.
04. Compostos iônicos conduzem corrente elétrica em solução aquosa porque a água permite o
fluxo de elétrons em seu interior.
05. Cristais iônicos são duros porque não são facilmente riscados por outros materiais.
06. Cristais iônicos possuem elevada dureza porque são muito resistentes a impactos e choques
mecânicos.
Resposta: O item (01) é verdadeiro. O item (02) ficou faltando completar o resto da frase assim
iremos desconsiderar. O item (03) e (04) explicam corretamente a condução iônica. O item (05)
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Gabarito - 1a lista de exercícios
também é verdadeiro, visto que os compostos duros possuem maior força de agregação entre
os átomos assim em processo de fricção com outro material podem fazer riscos. O item (06) é
falso, pois como os compostos duros possuem uma forte agregação entre os átomos e não
permitem uma boa difusão de energia gerada no impacto, assim a energia torna-se localizada
em pontos específicos o que ocasiona geralmente em ruptura do cristal.
8) Os elementos X e Y têm, respectivamente, 2 e 6 elétrons na camada de valência. Quando X e Y reagem,
forma-se um composto:
a) covalente, de fórmula XY.
b) covalente, de fórmula XY2.
c) covalente, de fórmula X2Y3.
d) iônico, de fórmula X+2Y-2.
e) iônico, de fórmula X 2+1Y-2.
Resposta: O composto X tem valência dois logo formará um cátion X+2 e o composto Y tem valência seis
que formará um ânion Y-2 (o que falta para oito). A fórmula será originaria de X+2 Y-2 assim terá a
composição XY e o composto será de ligação iônica. A alternativa correta é a (d).
9) Sabendo que o número de elétrons doados e recebidos deve ser o mesmo e que o cálcio doa dois
elétrons e o flúor recebe somente um, então, ao se ligarem entre si átomos de cálcio e flúor, obtemos
uma substância cuja fórmula correta é:
a) CaF
b) Ca2F
c) F2
d) Ca2F2
e) CaF2
Resposta: O cálcio é da família 2A o que gera o cátion Ca +2 e o flúor é da família 7A que dá origem ao
ânion F-, assim a fórmula gerada por Ca+2 e F- é CaF2. No caso alternativa (e).
10) Os átomos X e Y apresentam configurações eletrônicas 1s2 2s2 2p6 3s1 e 1s2 2s2 2p5, respectivamente.
Entre esses átomos forma-se um composto:
a) iônico, de fórmula XY2
b) molecular, de formula X2Y
c) molecular, de formula XY 2
d) iônico, de fórmula XY4
e) iônico, de fórmula XY
Resposta: O elemento X é da família 1A visto que a distribuição eletrônica (1s 2 2s2 2p6 3s1) termina em
3s1. Já o elemento Y é da família 7A visto que a distribuição eletrônica 2p5 (1s2 2s2 2p5) o último nível
mais energético é o subnível p5, lembre se que há necessidade de somar os dois elétrons do subnível
s2quando o subnível mais energético for diferente de s.
Tem se X+1 e Y-1 o que gera a fórmula XY e com características iônicas, pois é formada por um metal e
ametal. Alternativa correta (e).
11) São exemplos de compostos moleculares:
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Dados:
K, Na, Li (metais alcalinos)
Ca, Mg (metais alcalinos-terrosos)
a) CO2, H2O e H2O2.
b) CO, KCl e NaClO.
c) NaF, MgO e C12H22O11••
d) H2O, Li2O e CH4.
e) KNO3, Ca(OH) 2 e NaH.
Resposta:
CO2 gás carbônico é uma molécula por que o carbono é ametal e o oxigênio também.
H2O molécula de água é uma molécula por que o hidrogênio é ametal e o oxigênio também.
H2O2 peróxido de hidrogênio é uma molécula por que o hidrogênio é ametal e o oxigênio também.
CO monóxido de carbono é uma molécula por que o carbono é ametal e o oxigênio também.
KCl cloreto de potássio é um composto iônico por que o potássio é metal e o cloro é ametal.
NaClO clorato de sódio é um composto iônico por que o sódio é metal, cloro e oxigênio são ambos
ametais.
NaF fluoreto de sódio é um composto iônico por que o sódio é metal e o flúor é ametal.
MgO óxido de magnésio é um composto iônico por que o magnésio é metal e o oxigênio é ametal.
C12H22O 11 sacarose é uma molécula por que o carbono, oxigênio e hidrogênio são ametais.
Li2O óxido de lítio é um composto iônico por que o lítio é metal e o oxigênio é ametal.
CH4 gás metano é uma molécula por que o carbono é ametal e o hidrogênio também.
KNO3 nitrato de potássio é um composto iônico por que o potássio é metal, nitrogênio e oxigênio são
ametais.
Ca(OH)2 hidróxido de cálcio é um composto iônico por que o cálcio é metal, oxigênio e hidrogênio são
ametais.
NaH hidreto de sódio é um composto iônico por que o sódio é metal e o hidrogênio é ametal.
Assim a única alternativa correta com compostos moleculares é a (a).
12) Os elementos flúor forma composto com hidrogênio, carbono, potássio e magnésio,
respectivamente. Os compostos covalentes ocorrem com:
a) H e Mg
b) H e K
c) C e Mg
d) H e C
e) K e Mg
Resposta: A formação de compostos covalentes se dá entre ametais. No item (a) o magnésio é metal
logo a ligação será iônica. O item (b) o potássio é metal também ligação iônica. Os itens (c) e (e)
apresentam metais como o magnésio e potássio assim conferem ligações iônicas. A alternativa correta
que possui ligação covalente é o item (d) formado entre os ametais carbono e hidrogênio. A fórmula
molecular resultante é CH4.
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Gabarito - 1a lista de exercícios
13) Na escala de eletronegatividade de Pauling, tem se:
Elemento
Li
H
Eletronegatividade
1,0
2,1
Br
2,8
N
3,0
Esses dados permitem afirmar que, entre as moléculas a seguir, a mais polar é:
a) O2 (g)
b) LiBr (s)
c) NO (g)
d) HBr (g)
O
3,5
e) Li (s)
Resposta: No item (a) apresenta o gás oxigênio, O 2, que é uma molécula binária de mesmo elemento
químico, dessa forma, não há diferença de eletronegatividade, logo a polaridade é nula (apolar).
O item (b) é brometo de lítio tem se o metal lítio (E. N. = 1,0) ligado ao ametal bromo (E. N. = 2,8) por
ligação iônica, a diferença de polaridade é medido pela diferença entre as eletronegatividades ( 1,8).
No item (c) tem se o monóxido de nitrogênio é formado de nitrogênio (E. N. = 3,0) e oxigênio (E. N. =
3,5) o que gera a diferença eletronegatividade em 0,5.
No item (d) representa a molécula de ácido bromídrico, o hidrogênio (E. N. = 2,1) e o bromo (E. N. = 2,8),
o que gera a diferença em 0,7.
No item (e) apresenta o lítio metálico, não há diferença de eletronegatividade.
A alternativa que possui maior diferença de eletronegatividade é o item (b).
14) Forneça as estruturas de Lewis para a molécula de amônia (NH 3), ácido nítrico (HNO 3), gás carbônico
(CO2), trifluoreto de boro (BF 3) e água (H2O).
Resposta:
15) Monte um resumo com poucas palavras sobre os tipos de ligações existentes, suas propriedades e
suas diferenças.
Resposta: Há três tipos de ligações químicas: iônicas, covalente e metálica.
A ligação iônica ocorre através de íons que são originários de metais e ametais, dando origem a um
arranjo chamado retículo cristalino. O retículo cristalino permite no aumento da força de coesão
(ligação) entre os átomos o dá propriedades físico-químicas bem características como alto ponto de
fusão e ebulição. Os compostos iônicos geralmente dissolvem em solventes bem polares como a água.
A ligação covalente ocorre entre ametais e envolve o compartilhamento de elétrons. O deslocamento
dos elétrons em uma ligação química gera polaridade de um composto. As ligações covalentes possuem
menor energia para ruptura em relação aos compostos iônicos, principalmente pelo fato dos compostos
formarem moléculas e não retículos cristalinos. As propriedades físico-químicas são bem variadas,
depende da composição da molécula, mas em geral possuem menor ponto de fusão e ebulição em
relação aos compostos iônicos, e ocorre a formação de compostos na forma de gás.
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Gabarito - 1a lista de exercícios
A ligação metálica ocorre entre metais e gera também retículo cristalino, no entanto, os compostos não
formam aglomerado de cargas opostas como os compostos iônicos e sim a formação de um retículo de
cátions e o interstício (vão entre os átomos do retículo) com cargas elétricas dispostas aleatoriamente,
também conhecidas como ligação de “mar de elétron”. A característica físico-química é também
dependente da composição, mas em geral apresenta fácil condução elétrica, estrutura flexível e alto
ponto de fusão e ebulição.
16) Quais das ilustrações melhor representa CaCl 2 dissolvido em água? Justifique.
Resposta: O cloreto de cálcio quando está dissolvido dá origem aos íons Ca+2 e Cl-1, assim a alternativa
correta é o item (f).
17) Desenhe a estrutura de Lewis para:
a) NH2Cl
b) OCl2
c) ClO2-
d) SCN-
e) OF2
Resposta:
18) Desenhe a estrutura de Lewis e a carga formal para os compostos abaixo:
a) SO3
b) NO2c)OCS
d) N3e) ClO 3Resposta:
Átomo
O(1)
O (2)
S (3)
O (4)
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Gabarito - 1a lista de exercícios
Camada de valência
Elétrons isolados
Ligações
Carga
6
6
1
-1
6
4
2
0
6
0
5
+1
Átomo
Camada de valência
Elétrons isolados
Ligações
Carga
O(1)
6
6
1
-1
N (2)
5
2
3
0
O (3)
6
4
2
0
Átomo
Camada de valência
Elétrons isolados
Ligações
Carga
O(1)
6
4
2
0
C (2)
4
0
4
0
S (3)
6
4
2
0
Átomo
Camada de valência
Elétrons isolados
Ligações
Carga
N(1)
5
4
2
-1
N (2)
5
0
4
+1
N (3)
5
4
2
-1
Átomo
Camada de valência
Elétrons isolados
Ligações
O(1)
6
6
1
O (2)
6
4
2
Cl (3)
7
2
5
6
4
2
0
O (4)
6
4
2
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Gabarito - 1a lista de exercícios
Carga
-1
0
0
0
19) Resposta correta é a C, pois compostos metálicos permitem a condução de corrente elétrica no
estado sólido e líquido.
20) Estrutura de Lewis para NCOEstruturas
CV
E isolados
Ligações
N
5
2
3
C
4
0
4
O
6
6
1
N
5
4
2
C
4
0
4
O
6
4
2
N
5
6
1
C
4
0
4
O
6
2
3
Carga
0
0
-1
-1
0
0
-2
0
+1
A estrutura preferencial é a primeira, pois tem menor carga formal e a carga negativa está sobre o
elemento mais eletronegativo. Todas as três estruturas possuem 16 elétrons e satisfazem a regra do
octeto. Na figura abaixo apresenta os valores calculados para as distâncias de ligação do NCO- na
unidade de ångströn (Å = 10-10m). Nos slides de aula o valor do comprimento de ligação para NC é de 147 pm, N=C é de 127 e NΞC é de 115 pm. Faça a sua conclusão agora.
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