Respostas da terceira lista de exercícios de química. Prof a. Marcia M. Meier

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1 Respostas da terceira lista de exercícios de química Prof a. Marcia M. Meier 1) O íon brometo não aceita mais de um elétron, pois este segundo elétron ocupará numeros quânticos maiores quando comparado aos elétrons da camada de valência com octeto completo do Br -. O segundo elétron para formar Br 2- ocuparia um nível energético muito alto, gerando um íon instável. 2) A) AlF 3 ; b) K 2 S; c) Y 2 O 3 ; d) Mg 3 N 2 3) A) Rb 2 O; b) BaI 2 ; c) Li 2 O; d) MgCl 2 4) A) uma ligação covalente é a ligação química formada entre dois átomos que compartilham um ou mais pares de elétrons. b) Todos não metais formam ligações covalentes entre si como: H 2, SO 2 e CCl 4. c) covalente, pois entra em ebulição em temperatura baixa, indicando que existem interações fracas entre as moléculas XY. 5) b) É necessário formar ligações duplas pois não há elétrons suficientes para completar o octeto com ligações simples. c) Quanto maior a quantidade de elétrons compartilhados entre dois átomos, menor será a distância entre estes átomos. Como O 2 faz ligações duplas, a distância da ligação será menor quando comparada a ligação simples entre átomos de oxigênio. 6) a)a eletronegativadade aumenta da esquerda para a direita em um período da tabela periódica. b) A eletronegatidade decresce ao longo de uma coluna. c) a energia de ionização mede a facilidade com que um átomo perde seus elétrons. Por outro lado, a afinidade eletrônica mede a facilidade com que um átomo recebe elétrons, adquirindo mais estabilidade. A afinidade eletrônica é maior no lado direito da tabela periódica, pois os átomos desta região também têm maior eletronegatividade, tendo maior tendência em deslocar a nuvem eletrônica das ligações químicas para si. Por outro lado, os metais alcalinos e alcalinos terrosos (1A e 2A) tem uma menor tendência em deslocar a nuvem eletrônica para si (menos eletronegativos), inclusive tendendo a doar seus elétrons de valência, levando a valores reduzidos de energia de ionização. 7) a) Se; b) C; c) As; d) Mg. 8)a) Uma molécula polar tem momentos de dipolo mensuráveis causados pela diferença de eletronegatividade entre os átomos que compõe a molécula associado a geometria da molécula, enquanto que uma molécula a polar tem momento de dipolo zero. b) Sim. Como X e Y tem eletronegatividades diferentes eles têm diferentes atrações pelos elétrons da ligação. A densidade eletrônica sobre o átomo mais eletronegativo será maior, produzindo um momento de dipolo. Como uma molécula formada por dois átomos sempre

2 será linear, a geometria da molécula associada ao momento de dipolo dará características polares à molécula X-Y. c) O momento de dipolo é afetado pela diferença de eletronegatidade dos átomos, pela distância entre os átomos e geometria da molécula. 9) a) a molécula CIF é linear devido a hibridização sp do carbono, portanto os momentos de dipolo estarão em direções opostas, porém com intensidades diferentes devido a diferença de eletronegatividade entre I e F. Portanto, o momento de dipolo será diferente de zero. b) C e O tem diferentes eletronegatividades, portanto, a molécula CO terá polaridade diferente de zero. c) Considerando que a molécula é linear em função da hibridização sp do C, os dipolos, direcionados para os oxigênios, terão mesma magnitude porém sentido contrário, desta forma se anulando. Portanto, a polaridade do dinóxido de carbono será zero. d) A molécula de água tem um arranjo (organização dos elétrons não ligantes e ligantes) tetraédrico e geometria (organização dos átomos no espaço) angular. Como O e H tem diferentes eletronegatividades e geometria angular, o dipolo resultante estará direcionado para o oxigênio (mais eletronegativo). Portanto, a molécula será polar. 10) 11)

3 12) Formas de ressonância do CO 3 2- Quanto mais elétrons são compartilhados entre dois átomos, menor será o comprimento da ligação. O número médio de elétrons compatilhados entre s átomos de C e O nas três espécies é 3 para o CO, 2 para CO 2, e 1,33 para CO Esta também é a ordem crescente do comprimento das ligações: CO<CO 2 < CO ) Cada estrutura de Lewis acima consiste de ligações simples e duplas alternadas. O conceito da ressonância diz que a descrição mais adequada destas ligações é um híbrido ou mistura destas duas estruturas de Lewis. A estrutura mais óbvia desta molécula é que as seis ligações C-C sejam equivalentes, cada um com alguma característica de ligação dupla, mas não total. Se a molécula tem seis ligações C-C equivalentes, seu comprimento será igual. 14) Do período três para baixo, os átomos têm espaço e orbitais disponíveis para acomodar elétrons adicionais, espandindo sua camada de valência. Como o raio atômico cresce de cima para baixo em uma família, os elementos do terceiro período e abaixo estão menos suceptíveis a desestabilização em função da repulsão e-e ao adicionar mais elétrons na cada de valência. Adicionalmente, o período três tem orbitais d que estão relativamente próximos energeticamente dos orbitais 3s e 3p, que se combinam podendo gerar os orbitais híbridos sp 3 d e sp 3 d 2. 15) a) família 4A; b) 2A; c) 5A. 16) a) domínio de elétrons é a região do espaço de uma molécula com maior probabilidade de encontrar os elétrons. b) o domínio de elétrons formando ligação tem sua região no espaço menor quando comparado ao espaço ocupado por elétrons não ligantes. Isso se deve a presença dos dois núcleos dos átomos que fazem a ligação, atraindo a nuvem eletrônica para si. 17)a) trigonal planar; b) tetraédrico; c) bipirâmide trigonal; d) octaédrico.

4 18) O domínio de elétrons indica, através da teoria de repulsão do par de elétrons, o arranjo de todos os elétrons ligantes e não-ligantes. Por outro lado, a geometria molecular descreve somente a posição dos átoms no espaço. A molécula de amônia (NH 3 ) tem quatro domínio de elétrons (três ligantes e um par de elétrons não-ligantes) em torno do N em uma geometria tetraédrica, mas a geometria molecular é bipiramide trigonal. 19) estrutura de Lewis Arranjo geometria molecular 20) Onde: l = linear; td = tetraédrico; tr= trigonal planar; tp= piramide trigonal; oh= octaédrico; sp= piramide quadrada; tbp= bipiramide trigonal; 21) O bromo tem seis pares de elétrons (4 pares fazendo ligações com F + 2 pares não ligantes) em torno de si, gerando um domínio de elétrons octaédrico (arranjo). No entanto, 4 átomos de F

5 fazem ligações com o Br (expansão do octeto do Br), gerando uma geometria quadrado planar. Os dois pares de elétrons não ligantes permanecem nas posições axiais. O Boro tem quatro pares elétrons em torno de si fazendo as quatro ligações com os átomos de F. Portanto, existem 4 domínio de elétrons em torno do B, gerando um arranjo tetraédrico. Como não há elétrons não ligados e 4 átomos de F ligados ao Boro, a geometria molecular também será tetraédrica. Fundamentalmente o que determina a geometria de uma molécula é o número de domínio de elétrons em torno do átomo central e o número destes elétrons que fazem ligações. Como Br e B tem diferentes domínio de elétrons, eles geram arranjos e geometrias moleculares diferentes. 22) a) polar; b) apolar; c) polar Como a hibridização do C é sp 2 nas três estruturas, todas as moléculas tem geometria planar. As moléculas a e c são polares, pois a ligação C-Cl geram momentos de dipolo que não se anulam. No isômero b, o momento de dipolo gerado pelas ligações C-Cl apontam em posições opostas, de modo que se anulam (momento de dipolo = zero), tornando a molécula apolar. 23) 24) a) sp 180 o b) sp o c) sp o d) sp 3 d 2 90 o e 180 o e) sp 3 d 90 o 120 e 180 o 25) O número máximo de orbitais híbridos que o C pode formar é 4 (sp 3 ) e o mínio é 2 (sp). Carbono está no segundo período da tabela periódica e não dispõe de orbitais d de energia suficientemente baixa que permita expansão do octeto, gerando orbitais híbridos envolvendo orbitais d. Portanto, o número máximo de orbitais híbridos envolvendo os orbitais puros s e p é sp 3 e o mínimo é sp. 26)

6 Geometria da molécula SF 2 é angular com dois domínios de elétrons ligantes e dois nãoligantes. 27) 28) A ligação sigma é geralmente mais forte que a ligação pi em função da sobreposição mais efetiva das nuvens eletrônicas. 29) a) 24 elétrons de valência b) 9 pares ou 18 elétrons de valência formam ligação sigma. c) 1 par ou 2 elétrons formam ligação pi. d) 2 pares ou 4 elétrons de valência são não ligantes (oxigênio) e) O carbono central tem hibridização sp 2.

7 30)1) 120 o sp 2 ; 2) 120 o sp 2 ;3) 109 o sp 3 31)a) e b) substâncias sem elétrons desemparelhados são fracamente repelidas por um campo magnético e são chamadas de diamagnéticas. c) O 2 2-, B ) a) Substâncias com elétrons desemparelhados são atraídas por um campo magnético. Esta propriedade é chamada de paramagnetismo. b) Pesa-se a substância em ambiente normal e novamente sob um campo magnético. Substâncias paramagnéticas tem uma massa aparente superior sob campo magnético. c) O 2 +, N 2 2-, Li 2 +

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