Resoluções das atividades

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1 Resoluções das atividades Sumário Aula 1 Evolução dos modelos atômicos: da alquimia ao modelo atômico de Thomson... 1 Aula 2 Evolução dos modelos atômicos: de Rutherford ao modelo atômico de Sommerfeld... 2 Aula 3 Modelo atômico atual e números quânticos... 3 Aula 4 Distribuição eletrônica; Paramagnetismo e diamagnetismo... 4 Aula 1 Evolução dos modelos atômicos: da alquimia ao modelo atômico de Thomson 01 A 02 B A recomendação de não abrir o gabinete ou tocar as peças no interior do televisor é devido ao risco pessoal por alta tensão. Não é permitido colocar seu televisor próximo de aparelhos domésticos com motores elétricos ou ímãs porque, dessa forma, evita-se perturbação ou deformação de imagem por campos externos. Os raios catódicos são feixes de elétrons de carga negativa que possuem massa. No modelo de Thomson, o átomo não era maciço, mas sim um luido com carga positiva no qual os elétrons estavam dispersos de forma homogênea. De acordo com a teoria de Dalton, toda matéria é formada por átomos, que são indivisíveis, não se transformam uns nos outros, não podem ser criados nem destruídos, são formados por átomos simples e são idênticos entre si em tamanho, forma, massa e demais propriedades. Os alquimistas, na tentativa de descobrir a pedra ilosofal e o elixir da longa vida, desenvolveram diversas vidrarias de laboratório e muitas receitas, como a da obtenção da pólvora e a da formulação de ácidos, bases e sais. a) (F) As propriedades físicas dependem da massa das substâncias, e não dos elétrons. b) (V) A energia química produzida nas pilhas deve-se às reações de oxirredução. 03 B 04 B 05 D 06 A 07 E 08 A c) (F) A teoria cinética trata os gases como esferas sem carga e com massa desprezível. d) (F) O equilíbrio trata do estado das substâncias. e) (F) O modelo de Dalton foi desenvolvido antes da descoberta do elétron. O modelo de Thomson propôs que o átomo seria formado por uma esfera de carga positiva, contendo elétrons incrustados, possuidores de carga elétrica negativa. O modelo atômico de Thomson determinou a existência de partículas subatômicas: os elétrons. O átomo atual é divisível, formado por uma grande variedade de partículas subatômicas (prótons, elétrons, nêutrons, neutrinos, léptons etc.). A carga de um átomo está associada às partículas negativas, positivas e neutras. Os elétrons apresentam massa aproximadamente igual a zero e carga elétrica negativa. Os raios catódicos, descobertos por Crookes e chamados de elétron por Thomson, são partículas negativas. Essas partículas apresentam massa diferente de zero e carga elétrica negativa. Para Dalton, a matéria era formada por átomos esféricos, divisíveis, indestrutíveis e maciços. Eles poderiam formar moléculas simples e compostas, mantendo uma proporção ixa. De acordo com a Lei da Conservação das Massas (Lei de Lavoisier), em uma transformação química, a massa dos produtos é igual à massa dos reagentes. Essa lei só pode ser observada em sistema fechado. 1

2 LIVRO 1 09 D 10 A Para veriicar a Lei de Lavoisier, deve-se considerar o sistema fechado. A única alternativa correta é o item D, pois a massa dos produtos é igual à massa dos reagentes (conservação das massas). Sabe-se que as reações de combustão do carvão e da esponja de aço são respectivamente: CxHy + O 2 CO 2 +H 2 O (Diminuição da massa, logo o prato C irá subir, assim, deve-se retirar massa do D) Fe + O 2 FeO + Fe 2 O 3 (Assim, ocorrerá um aumento da massa do prato B, logo será necessário adicionar massa ao prato A) Portanto, haverá adição de massa no prato A e retirada de massa no prato D. Aula 2 Evolução dos modelos atômicos: de Rutherford ao modelo atômico de Sommerfeld a) (F) O modelo de Rutherford é também conhecido como modelo planetário do átomo. b) (V) No modelo atômico, considera-se que elétrons de cargas negativas circundam em órbitas ao redor de um núcleo de carga positiva. c) (F) Segundo Rutherford, a eletrosfera, local onde se encontram os elétrons, possui um diâmetro maior do que o do núcleo atômico. d) (F) Na proposição do seu modelo atômico, Rutherford se baseou em um bombardeamento de partículas alfa sobre uma lâmina de ouro. e) (F) No modelo de Rutherford, o átomo é constituído de um núcleo positivo e de uma eletrosfera negativa. a) (F) Os prótons e os nêutrons são partículas encontradas no núcleo do átomo. b) (F) A massa do elétron é aproximadamente vezes menor do que a massa do próton, sendo considerada, praticamente, desprezível. c) (V) Toda a massa do átomo está concentrada no seu núcleo, onde estão presentes os prótons (partículas de carga positiva) e os nêutrons (partículas sem carga elétrica). d) (F) Na eletrosfera, encontram-se os elétrons, partículas de carga negativa. e) (F) O núcleo atômico é muito denso, pois concentra toda a massa do átomo. Apresenta carga positiva devido à presença dos prótons (partículas com carga elétrica positiva). 03 A 04 C A luminosidade é produzida quando os elétrons saltam para níveis de maior energia e retornam aos níveis de menor energia. O modelo de Bohr oferece melhores fundamentos para a escolha de um equipamento a ser utilizado na busca por evidências das balas perdidas. A partir das suas descobertas cientíicas, Niels Bohr propôs cinco postulados: 01 D 02 A Um átomo é formado por um núcleo e por elétrons extranucleares, cujas interações elétricas seguem a Lei de Coulomb; Os elétrons se movem ao redor do núcleo em órbitas circulares; Quando um elétron está em uma órbita, ele não ganha e nem perde energia, diz-se que ele está em uma órbita discreta ou estacionária ou em um estado estacionário; Os elétrons só podem apresentar variações de energia quando saltam de uma órbita para outra; Um átomo só pode ganhar ou perder energia em quantidades equivalentes a um múltiplo inteiro (quanta). Após propor seu modelo atômico, Rutherford passou a admitir que no núcleo do átomo, além de prótons, deveria existir outra partícula sem carga elétrica mas com massa semelhante à dos prótons. Em 1912, Chadwick descobriu essa partícula e a denominou nêutron. Dessa forma, a massa dos prótons não corresponde à totalidade da massa do núcleo. Segundo Rutherford, o núcleo do átomo é positivo, rodeado por elétrons negativos em órbitas circulares. Nesse formato, cargas elétricas em movimento perdem energia e se chocam com o núcleo. No enunciado são informadas a frequência = 6, Hz e a velocidade da luz = m s 1. Aplicando a equação: v = λ f Tem-se: λ= ms 7 = 5010, m 14 (cor verde) 6010, Hz 2

3 O calor desenvolvido na queima excita os elétrons, levando-os para um maior nível de energia. Ao retornarem ao nível de origem, liberam energia na forma de luz. A luz emitida apresenta uma cor especíica para cada elemento químico. 05 C O luminol é utilizado em perícias para identiicar marcas de sangue. Na reação entre o luminol e o ferro presente na hemoglobina do sangue, há produção de luz que permite visualizar locais contaminados com pequenas quantidades de sangue. Esse fenômeno é conhecido como quimioluminescência. 06 A Quando é fornecida energia a um átomo, os elétrons icam excitados, isto é, passam para níveis de maior energia. Ao voltarem aos níveis iniciais, liberam energia na forma de luz. 07 A Uma das conclusões de Rutherford foi que o átomo não é maciço e contém muitos espaços vazios. 08 D As experiências em tubos de raios catódicos, contendo um polo positivo e outro negativo, sob vácuo e na presença de um gás, marcaram o início das experiências de Thomson. 03 B 04 C a) (F) Toda grande descoberta na ciência favorece a compreensão de como realmente tudo é formado. b) (F) Orbital é a região com maior probabilidade de se encontrar um elétron. c) (F) O Princípio da Incerteza complementa o Princípio da Dualidade. d) (V) Hoje a ciência comprova experimental e/ou teoricamente a existência dos quarks, léptons, férmions e bósons. e) (F) Não existe Princípio da Certeza, mas sim o Princípio da Incerteza, segundo o qual é impossível determinar, ao mesmo tempo, a posição e a velocidade de um elétron. O físico Louis de Broglie determinou a dualidade onda- -partícula para o elétron. Os únicos valores de números quânticos que caracterizam o segundo nível no subnível p são: n = 2; = 1; m = 1; s = (2p4 ) 09 B O experimento de Rutherford serviu para situar o núcleo e a eletrosfera do átomo. O núcleo é muito menor do que o átomo e contém prótons (carga positiva). A eletrosfera é negativa e contém os elétrons. 10 A Rutherford imaginou que o átomo seria composto por um núcleo positivo e muito pequeno. Hoje se sabe que o tamanho do átomo é a vezes maior do que o tamanho do seu núcleo. Rutherford também acreditava que os elétrons giravam ao redor do núcleo e neutralizavam a carga positiva do núcleo. Em seu modelo, difundido no meio cientíico em 1911, sugeriu que o átomo parecia com o nosso sistema solar, no qual o Sol seria o núcleo e os planetas seriam os elétrons. Aula 3 Modelo atômico atual e números quânticos 01 C O modelo atual admite a existência de 16 partículas fundamentais, entre quarks, léptons, férmions e bósons. Tudo isso é ainda insuiciente para explicar a materialidade do nosso Universo frente a não conirmação prática dos bósons de Higgs. a) (F) O modelo atual é baseado nas concepções de incerteza, dualidade e orbital. b) (V) A ideia de orbital é fundamentada no Princípio da Incerteza. c) (F) Louis de Broglie defende a ideia da dualidade para o elétron: onda e partícula. d) (F) O modelo de Thomson não está relacionado com o modelo atual. e) (F) A descoberta dos prótons, elétrons, nêutrons, quarks, léptons, férmions e bósons comprova que o átomo é divisível. A distribuição eletrônica de um átomo é fundamental para determinar a reatividade química entre os átomos, pois analisar o seu estado de agregação à temperatura ambiente, se um composto é iônico ou covalente ou se esse composto é solúvel em água. A principal contribuição de Sommerfeld foi a inclusão, no modelo de Bohr, dos orbitais elípticos, originando a noção de subníveis atômicos. 3

4 LIVRO 1 04 E 05 A 06 E 07 C 08 D 09 B 10 B I. (F) Orbital é a região do espaço onde a probabilidade de se encontrar o átomo é máxima. II. (F) Quando o elétron passa de um nível de energia externo para outro mais interno, emite um quantum de energia. III. (V) O elétron apresenta comportamento duplo, isto é, pode ser interpretado como partícula ou onda, conforme Louis de Broglie. IV. (V) Princípio da Incerteza de Heisenberg. Tal fato pode ser relacionado ao conceito de orbital, ou seja, região de maior probabilidade de se encontrar um elétron. Uma partícula subatômica ora se comporta como partícula, ora como onda. Os valores dos números quânticos e m do 29 o elétron do selênio (Z = 34) são: subnível 3d 9 (n = 3, = 2, m = +2, s = 1 2 ). O subnível citado é o 4d 10 (1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 ), representando o número atômico 48. Aplicando a equação 2n 2, tem-se: = 18. De acordo com a coniguração eletrônica, o subnível mais energético para o átomo de oxigênio é o 2p 4, que apresenta os seguintes valores para os números quânticos: n (número quântico principal) = 2 (número quântico secundário) = 1 m (número quântico magnético) = 1 s (número quântico spin) = ± 1 2 Seus números quânticos são: 2, 1, 1 e A 04 B b) (F) O iodo-131 tem número atômico 53, logo possui 53 prótons. Como o número de massa é a soma de prótons e nêutrons, subtraindo da massa atômica o número de prótons, chega-se ao número de nêutrons, que, nesse caso, é = 78. c) (V) O K é um metal alcalino, logo possui como número de oxidação, Nox, +1. Se ele está formando um composto neutro com um único iodo, este tem que apresentar número de oxidação 1, ou a neutralidade da partícula não seria mantida. d) (F) Dalton, em seu modelo atômico, não mencionou a existência de prótons, nêutrons e elétrons, logo não pôde explicar os isótopos. Para ele, os átomos de espécies diferentes se distinguiam pelas massas, enquanto que os átomos de uma mesma espécie eram todos iguais em massa. Hoje, sabe-se que átomos de espécies diferentes se distinguem pelo número de prótons ou número atômico e que isótopos, átomos de uma mesma espécie, se diferenciam pelo número de massa. e) (F) O iodo apresenta elétrons desemparelhados, sendo paramagnético. O paládio tem 46 prótons e 46 elétrons, sua distribuição eletrônica é dada por: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 8 A distribuição eletrônica do chumbo é: ou 82 Pb: [Xe] 6s 2 4f 14 5d 10 6p 2 Para o Pb, há a seguinte coniguração eletrônica: Em que é possível observar dois elétrons desemparelhados no orbital p (6p 2 ) Para o manganês, tem-se: 25 Mn: 1s2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5, apresentando 5 elétrons desemparelhados no orbital d (3d 5 ). Aula 4 Distribuição eletrônica; Paramagnetismo e diamagnetismo 01 C a) (F) Os isótopos são átomos com mesmo número de prótons. O que os diferencia é o número de massa (soma de prótons e nêutrons), já que possuem quantidades diferentes de nêutrons. 01 A I. (V) Como esse átomo é neutro, o seu número de prótons será igual a 25. II. (F) Apresenta 4 camadas ou níveis de energia. III. (V) Apresenta 5 elétrons desemparelhados no subnível 3d 5. IV. (V) Apresenta 10 orbitais completos. 4

5 A distribuição eletrônica do titânio é: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 2 10 D A distribuição eletrônica do cobalto é: 27 Co: 1s2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 7 A distribuição eletrônica satisfaz o átomo de sódio: 11 Na: 1s2 2s 2 2p 6 3s 1 O átomo de titânio apresenta a seguinte distribuição eletrônica: 22 Ti:1s2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2, apresentando dois elétrons na camada de valência. O único átomo da questão que apresenta dois elétrons na camada de valência é: 12 Mg:1s2 2s 2 2p 6 3s 2 05 A O átomo do elemento D apresenta 8 elétrons na camada de valência: D: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 (K = 2, L = 8, M = 8) 06 B I. (F) O número de prótons de cada oxigênio é igual a 8. II. (V) Os números 16, 17 e 18 correspondem à massa de cada isótopo. III. (F) O número de nêutrons de cada oxigênio é igual a 8, 9 e 10, respectivamente. 07 C O elemento que apresenta menor teor é o fósforo. A sua distribuição eletrônica é: 15 P: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3, apresentando 5 elétrons na camada de valência. 08 B Na distribuição eletrônica do chumbo, tem-se quinze orbitais d completos. 09 E Para o Pb, tem-se conigurações eletrônicas com diferentes números de elétrons: 82 Pb2+ perda de 2 elétrons Coniguração eletrônica: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d Pb4+ perda de 4 elétrons Coniguração eletrônica: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 14 5d 10 5