Qui. Semana. Allan Rodrigues Xandão (Renan Micha)

Transcrição

2 CRONOGRAMA 06/02 Aspectos Macroscópicos: Propriedades da matéria, substância, mistura e sistema 15:00 Aspectos Macroscópicos: Estados físicos da matéria e gráfcos de mudança de fase 19:15 07/02 Aspectos Macroscópicos: Métodos de separação de mistura heterogêneas 13:30 13/02 Métodos de separação de mistura heterogêneas Evolução dos modelos atômicos 15:00 19:15 14/02 Atomística: Estrutura atômica, número de massa, átomos e íons, relação entre átomos 13:30

3 20/02 Distribuição eletrônica Classificação periódica dos elementos 15:00 19:15 21/02 Propriedades periódicas e aperiódicas 13:30

4 Distribuição Eletrônica 20 fev 01. Resumo 02. Exercícios para aula 03. Exercícios para casa 04. Questão contexto 05. Gabarito

5 RESUMO Linus Pauling propõe um diagrama prático de distribuição eletrônica. Nele, os elétrons são distribuídos em ordem crescente de energia em níveis e subníveis (exemplo: 2s, 3s, 4f...) na eletrosfera do átomo. Veja o Diagrama de Pauling, na figura abaixo, e perceba a ordem de preenchimento expressa nas setas vermelhas. Neste ponto, é importante notar que os elétrons que existem hoje, com exceção dos descobertos em 2016, se distribuem em até 7 níveis de energia e cada nível contém um determinado número de subníveis. Além disso, todo átomo tem um certo número de elétrons* que devem ser preenchidos seguindo o Diagrama de Pauling. Veja o Diagrama de Pauling, abaixo, e perceba a ordem de preenchimento expressa nas setas vermelhas. Informação importante: O subnível s comporta o máximo de 2 elétrons; o p, 6; o d, 10 e o f, 14. Exemplo: Fe: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6 / Fe 2+ : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 S: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 / S 2- : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 Distribuição por camadas e por subníveis Camadas serão representadas por letras ou números (de 1 a 7 ou de K a Q) e suportam um número definido de elétrons (representadas abaixo): Camada 1 ou K = 2; Camada 2 ou L = 8; Camada 3 ou M = 18; Camada 4 ou N = 32; Camada 5 ou O = 32; Camada 6 ou P = 18; Camada 7 ou Q = 8. Perceba a diferença entre os tipos de preenchimento pelo exemplo do enxofre (S). Em uma das distribuições, mostram-se os subníveis, enquanto a outra mostra apenas as camadas preenchidas. S: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 (por subníveis) S: K = 2; L = 8; M = 6 (por níveis ou camadas) 143 Veja o preenchimento de um átomo com 60 elétrons como exemplo: 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 4 *Para saber o número de elétrons a preencher em um átomo neutro lembre-se que o número de prótons é igual ao número de elétrons em um átomos neutro. Portanto, o número atômico indicará o número de elétrons. No caso de íons, deve-se adicionar ou remover elétrons à quantidade de elétrons no átomo neutro. Haverá alguns exemplos mais a frente neste material. Distribuição eletrônica em íons Íons podem seguir a seguinte regra de distribuição: faz-se o preenchimento do átomo em seu estado neutro e, depois, retira(m)-se o(s) elétron(s) da camada de valência (a mais externa). No caso de ânions, adicionam-se os elétrons nas camadas seguintes. Previsão de posição na tabela periódica a partir da distribuição ou o caminho inverso É válido retornar às aulas de tabela periódica para lembrar de forma mais aprofundada das regrinhas. A grosso modo, a família do elemento indica sua terminação na distribuição de elétrons pelas seguintes correlações: n é o período do elemento na tabela periódica. Exemplo: C, n = 2; Na, n = 3. Efeitos práticos da tabela: É possível entender a posição de determinado elemento vendo sua distribuição eletrônica ou sua configuração eletrônica pode ser inferida por sua posição na tabela periódica. Existem, também, regras para os átomos participantes dos metais de transição, lantanídeos e actinídeos.

6 EXERCÍCIOS PARA AULA! 1. Jornal do Brasil, outubro (UNIRIO) Os implantes dentários estão mais seguros no Brasil e já atendem às normas internacionais de qualidade. O grande salto de qualidade aconteceu no processo de confecção dos parafusos e pinos de titânio, que compõem as próteses. Feitas com ligas de titânio, essas próteses são usadas para fixar coroas dentárias, aparelhos ortodônticos e dentaduras, nos ossos da mandíbula e do maxilar. Considerando que o número atômico do titânio é 22, sua configuração eletrônica será: 2. a) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 b) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 c) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 d) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d2 e) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 (UERJ) Certo herbicida, cujo uso indiscriminado contamina o solo, pode ser degradado por radiação gama, produzindo, dentre outras, a substância orgânica representada a seguir. 144 O emissor de radiação gama utilizado é o elemento cuja configuração eletrônica, no estado fundamental, é [Ar] 3d 7 4s 2, e que possui 33 nêutrons em seu núcleo. Indique o isótopo utilizado como emissor gama e escreva os nomes dos compostos que, além de possuírem átomos de cloro ligados a átomos de carbono vizinhos, sejam isômeros de posição da substância orgânica representada. 3. (ESCS DF/2012) Os pesquisadores alertam que os metais dos quais as panelas são feitas podem causar intoxicações, anemia, distúrbios gástricos e até expor os usuários a substâncias cancerígenas. Pesquisas mostram que o excesso de alumínio no corpo pode induzir a estados de demência, panelas deste metal devem ser utilizadas para cozimentos rápidos. O cobre em excesso pode originar leucemia e câncer do intestino, embora sua falta possa levar a doenças respiratórias, as panelas deste metal devem ser revestidas com uma camada protetora de titânio. Até mesmo revestimentos de níquel ou de material antiaderente apresentam riscos para saúde. De um modo geral, as panelas de ferro fundido são as melhores para a saúde, pois liberam o nutriente na comida e ajudam a suprir as necessidades do organismo, mas não

7 (Adaptado de O Globo, 14/10/2011) são boas para quem tem colesterol alto. As panelas de INOX são bastante seguras, porque o material não se oxida e não libera o metal na comida, dizem alguns pesquisadores. Dos metais de transição citados no texto, o que mais facilmente forma cátions é o: a) alumínio b) cobre c) ferro d) níquel e) titânio 4. (Fei) Entre os subníveis 6p e 7s, qual deles possui maior energia? Por quê? 5. (UFF-1998) O princípio de Exclusão de Pauli estabelece que: a) A posição e a velocidade de um elétron não podem ser determinadas simultaneamente. b) Elétrons em orbitais atômicos possuem spins paralelos. c) A velocidade de toda radiação eletromagnética é igual à velocidade da luz. d) Dois elétrons em um mesmo átomo não podem apresentar os quatro números quânticos iguais. e) Numa dada subcamada que contém mais de um orbital, os elétrons são distribuídos sobre os orbitais disponíveis, com seus spins na mesma direção. 145 EXERCÍCIOS PARA CASA! 1. (UFRJ-2003) O carbono apresenta diferentes formas cristalinas alotrópicas. O diamante, de ocorrência natural rara, tem a mesma estrutura cristalina do silício e do germânio, os quais podem ser empregados na fabricação de dispositivos semicondutores. Recentemente, foi descoberto como produzir diamante com pureza suficiente para, também, ser utilizado na fabricação de semicondutores. Identifique, entre os três elementos químicos mencionados, aquele que pertence ao terceiro período da tabela periódica. Escreva seu símbolo e o número total de elétrons do seu nível mais energético. 2. (UFRJ) O correto uso da tabela periódica permite determinar os elementos químicos a partir de algumas de suas características. Recorra à tabela periódica e determine: a) o elemento que tem distribuição eletrônica s2p 4 no nível mais energético, é o mais eletronegativo de seu grupo e forma, com os metais alcalinos terrosos, composto do tipo XY.

8 b) o número atômico do elemento que perde dois elétrons ao formar ligação iônica e está localizado no 3 o período da tabela periódica. 3. (UFRJ) Os elementos do 4 o período da tabela periódica são aqueles que apresentam elétrons distribuídos pelos quatro primeiros níveis de energia. Os três metais do grupo 8B desse período apresentam propriedades magnéticas. Tal fato está relacionado à presença de elétrons desemparelhados em suas distribuições eletrônicas. Selecione o metal de menor massa atômica dentre esses três e faça sua distribuição eletrônica. 4. (UFRJ) A tabela a seguir complementa as informações contidas no primeiro e segundo períodos da tabela periódica e mostra os raios atômicos, em picômetros, de alguns elementos: 5. Note que, nas colunas verticais, os raios atômicos crescem de cima para baixo e, nas linhas horizontais, os raios atômicos crescem da direita para a esquerda. Explique por que o raio atômico do elemento sódio é maior do que o raio atômico do elemento cloro. (Unificado-RJ) As torcidas vêm colorindo cada vez mais os estádios de futebol com fogos de artifício. Sabemos que as cores desses fogos devem-se à presença de certos elementos químicos. Um dos mais usados para obter a cor vermelha é o estrôncio (Z = 38), que, na forma do íon Sr+2, tem a seguinte configuração eletrônica: 146 a) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 b) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 c) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 5p 2 d) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 2 e) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 4 5s 2 6. (Fuvest SP) - A seguir são mostradas quatro configurações eletrônicas: 1. 1s 2 2s 2 2p s 2 2s 2 2p 6 3s s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 a) Qual das configurações corresponde a cada um dos átomos Cl, Mg, Ne? b) Quais configurações apresentam o mesmo número de elétrons na camada de valência? (Dados os números atômicos: Cl = 17, K = 19, Al = 13, Ne = 10 e Mg = 12)

9 7. (Unaerp) O fenômeno da supercondução de eletricidade, descoberto em 1911, voltou a ser objeto da atenção do mundo científico com a constatação de Bednorz e Müller de que materiais cerâmicos podem exibir esse tipo de comportamento, valendo um prêmio Nobel a esses dois físicos em Um dos elementos químicos mais importantes na formulação da cerâmica supercondutora é o ítrio: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 1 O número de camadas e o número de elétrons mais energéticos para o ítrio, serão, respectivamente: a) 4 e 1. b) 5 e 1. c) 4 e 2. d) 5 e 3. e) 4 e (UFRJ-2002) A solubilidade de vários sais em água em função da temperatura é apresentada no diagrama a seguir: 147 O composto I é formado por átomos cujos subníveis de maior energia, dos estados fundamentais, são 4s1 e 5p5. O composto II tem o maior calor de dissolução. O composto III é formado por átomos pertencentes ao mesmo período da tabela periódica. O composto IV se decompõe em altas temperaturas, formando nitrito de sódio e oxigênio. Com base nos comentários, no diagrama e na tabela periódica, dê o nome dos compostos I, II, III e IV. 9. (Revista Veja, julho de 1999.) (UNIRIO 2000) O coração artificial colocado em Elói começou a ser desenvolvido há quatro anos nos Estados Unidos e já é usado por cerca de 500 pessoas. O conjunto, chamado de Heartmate, é formado por três peças principais. A mais importante é uma bolsa redonda com 1,2 quilo, 12 centímetros de diâmetro e 3 centímetros de espessura, feita de titânio - um metal branco-prateado, leve e resistente. Entre os metais a seguir, aquele que apresenta na última camada, número de elétrons igual ao do titânio é o: Dados: Ti(Z=22); C(Z=6); Na(Z=11); Ga(Z=31); Mg(Z=12); Xe(Z=54)

10 a) C b) Na c) Ga d) Mg e) Xe (E.M. Santa Casa/Vitória-ES) a) Usando o diagrama de Pauling faça a distribuição eletrônica do ósmio. b) Dar a distribuição eletrônica do ferro e do íon Fe 2+, Fe e Fe 2+. (UDESC) A vida parece ter se originado ou se desenvolvido a partir da utilização de elementos encontrados em abundância no meio ambiente. Um desses elementos é o potássio (K), que é abundante na natureza e utilizado pelos seres vivos. O potásio está presente em frutas como banana e laranja, na água de coco e em carnes na forma de cátion (K + ). A carência de potássio no organismo humano pode causar fraqueza muscular e distúrbios neurológicos. Já o excesso pode causar parada cardíaca, retenção urinária e náuseas. QUESTÃO CONTEXTO! Em relação ao potássio: Qual a distribuição eletrônica do K +? 148 As duas fotos mostram a importância do controle de corrosão em materiais usados em vias para o deslocamento de pessoas. Entender o comportamento de certos materiais, para prevenir-se dos seus efeitos, é importante para empresas e governo e para a sociedade. A corrosão envolve oxidação de materiais, em geral metálicos. Podemos ter uma ideia da tendência de um material em corroer-se com o tempo por sua configuração eletrônica. Como realizamos tal previsão? Faça esta correlação nas próximas linhas.

11 GABARITO 01. Exercícios para aula! 1. d 2. Co e 2,3-dicloro-fenol ou 2,3-dicloro-hidróxi- -benzeno 3,4-dicloro-fenol ou 3,4-dicloro-hidróxi- -benzeno 4. Entre os subníveis 6s e 7s, o 7s está mais 5. d distante do núcleo e por isso apresenta maior energia. 03. Questão contexto Descobrimos o perfil da camada de valência dos átomos pela distribuição por camadas ou por subníveis. Temos ali um indicativo da tendência de perda/ganho (oxidação/redução) de elétrons daquele material. 02. Exercícios para casa! 1. Silício (Si). Número de elétrons no nível mais energético: 4 2. a) oxigênio b) Z = Fe: 1s2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6 4. Ambos apresentam elétrons em 3 níveis de 5. a energia. Como o sódio tem uma carga nu- clear menor, ele atrai menos os elétrons, resultando em um raio atômico maior. 6. a) Cl = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 (III) 7. b Mg = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 (II) Ne = 1s 2 2s 2 2p 6 (I) b) I: 8 elétrons na camada de valência II: 2 elétrons na camada de valência III: 7 elétrons na camada de valência IV: 8 elétrons na camada de valência I e IV possuem o mesmo número. 8. I = Iodeto de Potássio 9. d II = Nitrato de Prata III = Cloreto de Sódio IV = Nitrato de Sódio 10. a) 76 Os = 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 5d6 b) 26 Fe = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6 c) 26 Fe +2 = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 149

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