Lista de Exercícios Química Geral I Licenciatura em Química Prof. Udo Sinks

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1 Estrutura Atomica Equação de Planck 1. A luz verde tem um comprimento de onda de 5,0 x 10 2 nm. Qual é a energia em joules de um fóton de luz verde? Qual é a energia em joules de 1,0 mol de fótons de luz verde? 2. A linha mais proeminente no espectro de linha do alumínio é encontrada em 396,15 nm. Qual é a frequência dessa linha? Espectros Atômicos e o Átomo de Bohr 3. No espectro de mercúrio são encontradas as seguintes linhas: 253,652 nm; 365,015 nm; 404,656 nm; 435,833 nm e 1013,975 nm. a) Qual dessas linhas representa a luz mais energética? b) Qual é a frequência da linha de 253,652 nm e qual é a energia de um fóton com esse comprimento de onda? 4. Uma linha da série de Balmer de linhas de emissão dos átomos excitados de H tem um comprimento de onda de 410,2 nm. De que cor é a luz emitida nessa transição? Quais níveis quânticos estão envolvidos nessa linha de emissão? Quais são os valores de n inicial e n final? 5. A energia emitida quando um eletron passa de um estado de maior energia para um de menor energia em qualquer átomo pode ser observada como radiação eletromagnética. a) Qual envolve a emissão de uma menor quantidade de energia no átomo de H: um elétron que passa de n=4 para n=2 ou um elétron que passa de n = 3 para n = 2? b) Qual envolve a emissão de uma maior quantidade de energia em um átomo de H: um elétron mudando de n = 4 para n=1 ou um elétron mudando de n = 5 para n = 2? 6. Calcule o comprimento de onda e a frequência da luz emitida quando um elétron muda de n = 3 para n= 1 no átomo de H. Em que região do espectro essa radiação é encontrada? De Broglie e Ondas de Matéria 7. Um elétron viaja numa velocidade de 2,5 x 10 8 cm/s. Qual é seu comprimento de onda? 8. Calcule o comprimento de onda (em nanômetros) associado a uma bola de golf de 100 g viajando a uma velocidade de 30,0 m/s. A que velocidade uma bola de golfe deve viajar para que tenha um comprimento de onda de 5,6 x 10-3 nm Mecânica Quântica 9. Numeros Quanticos: a) Quando n = 4, quais são os valores possíveis de l? b) Quando l é 2, quais são os valores possíveis de m l? c) Para um orbital 4s, quais são os valores possíveis de n, l, e m l? d) Para um orbital 4f, quais são os valores possíveis de n, l, e m l? 10. Um estado excitado possível para o átomo de H em o elétron em um orbital 4p. Liste todos os conjuntos possíveis de números quânticos de n, l, e m l para esse elétron. 11. Quantas subcamadas ocorrem na camada eletrônica com o número quântico principal n = 4? Prof. Udo Sinks 1

2 12. Explique de maneira simples por que cada um dos seguintes conjuntos de números quânticos não é possível para um elétron de um átomo: a) n = 2; l = 2; m l = 0? b) n = 3; l = 0; m l = -2 c) n = 6; l = 0; m l = Qual é o número máximo de orbitais que podem ser identificados em cada um dos seguintes conjuntos de números quânticos? Quando nenhum for a resposta correta, explique seu raciocínio. a) n = 3; l = 0; m l = +1 b) n = 5; l = 1 c) n = 7; l = 5 d) n = 4; l = 2; m l = -2 Estrutura Atômica 14. Correlacione os valores de l mostrados na tabela com o tipo de orbital (s,p,d,f): Valor de l Tipo de orbital Complete a tabela seguir: Tipo de Orbital s p d f Número de orbitais em determinada subcamada 16. Uma sinaleira emite luz vermelha e luz verde. a) Qual luz representa os fótons de maior energia b) Uma das cores tem um comprimento de onde de 680 nmr a outra de 500 nm. Qual cor é associada a qual comprimento de onda c) Qual luz tem a maior frequência? 17. Um telefone celular emite sinais em aproximadamente 850 MHz (1 MHz = 10 6 Hz = 10 6 s -1 ). a) Qual é o comprimento de onda dessa radiação? b) Qual é a energia de 1,0 mol de fótons com uma frequência de 850 MHz? c) Compare a energia da parte b) com a energia de um mol de fótons de luz azul (420 nm). 18. Coloque os seguintes orbitais do átomo de H em ordem crescente de energia: 3s, 2p, 2s, 1s, 3d, 4f, 4d, 3p, 4s, 4p. 19. Responda às seguintes questões como um questionário resumido da aula sobre estrutura atômica: a) O número quântico n descreve o de um orbital atômico. b) O formato de um orbital atômico é dado pelo número quântico. Prof. Udo Sinks 2

3 c) Um fóton de luz verde tem (mais ou menos) energia do que um fóton de luz vermelha. d) O número máximo de orbitais que pode ser associado ao conjunto de números quânticos n = 4 e l = 3 é. e) O número máximo de orbitais que pode ser associado ao conjunto de números quânticos n =- 3, l = 2 e m l = -2 é f) Quando n = 5, os valores possíveis de l são. g) O número de orbitais na camada n = 4 é. Configurações Eletrônicas dos Átomos e Periodicidade Química Escrever Configurações Eletrônicas de Átomos Exemplo: Carbono Notação spdf: 1s 2 2s 2 2p 2 Notação de gás nobre: [He]2s 2 2p 2 Notação de orbitais em caixas: 20. Usando o Berilio como exemplo, mostre as duas formas de escrever as configurações eletronicas (diagrama de orbitais em caixas e notação spdf). 21. Escreva a configurações eletrônicas para N, Br, S, Al, Mg, Am, Ta, Pt, Ni usando a notação spdf e os diagramas de orbitais em caixas. Configuração Eletrônica das Átomos e Íons e Comportamento Magnético 22. Usando orbitais em caixa, escreva a configuração eletrônica para cada um dos seguintes íons monoatômicos: a) Cl - e) Br - b) Ca 2+ f) O 2- c) Na + g) S 2- d) H - h) Fe Usando diagramas de orbitais em caixas e a notação de gás nobre, descreva as configurações eletrônicas de: a) V b) V 3+ c) V 5+ Algum dos íons é paramagnético? 24. O manganês é encontrado como MnO 2 em depósitos profundos no oceano, ou em estações de tratamento de água em Bagé. a) Escreva a configuração eletrônica desse elemento usando a notação do gás nobre e um diagrama de orbitais em caixa. b) Usando um diagrama de orbitais em caixas, mostre os elétrons além daqueles do gás nobre precedente para o íon Mn 2+. c) O íon Mn 2+ é paramagnético? Prof. Udo Sinks 3

4 d) Quantos elétrons desemparelhados há no íon de Mn 2+? Números Quanticos e Configurações Eletrônicas 25. Explique de modo simplificado por que cada um dos seguintes não é um conjunto possível de números quânticos para um elétron em um átomo. Em cada caso, altere o(s) valor(es) incorreto(s) para obter um conjunto válido. a) n = 4; l = 2; m l = 0; m s = 0 b) n = 3; l = 1; m l = -3; m s = -½ c) n = 3; l = 3; m l = -1; m s = +½ 26. Qual é o número máximo de elétrons que podem ser identificados a cada um dos seguintes conjuntos de números quânticos? Em um dos casos, a resposta é nenhum. Explique por que isso é verdadeiro! a) n = 4; l = 3 b) n = 6; l = 1; m l = -1 c) n = 3; l = 3; m l = Descreva a configuração eletrônica para o cálcio usando as notações de orbitais em caixas e do gás nobre. Dê um conjunto completo de quatro números quânticos para cada um dos elétrons de valência. Propriedades Periodicas 28. Arranje os seguintes elementos em ordem descrescente de tamanho: Al, B, C, K e Na. Tente fazêlo apenas identificando o número do grupo e o número do período de cada elemento. Depois confira seu resultado consultando os raios atômicos necessários. 29. Selecione o íon ou o átomo que possui o maior raio nos seguintes pares: a) Cl ou Cl - b) Al ou O c) In ou I 30. Qual dos grupos de elementos a seguir está arranjado de maneira correta em ordem decrescente de energia de ionização? a) C < Si < Li < Ne b) Ne < Si < C < Li c) Li < Si < C < Ne d) Ne < C < Si < Li 31. :Compare os elementos Na, Mg, O e P. a) Qual tem o maior raio atômico? b) Qual tem afinidade eletrônica mais negativa? c) Coloque os elementos na ordem crescente de energia de ionização. 32. Tendências periódicas. Explique cada resposta de forma simplificada. a) Coloque os seguintes elementos em ordem crescente de energia de ionização: F, O, S b) Qual destes tem a maior energia de ionização: O, S, Se? c) Qual destes tem a afinidade eletrônica mais negativa: Se, Cl, Br? d) Qual destes tem o maior raio: O 2-, F - ou F? Prof. Udo Sinks 4

5 Questões Gerais Exemplos Combinados 33. Os diagramas abaixo representam um pequena parte de um sólido. Cada círculo representa um átomo e uma seta representa um elétron. A B C a) Qual dos diagramas representa um sólido diamagnético, qual representa um sólido paramagnético, e qual representa um sólido ferromagnético? b) Qual é mais fortemente atraído por um campo magnético? Qual é menos atraído pelo campo? 34. Por que o raio de Li + é tão menor que o raio de Li? Por que o raio de F - é tão maior que o raio de F? Prof. Udo Sinks 5