ÍNDICE ELEMENTOS QUÍMICOS E SUA ORGANIZAÇÃO FORMULÁRIO 5 MASSA E TAMANHO DOS ÁTOMOS 8 ENERGIA DOS ELETRÕES NOS ÁTOMOS 42 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 9

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1 ÍNDICE FORMULÁRIO 5 ELEMENTOS QUÍMICOS E SUA ORGANIZAÇÃO MASSA E TAMANHO DOS ÁTOMOS 8 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 9 Constituição do átomo 9 Ordens de grandeza e escalas de comprimento. Dimensões à escala atómica 14 Massa isotópica e massa atómica relativa média 18 Quantidade de matéria e massa molar. Fração molar e fração mássica 20 EXERCÍCIOS PARA RESOLVER 34 Constituição do átomo 34 Ordens de grandeza e escalas de comprimento. Dimensões à escala atómica 35 Massa isotópica e massa atómica relativa média 36 Quantidade de matéria e massa molar. Fração molar e fração mássica 37 ENERGIA DOS ELETRÕES NOS ÁTOMOS 42 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 43 Espetro eletromagnético. Espetros contínuos e descontínuos 43 Modelo atómico de Bohr. Transições eletrónicas. Quantização de energia. Espetro do átomo de hidrogénio 50 Energia de remoção eletrónica 58 Modelo quântico do átomo. Configuração eletrónica de átomos 63 2 ISBN

2 EXERCÍCIOS PARA RESOLVER 68 Espetro eletromagnético. Espetros contínuos e descontínuos 68 Modelo atómico de Bohr. Transições eletrónicas. Quantização de energia. Espetro do átomo de hidrogénio 71 Energia de remoção eletrónica 72 Modelo quântico do átomo. Configuração eletrónica de átomos 75 TABELA PERIÓDICA 77 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 78 Propriedades periódicas dos elementos representativos 78 EXERCÍCIOS PARA RESOLVER 90 Propriedades periódicas dos elementos representativos 90 PROPRIEDADES E TRANSFORMAÇÕES DA MATÉRIA LIGAÇÃO QUÍMICA 98 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 99 Tipo de ligação química. Ligação covalente. Energia de ligação e comprimento de ligação 99 Geometria molecular. Polaridade das ligações e polaridade das moléculas 103 Estrutura de moléculas orgânicas e biológicas 113 Ligações intermoleculares 119 EXERCÍCIOS PARA RESOLVER 122 Tipos de ligação química. Ligação covalente. Energia de ligação e comprimento de ligação 122 3

3 Geometria molecular. Polaridade das ligações e polaridade das moléculas 123 Estrutura de moléculas orgânicas e biológicas 124 Ligações intermoleculares 126 GASES E DISPERSÕES 129 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 130 Lei de Avogadro, volume molar e massa volúmica 130 Soluções, coloides e suspensões 138 Composição quantitativa de soluções 143 EXERCÍCIOS PARA RESOLVER 153 Lei de Avogadro, volume molar e massa volúmica 153 Soluções, coloides e suspensões 154 Composição quantitativa de soluções 155 TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS 157 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 158 Energia de ligação e reações químicas 158 Reações fotoquímicas na atmosfera 163 EXERCÍCIOS PARA RESOLVER 167 Energia de ligação e reações químicas 167 Reações fotoquímicas na atmosfera 169 RESOLUÇÕES 173 TABELA PERIÓDICA 208 4

4 TABELA PERIÓDICA EXERCÍCIOS RESOLVIDOS Propriedades periódicas dos elementos representativos 1 A Tabela Periódica é uma forma sistemática de organização dos elementos químicos. Com a descoberta de novos elementos foram sendo apresentadas, ao longo do tempo, várias propostas diferentes para essa organização. Das afirmações que se seguem, selecione a falsa, justificando. A. A primeira tentativa de organização dos elementos químicos foram as tríades de Döbereiner, grupos de três elementos com propriedades semelhantes. B. O primeiro modelo organizado que contemplava todos os elementos foi o parafuso telúrico de Chancourtois. C. A primeira tabela a ser aceite pelos químicos foi elaborada por Dmitri Mendeleev, em 1869, a partir da qual se podiam prever as propriedades de elementos ainda antes de serem descobertos. D. Na Tabela Periódica atual, os elementos estão organizados por ordem crescente do número atómico, em grupos e em períodos, de modo que os elementos do mesmo período apresentam propriedades químicas semelhantes. Resposta Opção D. Na Tabela Periódica atual os elementos estão organizados por ordem crescente do número atómico, em grupos e em períodos, mas os elementos do mesmo grupo apresentam propriedades químicas semelhantes. 2 Os elementos da Tabela Periódica podem ter diferentes designações. Associe as designações da coluna I com os dados da coluna II. COLUNA I A. Elementos representativos B. Metais de transição C. Metais de transição interna COLUNA II 1. Grupos 3 a 12 da Tabela Periódica 2. Grupos 1 e 2 e 13 a Lantanídeos e actinídeos Resposta A. 2; B. 1; C. 3 78

5 3 A figura que se segue apresenta um excerto da Tabela Periódica. H Li Be N O F Na K Mg Ca S Cl He Ne EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 3.1 Indique um metal alcalinoterroso. 3.2 Indique um gás nobre. 3.3 Indique um metal alcalino. 3.4 Indique um halogéneo. 3.5 Faça a distribuição eletrónica do potássio, 19 K, e, com base nela, justifique o grupo e o período em que este elemento se encontra na Tabela Periódica. 3.6 Faça a distribuição eletrónica do elemento imediatamente abaixo do azoto, N, com base no período e no grupo em que se encontra. Resposta 3.1 Um metal alcalinoterroso pode ser: Be; Mg; Ca (grupo 2 da TP) 3.2 Um gás nobre pode ser: He; Ne (grupo 18 da TP) 3.3 Um metal alcalino pode ser: Li; Na; K (grupo 1 da TP) 3.4 Um halogénio pode ser: F; CS (grupo 17 da TP) K - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1. Como o átomo de potássio tem 1 eletrão de valência (eletrões do último nível), estará localizado no grupo 1 da Tabela Periódica. O facto de os eletrões estarem distribuídos por quatro níveis de energia, significa que o potássio se situará no período 4 da Tabela Periódica. 3.6 O elemento imediatamente abaixo do azoto situa-se no grupo 15 (5 eletrões de valência) e no período 3 (três níveis de energia). Assim, a sua configuração eletrónica será: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 4 O bom funcionamento do organismo humano depende fortemente da função que alguns iões metálicos desempenham nos vários processos metabólicos. O magnésio, 12 Mg, é muito importante, porque é utilizado na síntese de proteínas e no transporte de energia, facilitando a transmissão dos impulsos nervosos e regularizando as contrações musculares. O potássio, 19 K, é fundamental para o funcionamento das células nervosas e dos músculos, especialmente do músculo cardíaco. O cálcio, 20 Ca, é um dos mais importantes elementos para o corpo humano possui funções determinantes na formação estrutural dos ossos e dos dentes, atuando também no sistema circulatório e no ritmo cardíaco. 79

6 TABELA PERIÓDICA EXERCÍCIOS PARA RESOLVER Propriedades periódicas dos elementos representativos 1 As afirmações que se seguem referem-se à Tabela Periódica (TP) atual. Classifique cada uma das afirmações seguintes como verdadeira ou falsa, corrigindo as falsas. A. A TP está organizada em grupos, correspondentes às linhas da tabela, e períodos, correspondentes às colunas da tabela. B. A TP é constituída por 18 grupos e 7 períodos. C. Os elementos do mesmo grupo da TP apresentam propriedades químicas e físicas semelhantes. D. Os elementos do período 2 da TP são designados metais alcalinoterrosos. E. Os gases nobres estão localizados no grupo mais à direita, na TP. F. Os elementos do grupo 1 da TP são chamados metais alcalinos. G. Os halogéneos são os elementos do grupo 17 da TP. 2 Tendo em conta a distribuição eletrónica dos diferentes elementos e o tipo de orbitais mais energéticas ocupadas, a Tabela Periódica divide-se em blocos. Assim, pode dizer-se que (selecione a opção correta) A. existem três blocos, porque existem três tipos de orbitais diferentes, s, p e d. B. existem quatro blocos, porque existem quatro tipos de orbitais diferentes, s, p, d e f. C. existem dois blocos, porque as orbitais mais energéticas são as orbitais p. D. existem sete blocos, porque as orbitais f são as mais energéticas e são sete. 3 O hélio, 2 He, é um gás nobre menos denso do que o ar. O oxigénio gasoso, principal comburente e indispensável na respiração, é composto por moléculas constituídas por dois átomos de oxigénio, O 2. O cloro é usado para tornar a água potável, na desinfeção de resíduos industriais e de piscinas e no branqueamento de fibras vegetais. As suas moléculas são diatómicas, isto é, formadas por dois átomos de cloro, CS Represente a configuração eletrónica dos átomos dos elementos mencionados. Note: O grupo da TP a que um elemento pertence é dado pelo número de eletrões de valência (1 eletrão - grupo 1; 2 eletrões - grupo 2; 3 eletrões - grupo 13; 4 eletrões - grupo 14; 5 eletrões - grupo 15; 6 eletrões - grupo 16; 7 eletrões - grupo 17; 8 eletrões - grupo 18, exceto o He que, tendo dois eletrões de valência, pertence ao grupo dos gases nobres). 90

7 3.2 Localize cada um desses elementos na Tabela Periódica. 3.3 Coloque os elementos, por ordem crescente do raio atómico. 4 Considere os iões 12 Mg 2+, 19 K + e 20 Ca 2+, todos muito importantes para o bom funcionamento do nosso organismo. Selecione a opção que apresenta estas partículas por ordem crescente do seu tamanho. A. Mg 2+, K +, Ca 2+ B. K +, Ca 2 +, Mg 2+ C. Ca2+, K +, Mg2+ D. Mg 2+, Ca 2+, K + 5 Complete a tabela que se segue (todas as partículas apresentadas são isoeletrónicas). Ião 16 S2- N. de protões N. de eletrões Distribuição eletrónica EXERCÍCIOS PARA RESOLVER 20 Ca2+ 17 CS- 19 K + 6 Os eletrões de valência do átomo de um elemento X (X não é um símbolo químico) podem ser caracterizados pelos seguintes conjuntos de números quânticos: a3,0, b ; a3,0, b ; a3,1, b 6.1 Sabendo que todos os níveis de energia do cerne do átomo estão completos, caracterize o estado energético do átomo. 6.2 Apresente a configuração eletrónica do átomo no estado excitado de mais baixa energia. 6.3 O eletrão mais energético deste átomo, no estado fundamental, também pode ser representado pelo conjunto de números quânticos a3,1,1, - 1 b. Justifique esta 2 afirmação. 7 Considere as afirmações que se seguem relativas à configuração eletrónica do elemento A (a letra não é um símbolo químico). I. Tem seis eletrões de valência. II. A orbital de valência de menor energia é caracterizada pelo conjunto de números quânticos (3,0,0). Escreva a configuração eletrónica do elemento A. 91