ficha 1 massa e tamanho dos átomos · grandeza da dimensão de uma proteína? c. indique uma área...
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Ficha 1 – Massa e tamanho dos átomos Domínio 1: Elementos químicos e sua organização
Consulte a Tabela Periódica, tabelas de constantes e formulários sempre que necessário e salvo indicação em
contrário.
1
1400000 km Sol
12700 km
Terra
40 a 170 cm Ser humano
35 μm Óvulo
7 μm
Célula da pele
134 pm Glóbulo
vermelho
120 μm Átomo
de berílio
1. Observe as representações de várias estruturas, nas quais estão indicadas as respetivas
dimensões.
a) Indique o nome da estrutura de menor tamanho.
b) A altura de uma criança de 40 cm pode representar-se por:
(A) 4000 m.
(B) 400 m.
(C) 4,0 m.
(D) 0,40 m.
c) Um micrómetro (1 μm) é a milésima parte do milímetro o que significa que o tamanho
de um glóbulo vermelho é:
(A) 0,7 mm. (B) 0,07 mm. (C) 0,007 mm. (D) 0,0007 mm.
d) Sobre o Sol e a Terra podemos afirmar que um diâmetro:
(A) solar, 1 400 000 km, está mais próximo de dez milhões de quilómetros do que de
um milhão de quilómetros.
(B) solar, 1 400 000 km, está mais próximo de um milhão de quilómetros do que de dez
milhões de quilómetros.
(C) terrestre, 12 700 km, está mais próximo de dez mil quilómetros do que de doze mil
quilómetros.
(D) terrestre, 12 700 km, está mais próximo de doze mil quilómetros do que de treze mil
quilómetros.
e) O tamanho do óvulo humano está mais próximo de qual dos seguintes valores?
(A) 100 μm.
(B) 101 μm.
(C) 102 μm.
(D) 103 μm.
f) Indique a ordem de grandeza expressa em metros, do diâmetro da Terra, da célula da pele e
do átomo de berílio.
2. Observando a Imagem responde as questões:
a. Localize, na Figura , o átomo com Z = 20 ( sabendo que este tem de raio atómico 150 pm)
b. A ordem de grandeza da altura do (gigante) homem é quantas vezes superior à ordem de
grandeza da dimensão de uma proteína?
c. Indique uma área de aplicação da nanotecnologia.
3. Indique o número de protões, neutrões e eletrões:
22 34 2− 27
Isótopos e abundância relativa
a) em 10Ne, 16S e 13Al 3+
.
b) em 63Cu e na prata-107.
c) no isótopo mais abundante do titânio, da figura.
d) indique a posição relativa dos protões, neutrões e eletrões num átomo ou
num ião.
23
−23
4. Observe a imagem obtida por STM
(Scanning Tunneling Microscope), uma
técnica de microscopia aplicada à escala
atómica, para um cristal do cloreto de sódio.
a) Determine, em unidade SI, o valor
aproximado do raio iónico do ião cloreto. 3
b) O raio iónico do ião cloreto, obtido
através de mapas de densidade
eletrónica de elevada resolução, é 1,64
Å. Compare com o resultado obtido em a) com referência às respetivas ordens de
grandeza.
5. A figura permite fazer uma ideia da pequenez das unidades estruturais, átomos e
moléculas.
Em 18 g de água existem 602 300 000 000 000 000 000 000 moléculas de água e, como
se compreende, não é prático escrever o número de moléculas desta forma.
a) Indique qual é o número de moléculas
de água que existe em 36 g de água.
b) A massa de uma molécula de
estearina é:
(A) 6,023
g (B) 6, 023 × 10
g890 × 10
23 890
(C) 890 × 10
g (D) 890
g6,023 6,023 × 1023
c) Um átomo de mercúrio é mais:
(A) leve que uma molécula de água e mais pesado que uma molécula de sacarose.
(B) leve que uma molécula de água e que uma molécula de sacarose.
(C) pesado que uma molécula de água e mais leve que uma molécula de sacarose.
(D) pesado que uma molécula de água e que uma molécula de sacarose.
d) Determine o número de átomos que existe em 36 g de água.
e) Indique a massa atómica relativa do mercúrio e relacione-a com a duodécima parte da
massa do átomo de carbono-12.
6. Na tabela encontram-se informações sobre o silício.
Isótopo Massa isotópica Abundância relativa/Fração
30Si
29,973770
0,03092
29Si
28,976495
0,04685
28Si
27,976927
0,92223
a) Determine a massa atómica relativa média do silício.
Apresente o resultado com cinco algarismos significativos.
b) O valor da massa atómica relativa média para o silício é apresentado na Tabela
Periódica no formato 28,084; 28,086. Tal significa que é válida a expressão:
(A) Ar(Si) 28,084.
(B) Ar(Si) 28,086.
(C) 28,084 Ar(Si) 28,086.
(D) 28,084 Ar(Si) 28,086.
c) Relacione o resultado obtido em a) com a informação dada em b).
d) Interprete a proximidade do valor da massa atómica relativa do silício com o valor da
massa isotópica do Si-28.
7. Determine a quantidade (número de moles) de átomos que existem em 23,04 g etanol,
C2H6O.
8. Identifique, pelo nome, a substância de fórmula química (Uu)2SO4 sabendo que a massa
molar é 142,01 g/mol, e que Uu não representa o verdadeiro símbolo químico do elemento.
9. De 28,87 g de uma amostra de ar, 6,72 g são de oxigénio, O2. Considere que o ar da
amostra é constituído apenas por oxigénio e nitrogénio, N2.
a) Determine a fração molar de cada componente na amostra de ar.
b) Determine a fração mássica de cada componente na amostra de ar.
Ficha 2 – Energia dos eletrões nos átomos Domínio 1: Elementos químicos e sua organização
1. Observe o diagrama de energias para o átomo de 5
hidrogénio.
a) Incidiram fotões de energia 3,4 eV, 10,2 eV e 13,0
eV sobre átomos de hidrogénio no estado
fundamental. O átomo pode absorver os fotões de
energia:
(A) 3,4 eV (B) 3,4 eV e 10,2 eV
(C) 3,4 eV e 13,0 eV (D) 10,2 eV e 13,0 eV
b) Justifique a resposta à alínea anterior, com base em duas ideias fundamentais do modelo
atómico de Bohr que ainda prevalecem no modelo atual.
c) Determine a energia da radiação envolvida na transição representada por Pα, em joule,
e localize essa radiação no espetro eletromagnético. (1 eV = 1,6 x 10–19 J)
d) Selecione o espetro atómico do átomo de hidrogénio correspondente às transições
representadas por Hα, Hβ e Hγ. Violeta Vermelho Violeta Vermelho
Violeta Vermelho Violeta Vermelho
2. A energia dos eletrões nos átomos inclui:
(A) apenas o efeito das atrações entre os eletrões e o núcleo.
(B) apenas o efeito das repulsões entre os eletrões.
(C) o efeito das atrações entre os eletrões e o núcleo e o das repulsões entre os eletrões.
(D) o efeito das repulsões entre os eletrões e o núcleo e o das atrações entre os eletrões.
(B) (C)
3. A espetroscopia fotoeletrónica é uma das técnicas através da qual se podem obter as
energias dos eletrões nos átomos
e moléculas. Ao lado encontra-se
o espetro fotoeletrónico de um
elemento químico.
a) A altura do pico C é tripla da altura do pico B porque:
(A) a energia de remoção dos eletrões responsáveis pelo pico B é aproximadamente o triplo
da energia de remoção dos eletrões responsáveis pelo pico C.
(B) a energia de remoção dos eletrões responsáveis pelo pico B é aproximadamente um
terço da energia de remoção dos eletrões responsáveis pelo pico C.
(C) o número de eletrões responsáveis pelo pico B é o triplo do número de eletrões
responsáveis pelo pico C.
(D) o número de eletrões responsáveis pelo pico B é um terço do número de eletrões
responsáveis pelo pico C.
b) Os picos A, B e C têm, respetivamente, correspondência com os subníveis de energia:
(A) 2p, 2s e 1s. (B) 1s, 2s e 2p. (C) 2s, 1s e 2p. (D)
1s, 2p e 2s.
c) Qual é a energia de remoção dos eletrões de valência mais energéticos?
d) Escreva o nome e o símbolo químico do elemento.
e) Verifica-se que aos seis eletrões responsáveis pelo pico C corresponde um único va lor
de energia. Relacione este resultado com a relação entre as energias das orbitais px, py
e pz.
4. Considere o elemento químico de número atómico 8.
a) Escreva a sua configuração eletrónica de forma a evidenciar a aplicação da regra de
Hund (maximização do número de eletrões desemparelhados em orbitais degeneradas)
e estabeleça relações de ordem entre as energias das orbitais ocupadas.
b) O diagrama de distribuição eletrónica permitido pelo Princípio de Exclusão de Pauli é:
(A) (D)
c) Escolha uma das opções que não selecionou na alínea anterior e justifique a sua
incorreção.
d) Os valores de energias de remoção obtidos para o átomo deste elemento químico são:
16 eV, 42 eV e 543 eV. Associe a cada subnível, 1s, 2s e 2p, um valor de energia de
remoção.
e) Escreva uma configuração eletrónica que não respeite o Princípio da Construção. 7
5. Nos finais do século XIX já se conheciam os espetros de emissão de riscas de vários
elementos químicos no estado gasoso. Foi Niels Bohr quem, em 1913, propôs uma explicação
para as riscas do espetro de emissão visível do átomo de hidrogénio. Segundo ele, as riscas no
espetro de emissão/absorção de radiação eletromagnética resultam das transições eletrónicas
entre os diferentes níveis de energia permitidos ao eletrão do átomo. Pelos valores das energias
das radiações do espetro de hidrogénio estabeleceu, ainda, a expressão matemática que
permite determinar as energias dos eletrões nos níveis para esse elemento:
− 2,18 × 10−18
��𝑛 = ��2 (J)
Observe atentamente o seguinte diagrama onde estão representadas várias transições possíveis
para o eletrão do átomo de hidrogénio, segundo o modelo de Bohr.
a. Comente a seguinte afirmação.
“Nas transições eletrónicas entre estados excitados e o estado fundamental só há emissão de
fotões de radiação na zona do ultravioleta.”
b. As transições representadas pelas letras B e D pertencem à série de _ , mas a
transição B origina a emissão de radiação de
comprimento de onda.
(A) Balmer … menor
(B) Balmer … maior
(C) Lyman … menor
(D) Lyman … maior
c. Identifique a letra da transição eletrónica que corresponde a uma risca negra, na zona do
visível, do espetro de absorção do átomo de hidrogénio.
d. Determine a energia do fotão emitido durante a transição representada pela letra D.
5. Observe o diagrama de energias para o átomo de sódio.
a) A energia de cada eletrão que ocupa o subnível 2p é:
(A) –0,83 J. (B) –0,83 × 10–18 J.
(C) –4,98 J. (D) –4,98 × 10–18 J.
b) Indique qual é o valor da energia de remoção de
um dos eletrões mais interiores.
c) Escreva a configuração eletrónica deste átomo
num estado excitado.
d) Por espetroscopia fotoeletrónica, quantos valores de energias de remoção se obtêm para
o átomo de sódio?
(A) 11. (B) 6. (C) 4. (D) 3
6. Átomos de diferentes elementos têm entre si valores:
(A) diferentes para as energias dos eletrões e espetros atómicos diferentes.
(B) diferentes para as energias dos eletrões e espetros atómicos iguais.
(C) iguais para as energias dos eletrões e espetros atómicos diferentes.
(D) iguais para as energias dos eletrões e espetros atómicos iguais.
7. Associe a cada uma das seguintes representações,
A, B e C, as orbitais s, p e d, indicando quantas
orbitais existem, de cada tipo e em cada nível.
8. Escreva a configuração eletrónica dos elementos químicos com os valores de número
atómico 3, 6, 9, 13, 20, 21 e 23, indicando, para cada, quantos valores diferentes de
energias de remoção se espera que sejam obtidos por espetroscopia fotoeletrónica.
9. Identifique o número de orbitais pelas quais se distribuem os eletrões e o número de
eletrões desemparelhados para os elementos com número atómico 3, 6, 9 e 13. 9
10. Identifique a configuração eletrónica que não respeita o Princípio da Construção.
(A) 1s 22s
22p
12p
12p
2 x y z
(B) 1s 22s
32p
3
(C) 1s 22s
2
(D) 1s22s
12p
1
SOLUÇÕES
Ficha 1 – Massa e tamanho dos átomos Domínio 1: Elementos químicos e sua organização
Consulte a Tabela Periódica, tabelas de constantes e formulários sempre que necessário e salvo indicação em
contrário.
1
1400000 km Sol
12700 km
Terra
40 a 170 cm Ser humano
35 μm Óvulo
7 μm
Célula da pele
134 pm Glóbulo
vermelho
120 μm Átomo
de berílio
1. Observe as representações de várias estruturas, nas quais estão indicadas as respetivas
dimensões.
a) Átomo de Berílio c
b)
(A) 4000 m.
(B) 400 m.
(C) 4,0 m.
(D) 0,40 m.
c) Um micrómetro (1 μm) é a milésima parte do milímetro o que significa que o tamanho
de um glóbulo vermelho é:
(A) 0,7 mm. (B) 0,07 mm. (C) 0,007 mm. (D) 0,0007 mm.
d) Sobre o Sol e a Terra podemos afirmar que um diâmetro:
(A) solar, 1 400 000 km, está mais próximo de dez milhões de quilómetros do que de
um milhão de quilómetros.
(B) solar, 1 400 000 km, está mais próximo de um milhão de quilómetros do que
de dez milhões de quilómetros.
(C) terrestre, 12 700 km, está mais próximo de dez mil quilómetros do que de doze mil
quilómetros.
(D) terrestre, 12 700 km, está mais próximo de doze mil quilómetros do que de treze mil
quilómetros.
e) O tamanho do óvulo humano está mais próximo de qual dos seguintes valores?
(A) 100 μm.
(B) 101 μm.
(C) 102 μm.
(D) 103 μm.
f) Indique a ordem de grandeza expressa em metros, do diâmetro da Terra, da célula da pele e
do átomo de berílio.10 7, 10-5, 10-10
2. Observando a Imagem responde as questões:
a. Localize, na Figura , o átomo com Z = 20 ( sabendo que este tem de raio atómico 150 pm) A seguir à molécula pequena 10-10
b. A ordem de grandeza da altura do (gigante) homem é quantas vezes superior à ordem de
grandeza da dimensão de uma proteína? 108
c. Indique uma área de aplicação da nanotecnologia.
Na medicina, nas telecomunicações, nos computadores.
3. Indique o número de protões, neutrões e eletrões:
22 34 2− 27
Isótopos e abundância relativa
a) em 10Ne, 16S e 13Al 3+
.
b) no isótopo mais abundante do titânio, da figura.
d) indique a posição relativa dos protões, neutrões e eletrões num átomo ou
num ião.
4. Observe a imagem obtida por STM
(Scanning Tunneling Microscope), uma
técnica de microscopia aplicada à escala
atómica, para um cristal do cloreto de sódio.
a) Determine, em unidade SI, o valor
aproximado do raio iónico do ião cloreto. 3
b) O raio iónico do ião cloreto, obtido
através de mapas de densidade
eletrónica de elevada resolução, é 1,64
Å. Compare com o resultado obtido em a) com referência às respetivas ordens de
grandeza.
5. A figura permite fazer uma ideia da pequenez das unidades estruturais, átomos e
moléculas.
Em 18 g de água existem 602 300 000 000 000 000 000 000 moléculas de água e, como
se compreende, não é prático escrever o número de moléculas desta forma.
a) Indique qual é o número de
moléculas de água que existe em 36
g de água.
12, 046 x 10 23 moléculas de água
b) A massa de uma molécula de
estearina é:
D)
c) Um átomo de mercúrio é mais:
(A) leve que uma molécula de água e mais pesado que uma molécula de sacarose.
(B) leve que uma molécula de água e que uma molécula de sacarose.
(C) pesado que uma molécula de água e mais leve que uma molécula de sacarose.
(D) pesado que uma molécula de água e que uma molécula de sacarose.
d) Determine o número de átomos que existe em 36 g de água. 3, 64x10 24 átomos
e) Indique a massa atómica relativa do mercúrio e relacione-a com a duodécima parte da
massa do átomo de carbono-12.
6. Na tabela encontram-se informações sobre o silício.
Isótopo Massa isotópica Abundância relativa/Fração
30Si
29,973770
0,03092
29Si
28,976495
0,04685
28Si
27,976927
0,92223
a) Determine a massa atómica relativa média do silício.
Apresente o resultado com cinco algarismos significativos.
b) O valor da massa atómica relativa média para o silício é apresentado na Tabela
Periódica no formato 28,084; 28,086. Tal significa que é válida a expressão:
(A) Ar(Si) 28,084.
(B) Ar(Si) 28,086.
(C) 28,084 Ar(Si) 28,086.
(D) 28,084 Ar(Si) 28,086.
b) Relacione o resultado obtido em a) com a informação dada em b).
d) Interprete a proximidade do valor da massa atómica relativa do silício com o valor
da massa isotópica do Si-28.
7. Determine a quantidade (número de moles) de átomos que existem em 23,04 g
etanol, C2H6O. 0,5 mol de etanol
8. Identifique, pelo nome, a substância de fórmula química (Uu)2SO4 sabendo que a
massa molar é 142,01 g/mol, e que Uu não representa o verdadeiro símbolo químico do
elemento.
9. De 28,87 g de uma amostra de ar, 6,72 g são de oxigénio, O2. Considere que o ar
da amostra é constituído apenas por oxigénio e nitrogénio, N2.
a) Determine a fração molar de cada componente na amostra de ar.
b) Determine a fração mássica de cada componente na amostra de ar.
Ficha 2
1. Observe o diagrama de energias para o átomo de 5
hidrogénio.
a) Incidiram fotões de energia 3,4 eV, 10,2 eV
e 13,0 eV sobre átomos de hidrogénio no
estado fundamental. O átomo pode absorver
os fotões de energia:
(A) 3,4 eV (B) 3,4 eV e 10,2 eV
(C) 3,4 eV e 13,0 eV (D) 10,2 eV e 13,0 eV
c) Justifique a resposta à alínea anterior, com base em duas ideias fundamentais
do modelo atómico de Bohr que ainda prevalecem no modelo atual.
d) Determine a energia da radiação envolvida na transição representada por Pα,
em joule, e localize essa radiação no espetro eletromagnético. (1 eV = 1,6 x
10–19 J)
d) Selecione o espetro atómico do átomo de hidrogénio correspondente às transições
representadas por Hα, Hβ e Hγ.
2. A energia dos eletrões nos átomos inclui:
(A) apenas o efeito das atrações entre os eletrões e o núcleo.
(B) apenas o efeito das repulsões entre os eletrões.
(C) o efeito das atrações entre os eletrões e o núcleo e o das repulsões entre os eletrões.
(D) o efeito das repulsões entre os eletrões e o núcleo e o das atrações entre os eletrões.
3. A espetroscopia fotoeletrónica é uma das técnicas através da qual se podem obter as
energias dos eletrões nos átomos
e moléculas. Ao lado encontra-se
o espetro fotoeletrónico de um
elemento químico.
a) A altura do pico C é tripla da altura do pico B porque:
(A) a energia de remoção dos eletrões responsáveis pelo pico B é aproximadamente o triplo
da energia de remoção dos eletrões responsáveis pelo pico C.
(B) a energia de remoção dos eletrões responsáveis pelo pico B é aproximadamente um
terço da energia de remoção dos eletrões responsáveis pelo pico C.
(C) o número de eletrões responsáveis pelo pico B é o triplo do número de eletrões
responsáveis pelo pico C.
(D) o número de eletrões responsáveis pelo pico B é um terço do número de
eletrões responsáveis pelo pico C.
b) Os picos A, B e C têm, respetivamente, correspondência com os subníveis de energia:
(A) 2p, 2s e 1s. (B) 1s, 2s e 2p. (C) 2s, 1s e 2p. (D)
1s, 2p e 2s.
c) Qual é a energia de remoção dos eletrões de valência mais exteriores?
d) Escreva o nome e o símbolo químico do elemento.
(B) (C)
e) Verifica-se que aos seis eletrões responsáveis pelo pico C corresponde um único va lor
de energia. Relacione este resultado com a relação entre as energias das orbitais px, py
e pz.
4. Considere o elemento químico de número atómico 8.
a) Escreva a sua configuração eletrónica de forma a evidenciar a aplicação da regra de
Hund (maximização do número de eletrões desemparelhados em orbitais
degeneradas) e estabeleça relações de ordem entre as energias das orbitais
ocupadas.
b) O diagrama de distribuição eletrónica permitido pelo Princípio de Exclusão de Pauli é:
(A) (D)
B
c)
d)
e)
5. Nos finais do século XIX já se conheciam os espetros de emissão de riscas de vários
elementos químicos no estado gasoso. Foi Niels Bohr quem, em 1913, propôs uma explicação
para as riscas do espetro de emissão visível do átomo de hidrogénio. Segundo ele, as riscas no
espetro de emissão/absorção de radiação eletromagnética resultam das transições eletrónicas
entre os diferentes níveis de energia permitidos ao eletrão do átomo. Pelos valores das energias
das radiações do espetro de hidrogénio estabeleceu, ainda, a expressão matemática que
permite determinar as energias dos eletrões nos níveis para esse elemento:
− 2,18 × 10−18
��𝑛 = ��2 (J)
Observe atentamente o seguinte diagrama onde estão representadas várias transições possíveis
para o eletrão do átomo de hidrogénio, segundo o modelo de Bohr.
a. Comente a seguinte afirmação.
“Nas transições eletrónicas entre estados excitados e o estado fundamental só há emissão de
fotões de radiação na zona do ultravioleta.”
b. As transições representadas pelas letras B e D pertencem à série de _ , mas a
transição B origina a emissão de radiação de
comprimento de onda.
(A) Balmer … menor
(B) Balmer … maior
(C) Lyman … menor
(D) Lyman … maior
c. Identifique a letra da transição eletrónica que corresponde a uma risca negra, na zona do
visível, do espetro de absorção do átomo de hidrogénio. F
d. Determine a energia do fotão emitido durante a transição representada pela letra D.
5. Observe o diagrama de energias para o átomo de sódio.
a) A energia de cada eletrão que ocupa o subnível 2p é:
(A) –0,83 J. (B) –0,83 × 10–18 J.
(C) –4,98 J. (D) –4,98 × 10–18 J.
b) Indique qual é o valor da energia de remoção de
um dos eletrões mais interiores. 172x10-18J
c) Escreva a configuração eletrónica deste átomo
num estado excitado.
d) Por espetroscopia fotoeletrónica, quantos valores de energias de remoção se obtêm para
o átomo de sódio?
(A) 11. (B) 6. (C) 4. (D) 3
6. Átomos de diferentes elementos têm entre si valores:
(A) diferentes para as energias dos eletrões e espetros atómicos diferentes.
(B) diferentes para as energias dos eletrões e espetros atómicos iguais.
(C) iguais para as energias dos eletrões e espetros atómicos diferentes.
(D) iguais para as energias dos eletrões e espetros atómicos iguais.
7. Associe a cada uma das seguintes representações,
A, B e C, as orbitais s, p e d, indicando quantas
orbitais existem, de cada tipo e em cada nível.
A- orbitais d - existem 5 tipos de orbitais
B- - orbitais p - existem 3 tipos de orbitais
C- orbitais s – existe 1 tipo de orbital
8. Escreva a configuração eletrónica dos elementos químicos com os valores de
número atómico 3, 6, 9, 13, 20, 21 e 23, indicando, para cada, quantos
valores diferentes de energias de remoção se espera que sejam obtidos por
espetroscopia fotoeletrónica.
9. Identifique o número de orbitais pelas quais se distribuem os eletrões e o número de
eletrões desemparelhados para os elementos com número atómico 3, 6, 9 e 13.
10. Identifique a configuração eletrónica que não respeita o Princípio da Construção.
D
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