Tabela Periódica Ligações Químicas

Profª Msc. Flávia Vasconcelos

Curso Preparatório para as Olimpíadas de Química

CONTEÚDOSTabela periódica: nomes e símbolos dos elementos; Grupos e períodos. Propriedades periódicas. Classificação dos elementos em metais, não-metais, semi-metais, gases nobres, elementos de transição.

Ligações químicas: regra do octeto-dueto, ligações iônicas, covalentes, metálicas - forças intermoleculares. Polaridade de moléculas e de ligações. Fórmulas eletrônicas (Lewis) e estrutural. Geometria molecular.

Questão 1. (ONNEQ - 2009) Os raios atômico e iônico (2+) para o cálcio e para o zinco estão relacionados a seguir:

a)Explique a razão do raio iônico em cada caso ser menor que o raio atômico.

b)Por que o raio atômico do cálcio é maior que o do zinco?c)Por que a 1ª energia de ionização do zinco é maior que a do cálcio?

d)Para a formação dos cátions Ca+2 e Zn+2 é necessária uma segunda energia de ionização. Em relação à primeira, essa energia será maior ou menor? Explique.

Elemento ou Íon

Raio (Å) 1ª energia de ionização

Ca 1,74 6,1 eVZn 1,31 9,4 eVCa2+ 0,99Zn+ 0,74

Ambos os elementos estão presentes no 4º período da Tabela Periódica

Considerações...I. O raio iônico de um elemento é a sua

parte da distância entre íons vizinhos em um sólido iônico.

II.Todos os cátions são menores do que os átomos originais, porque os átomos perdem um ou mais elétrons para formar o cátion, com isto ocorrendo uma aumento na força de atração do núcleo atômico sobre os elétrons restantes. Diminuindo seu raio atômico.

Considerações...I. Em um mesmo período, há um aumento do número de

prótons, consequentemente, a carga nuclear efetiva cresce devido a maior atração dos prótons no núcleo atômico.

II.Como resultado, em cada período, as energias de ionização geralmente crescem porque os elétrons mais externos estão “mais presos” ao núcleo.

III.A primeira energia de ionização é maior para os elementos próximos do hélio, na TP, e menor para os próximos ao frâncio. A segunda E.I. é maior do que a primeira E.I. e a diferença é muito maior se o segundo elétrons for retirado de uma camada fechada.

Elementos com maior EI se localizam na região mais alta a direita da TP, com maior tendência a formar ânions.

Os elementos com menor EI se localizam na região inferior esquerda, com tendência a formar cátions.

Respostas a) Como os íons Ca2+ e Zn2+ perderam dois elétrons, o núcleo aumenta sua força de atração sobre os elétrons restantes, diminuindo assim o raio atômico.

b) No Cálcio a blindagem é mais efetiva, já o Zinco possui mais prótons atraindo os elétrons, fazendo com que seus elétrons fiquem mais próximos do núcleo, diminuindo seu raio atômico (ficando menor que o do cálcio).

c) no Zn os elétrons estão mais atraídos pelo núcleo, devido seu raio pequeno, por isso a sua 1ª energia de ionização é maior porque há uma maior carga nuclear efetiva do zinco.

d) Menor. Pois esta favorecerá um estado de oxidação estável para os átomos, logo eles passarão para uma forma mais estável do que o estado de oxidação +1. Ambos os elementos possuem orbital s preenchido, após a 1ª energia o orbital fica ns1, a perda desse elétron é termodinamicamente favorecida, pois formará espécies que terão configuração eletrônica de gás nobre.

20Ca – 1s² 2s² 2p6 3s² 3p6 4s²20Ca+2 – 1s² 2s² 2p6 3s² 3p6

Zn - 1s² 2s² 2p6 3s² 3p6 4s² 3d10

Zn+2 - 1s² 2s² 2p6 3s² 3p6 3d10

Questão 2. (ONNEQ - 2000) Dentre as propriedades periódicas dos elementos químicos, a energia (ou potencial) de ionização, está estreitamente relacionada com a formação de cristais iônicos. a) defina o que é energia de ionização b) como esta propriedade varia na tabela periódica,

ao longo dos grupos e dos períodos? c) os valores das primeiras energias de ionização de

Al, Ga e In são respectivamente: 0,5776; 0,5788 e 0,5583 kJ/mol. Por que esses valores não seguem a tendência geral descrita no item anterior?

d) que outras energias, além da energia de ionização, estão também envolvidas na formação de um cristal iônico a partir de seus elementos no estado natural?

e) por que não existe um cristal com estequiometria NaCl2?

a) É a energia mínima necessária para “remover” um elétron da camada de valência de um átomo que esteja isolado.

b) A energia de ionização cresce ao longa da tabela periódica de maneira oposta ao raio atômico ou seja, nos períodos ou séries, cresce da esquerda pra direita, nas famílias ou grupos, cresce de baixo para cima.

c) A ordem decrescente da energia de ionização teórica seria Al > Ga > In, entretanto o gálio apresenta um valor superior as do alumínio, não obedecendo a ordem anterior.

d) 1ª etapa: (sublimação do sódio sólido) Energia + Na(s) → Na(g)

2ª etapa: (quebra de ligação do gás cloro) Energia + Cl2(g) → 2Cl(g) 3ª etapa: (Energia de ionização do sódio)

Energia + Na(g) → Na+(g)

4ª etapa: (Eletroafinidade) Energia + Cl(g) → Cl-(g) + energia 5ª etapa: A energia reticular é uma energia liberada durante a formação do retículo cristalino, por meio de interações eletrostáticas entre os íons Cl-

(g) e Na+(g), tornando o processo

termodinamicamente favorável.

ELETROAFINIDADE Energia liberada

por um átomo quando este recebe um elétron.

e) No retículo cristalino do cloreto de sódio (NaCl) determinado experimentalmente, é possível observar que cada íon cloreto está circundado por seis íons Na+ e cada íon sódio está ligado a seis íons cloreto. Assim, ambos os íons têm N.C. = 6. A estequiometria do cristal é 1:1 (composto do tipo MX). Chamamos a estrutura cristalina do NaCl de cúbica de face centrada.

A estrutura cristalina e todos

os parâmetros geométricos (distâncias

internucleares e ângulos

interiônicos) são determinados

experimentalmente por uma técnica chamada difração

de raio X.

Questão 3. (OBQ - 2003) Um elemento químico apresenta a configuração eletrônica [Xe]4f14 5d7 6s², portanto, é um:

a) gás inerte b) calcogênio c) metal alcalino d) metal do bloco d e) metal alcalino terrosoXe –(Z=54) 1s², 2s², 2p6, 3s², 3p6, 4s², 3d10, 4p6, 5s², 4d10, 5p6 X –(Z=77) 1s², 2s², 2p6, 3s², 3p6, 4s², 3d10, 4p6, 5s², 4d10, 5p6 6s², 4f14, 5d7 Irídio - Ir

Questão 4. (ONNEQ - 2002) A reação de iodo (I2) e cloro (Cl2) produz um cloreto de iodo (IxCly), que é um sólido amarelo brilhante. a) Se, em uma reação que consome completamente 0,678 g de iodo foram produzidos 1,246 g desse cloreto (IxCly), qual será sua fórmula empírica ?

b) Se, em outro experimento determinou-se a massa molar desse composto sendo aproximadamente 467 g/mol, qual será sua fórmula molecular?

c) Desenhe a estrutura de Lewis para a molécula desse composto.

d) Faça uma previsão para a geometria dessa molécula ?

e) Esta molécula é polar ou apolar ?

b)

c)

As ligações (I-Cl) terminais são ligações simples normais.

As ligações (I-Cl) em ponte são consideravelmente mais longas.

d) Este composto apresenta geometria planar e) Por apresentar uma estrutura simétrica planar este composto é apolar, porém quando fundido, pode apresentar uma boa condutividade elétrica devido a ocorrência de ionização :

I2Cl6 ↔ [ICl4]-

Questão 5. (ONNEQ - 2005) Na química do nitrogênio, e em geral, na química dos compostos covalentes, o conceito de estado de oxidação constitui um formalismo útil para, entre outras coisas, balancear reações químicas, porém, a ele não se pode atribuir uma realidade física. Existem óxidos, nos quais, o nitrogênio apresenta cada um dos cinco estados de oxidação de +1 a +5 e outros compostos, nos quais, o nitrogênio apresenta todos os estados de oxidação entre -3 e +5.

O Óxido de nitrogênio(I) (também conhecido como Óxido nitroso, foi o primeiro anestésico sintético que se descobriu e o primeiro propulsor para aerossóis comerciais; suas propriedades benéficas contrastam com as de outros óxidos como o de nitrogênio(II) (também conhecido como óxido nítrico) e o de nitrogênio(IV) que são, a concentrações elevadas, contaminantes atmosféricos.

A 25º C e 1 atm o óxido nítrico é termodinamicamente instável. A pressões elevadas, ele se decompõe rapidamente, no intervalo entre 30 a 50 ºC, segundo a seguinte reação da qual participam os três óxidos de nitrogênio mencionados: 3 NO (g)     →    N2O(g) + NO2 (g)

  a) Desenhe as estruturas de Lewis correspondentes a estes três óxidos de nitrogênio. b) Indique e justifique a geometria molecular do óxido nitroso e do dióxido de

nitrogênio. c)Indique e justifique o momento dipolar que apresentam estes três óxidos de

nitrogênio.

a) Para o NO, temos:

(trata-se de uma molécula ímpar, ou radical livre; sendo, por isso paramagnética. Quanto às propriedades químicas, o NO é um gás incolor altamente reativo em uma atmosfera com oxigênio, se apresentando como um híbrido de ressonância das estruturas acima.)

Para o N2O, temos:

(trata-se de uma molécula que apresenta ressonância dos pares de elétrons e na prática se apresenta como um híbrido de ressonância, expresso a seguir)

Para o NO2 temos:

(trata-se tanto de uma molécula ímpar com considerável tendência a se dimerizar em N2O4, como uma molécula que apresenta ressonância dos pares de elétrons e na prática se apresenta como um híbrido de ressonância)

b) De acordo com a teoria de repulsão dos pares de eletrônicos da valência (RPECV, sigla em inglês VSEPR) as geometrias dos compostos são:

Para o dióxido de nitrogênio a geometria angular é a mais adequada pelo fato da molécula ser triatômica e seu átomo central (o nitrogênio) possuir um elétron desemparelhado, fazendo com o ângulo da ligação (O - N - O) seja menor de 180a, a fim de minimizar as repulsões entre o elétron não ligante e os pares de elétrons ligados.

Para o oxido nitroso a geometria linear é a mais adequada pois a molécula é triatômica e seu átomo central (o nitrogênio) não apresenta nenhum elétron não ligante, o que faz com que o ângulo de ligação mais estável, ou seja, com as menores repulsões possíveis entres os pares de elétrons ligados da molécula de N2O seja 180o.

c) Para o NO, temos:

(o vetor momento dipolar da molécula é diferente de O, em virtude da maior eletronegatividade do oxigênio em relação ao nitrogênio, havendo diferentes concentrações de carga na molécula, tornando-a polar.)

Para o NO2, temos:

(o vetor momento dipolar da molócula é diferente de 0, em virtude da maior eletronegatividade dos oxigênio em relação ao nitrogênio. Logo a soma vetorial resultante na direção dos oxigênios e concentrações diferentes de carga por toda a molécula , tornando-a polar.)

Para o N2O, temos:

(O vetor momento dipolar da molécula é diferente de 0. Embora não haja diferença de eletronegatividade entre os átomos de nitrogênios, existe um vetor momento dipolo na ligação N - O, sendo este vetor responsável pela polarização do composto; tornando-o, portanto levemente polar).

Questão 6. (OBQ - 1999) O dióxido de enxofre, SO2, é um poluente do ar, proveniente das descargas de automóveis e das chaminés de fábricas. a) Desenhe a estrutura de Lewis do SO2 e determine o ângulo de ligação O-S-O, a geometria molecular e a hibridação do átomo de "S".

b) Que tipos de forças são responsáveis pela união das moléculas de SO2, em fase condensada?

c) Usando a informação abaixo liste os compostos em ordem crescente de intensidade das forças intermoleculares

Composto Ponto de ebulição (ºC)

SO2 -10,0NH3 -33,4CH4 -161,5H2O 100,0

d) O ponto triplo para o SO2 é -74 °C (estimado), seu ponto de fusão é -72,7 °C e seu ponto de ebulição é -10 °C. O SO2 sólido é mais denso ou menos denso que o SO2 líquido?

e) O dióxido de enxofre que é "jogado" na atmosfera é um dos responsáveis pela precipitação de chuva ácida. Escreva as equações químicas relacionadas com este processo.

A) Devido à repulsão do par de eletrônico sobre os orbitais ligantes, a molécula em questão apresentará um ângulo entre os orbitais ligantes (ligação O-S-O) pouco menor que 120o e os demais ângulos poucos maiores que 120o, tendo, pois, hibridação sp² e geometria molecular angular.

B) Por se tratar de uma molécula polar e sem pontes de hidrogênio, ela apresenta como força dominante dipolo-permanente.

C) Quanto maior o ponto de ebulição da substância, maiores serão as forças intermoleculares, logo: F.I. (CH4) < F.I. (NH3) < F.I. ( SO2) < F. I. (H2O).

D) O SO2 sólido é mais denso que o SO2 liquido.

E) SO2 (g) + ½ O2 (g) → SO3(g) SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(aq)

Questão 7. (OBQ - 2005) Quais geometrias são possíveis para uma molécula do tipo ABn cujo átomo central apresenta hibridação do tipo sp³?

a) Tetraédrica, piramidal ou em forma de “v” (angular)

b) Tetraédrica, piramidal ou triangular plana

c) Tetraédrica ou triangular plana d) Tetraédrica ou piramidal e) Somente tetraédrica

OBRIGADA!!www.formspring.me/flaviaquimica