Gabarito Lista-2 - Aqui Tem Química

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Centro Universitário Anchieta
Química Inorgânica I- 2014 – Adaptação/Dependência
Prof. Vanderlei I. Paula
2a lista de exercícios
1) Desenhe a estrutura de Lewis para os seguintes compostos:
(a) SiH4
(b) CO
(c) SF2
(d) H2SO4
(e) ClO2Resposta:
2) Quais das estruturas de Lewis abaixo está incorreta? Faça a correção e justifique o
erro da representação.
Resposta: Incorretas (a), (c) e (e)
Correto é:
3) A molécula abaixo é a representação da ureia, um composto utilizado como
plastificante e fertilizante. (a) Quais das ligações são polares e quais são apolares?
Justifique sua resposta.
(b) Qual ligação mais polar na molécula? Qual átomo que possui o deslocamento de
carga negativa (-)?
Resposta:
Prof. Vanderlei I Paula – [email protected] - http://www.aquitemquimica.com.br
(a) A molécula de ureia possui três grupos de ligações químicas: N-H, N-C e C=O.
Todas as ligações são polares na molécula de ureia são polares. Consultando a tabela
de eletronegatividade de Linus Pauling, tem se os seguintes valores: nitrogênio (E.N. =
3,0), Hidrogênio (E.N. = 2,1), Oxigênio (E.N. = 3,4), Carbono (E.N. = 2,4).
Ligação
Eletronegatividades Diferença
N-C
3,0 – 2,4
= 0,6
N-H
3,0 – 2,1
= 0,9
C=O
2,4 – 3,4
= 1,0
(b) A maior diferença de eletronegatividade acarretará em maior polaridade que é o
caso de ligação C=O, conforme mostrado na tabela acima. O átomo de oxigênio ficará
com o deslocamento de carga negativa.
4) Várias estruturas de Lewis podem ser escritas para o íon tiossulfato com fórmula de
S2O3-2. Escreva as várias estruturas de Lewis e preveja há existência de ressonância.
Resposta:
5) (a) Qual o significado de superposição de orbitais? (b) Qual o significado de orbitais
superpostos na teoria de ligação de valência?
Resposta:
(a) A sobreposição dos orbitais significa a formação de ligação química pela TLV.
(b) idem a resposta do item (a)
(c) Sobreposição de orbitais na formação de ligação química; O número máximo de
elétrons ocupados em um orbital é dois; A ligação simples é chamada de ligação sigma
() que envolve a sobreposição dos orbitais s-s, s-p,sp-sp, sp2-sp2, sp3-sp3 e p-p axiais;
A ligação dupla é chamada de ligação pi () e envolve a sobreposição dos orbitais p-p
frontais.
6) O quadro abaixo apresenta 12 lacunas, cada qual possui itens que deverão ser
utilizados como resposta para as questões na sequência. Os itens podem ser utilizados
em mais de uma vez e há mais de um item correto como resposta para uma questão.
Coloque o número(s) da(s) seleção(ções) correta(s) sobre a linha apropriada.
(a) Qual ligação mais curta para Si-X. _____________________
(b) Correta sequencia de comprimento de ligação para o terceiro período como o bromo.____
(c) A(s) estrutura(s) hibrida de ressonância para o fluoreto de clorila (FClO 2) é_____________
(d) Correta ordem de polaridade da ligação em cloretos do grupo 6A? ___________________
(e) Correta sequencia de entalpia de ligação contendo ligação com carbono______________
(f) Ligação mais forte contendo Si-X.______________________________________________
Resposta:
(a) Si-H resposta 7
Basta consultar a tabela de comprimento de ligação:
Si-H (145 pm) ; Si-F (181 pm); Si-Si (234 pm).
(b) Si-Br> P-Br > S-Br > Cl-Br resposta 1
Si-Br (231 pm); P-Br (224 pm); S-Br (218 pm); Cl-Br (213 pm);
(c) resposta 4 e 9
A estrutura de ressonância deve possuir os átomos em mesma posição e geometria.
(d) resposta 3
O-Cl (3,4-2,7  0,7); S-Cl (2,3-2,7  0,4); Se-Cl (2,4-2,7  0,5);
(e) resposta 12
C-P (264 kJ/mol); C-F (486 kJ/mol); C=N (616 kJ/mol).
(f) resposta 2
Si-H (323 kJ/mol) ; Si-F (582 kJ/mol); Si-Si (226 kJ/mol).
7) Indique a hibridização e os ângulos de ligação associados com cada um dos
seguintes arranjos de orbitais: (a) um s e dois p; (b) um s e três p; (c) um s e um p.
Resposta:
(a)
(b)
(c)
8) (a) Esboce uma ligação  (sigma) construída a partir de orbitais p. (b) Esboce uma
ligação π (pi) construída a partir de orbitais p. (c) Qual geralmente é mais forte, uma
ligação  ou π ? Explique. (Atkins & Jones, Princípios de Química, página 236).
Resposta:
(a)
(b)
(c) A ligação que geralmente é a mais forte é a sigma em relação à ligação pi, visto que
a sobreposição entre os orbitais é mais efetiva.
9) O que são orbitais? O que significam os orbitais moleculares ligantes, não ligantes e
antiligantes? (Atkins & Jones, Princípios de Química, página 240).
Resposta: Orbital é uma região que há grande probabilidade de encontrar um elétron.
Orbital molecular ligante é o orbital que é envolvido na ligação química, o orbital não
ligante não é utilizado na ligação química e por final o orbital molecular antiligante é
responsável pela desestabilização da ligação química.
10) Porque, segundo a teoria dos orbitais moleculares, a molécula Be 2 não poderia
existir?
Resposta: O berílio possui Z=4, logo a distribuição eletrônica é 1s 2 2s2.
Montando o diagrama do orbital molecular é nítido que há o preenchimento dos orbitais
moleculares antiligantes que desestabilizam a ligação química.
11) Calcule a ordem de ligação para a molécula de O2 e explique porque a molécula de
O2 é paramagnética. (Atkins & Jones, Princípios de Química, página 242).
Resposta: A ordem de ligação é 2 e a molécula é paramagnética devido a presença de
dois elétrons emparelhados (mesmo sentido) no orbital *. A figura abaixo mostra o
diagrama dos orbitais.
12) Explique a observação de que o comprimento de ligação na molécula de N 2+ é 2 pm
maior que na molécula de N2.
Resposta: A molécula de N2 possui ordem de ligação 3, já o íon N 2+ possui ordem de
ligação 2,5. Quanto maior a multiplicidade da ligação menor é o comprimento de
ligação, assim o valor obtido de 2 pm menor é coerente com a teoria.
13) O comprimento de onda da luz verde dos semáforos está centrado em 522 nm.
Qual é a frequência desta radiação? Qual a energia neste comprimento de onda?
Dados: 1 nm (nanômetro) = 10-9 m.
Constante de Plank; h = 6,63 x 10-34 J.s.
(Atkins & Jones, Princípios de Química, página 135).
Resolução:
14) a) Calcule a energia (em Joules) de um fóton de comprimento de onda 5,00 x 10 4
nm e de um fóton de comprimento de onda 5,00 x 10 -2 nm.
Resolução:
b) Quais regiões do espectro eletromagnético correspondem estes comprimentos de
onda? Qual das regiões é não ionizante e qual seria ionizante?
Resolução:
A região do visível situa-se entre 380-780 nm ambos os comprimentos de onda estão na região do
invisível ao olho humano. O comprimento de onda de 5.10 4 nm está na região do infravermelho. O
comprimento de onda em 5.10 -2nm está após a região do ultravioleta, como o comprimento de onda é
baixo é altamente energético e assim mais ionizante.
15) Qual o conceito de ácido e base pela teoria de Arrhenius? Dê um exemplo de
ionização de um ácido. (Mahan, pg.110)
Resolução:
Ácido é toda espécie que ioniza H+ em meio aquoso. HCl + H2O  H3O +
Base é toda espécie que dissocia OH- em meio aquoso. NaOH  Na+ OH-
16) Monte as reações de neutralização (fórmulas) balanceadas entre os seguintes
ácidos e bases. Dê o nome dos sais formados. (Atkins & Jones, pg. 108)
a) ácido clorídrico + hidróxido de sódio  cloreto de sódio + água
HCl+ NaOH  NaCl + H2O
b) ácido fluorídrico + hidróxido de cálcio  fluoreto de cálcio + água
2 HF + Ca(OH)2  CaF2 + 2 H2O
c) ácido fosfórico + hidróxido de alumínio  fosfato de alumínio + água
H3PO4 + Al(OH)3  AlPO4 + 3 H2O
d) ácido sulfúrico + hidróxido de ferro(II)  sulfato de ferro(II) + água
H2SO4 + Fe(OH)2  FeSO4 + 2 H2O
e) ácido sulfuroso + hidróxido de lítio  sulfito de lítio + água
H2SO3 + 2 LiOH  Li2SO3 + 2 H2O
f) ácido perclórico + hidróxido de magnésio  perclorato de magnésio + água
2 HClO4 + Mg(OH)2  Mg(ClO4)2 + 2 H2O
g) ácido nítrico + hidróxido de bário  nitrato de bário + água
2 HNO3 + Ba(OH)2  Ba(NO3)2 + 2 H2O
h) ácido carbônico + hidróxido de ferro(III)  carbonato de ferro(III) + água
3 H2CO3 + 2 Fe(OH)3  Fe2(CO3)3 + 6 H2O
i) ácido nitroso + hidróxido de cobre(II)  nitrito de cobre(II) + água
2 HNO2 + Cu(OH)2  Cu(NO2)2 + 2 H2O
17) Monte as reações de neutralização total entre os seguintes ácidos e bases:
a) H2CO3 + 2 NaOH  Na2CO3 + 2 H2O
b) H2SO4 + 2 NaOH  Na2SO4 + 2 H2O
c) 3 H2SO3 + 2 Al(OH)3  Al2(SO3)3 + 6 H2O
d) H3PO3 +3 NaOH  Na3PO3 + 3 H2O
e) HNO3 + LiOH  LiNO3 + H2O
f) 2 HClO3 + Ca(OH)2  Ca(ClO3)2 + 2 H2O
g) H2CO3 + Ca(OH)2  CaCO3 + 2 H2O
h) 2 H3PO4 + 3 Fe(OH)2  Fe3(PO4)2 + 6 H2O
i) 3 HCl + Fe(OH)3  FeCl3 + 3 H2O
18) Defina ácido e base pela teoria de Brönsted-Lowry. Dê um exemplo. (Shriver &
Atkins, pg. 133)
Resolução:
Ácido é toda espécie que doa H+. Exemplo: HCl + H2O  H3O+ + ClProf. Vanderlei I Paula – [email protected] - http://www.aquitemquimica.com.br
Base é toda espécie que recebe H+.
No exemplo o HCl é ácido pois doa H+ para a molécula de água, o ácido conjugado da molécula
de água também é ácido, pois doa H+ para o ánion Cl-. A molécula de H2O atua como uma base
no exemplo, pois recebe H+ do HCl e a base conjugada do HCl, no caso o Cl- é uma base de
Brönsted, pois recebe H+ do íon H3O+.
19) Identifique as bases conjugadas correspondentes aos seguintes ácidos:
a) HSO4-  SO4-2
b) H2PO4-  HPO4-2
C) Si(OH)4 Si(OH)3O20) Identifique os ácidos conjugados das bases:
a) HPO4-2  H2PO4-
b) O-2  HOc) CN- HCN
21) Defina ácido e base pela teoria de Lewis. Dê um exemplo. (Russel, v1, pg. 571)
Ácido para Lewis é toda espécie capaz de receber um par de elétron. No exemplo temos o BCl3
+ :NH3  BCl3-NH3. O BCl3 recebe um par de elétrons da molécula de amônia (:NH 3), assim
atua como um ácido de Lewis.
A base de Lewis é a espécie que doa um par de elétrons, no exemplo a molécula de amônia atua
como uma base de Lewis.
22) Para a seguinte série de ácidos: HClO4, HClO3, HClO2. (Koltz, v2, pg. 97 e 120)
HClO4 > HClO3 > HClO2
a) Dê uma explicação para diminuição da acidez na série.
A diminuição da acidez está associada ao efeito indutivo, assim no ácido perclórico (HClO 4) é o
mais ácido pelo fato de haver mais oxigênio ligado ao átomo central, assim o enxofre (S) está
extremamente deficiente de eletróns que por sua vez atrai os elétrons o oxigênio ligado ao
hidrogênio. Esse efeito diminui a força de ligação entre H-O o resulta na maior facilidade de
clivagem de ligação e consequentemente a espécie é a mais ácida. No caso do ácido cloroso
(HClO2) o efeito indutivo é menos pronunciado devido a menor quantidade de oxigênio ligado
ao átomo central, assim a ligação H-O nesta estrutura é mais forte e o sistema é menos ácido.
b) Qual seria a força básica de ClO4-, ClO3-, ClO2-.
Ácido
base
HClO4  ClO4- + H+
Quanto mais forte o ácido mais fraco será sua base conjugada, assim se a ordem de ácidez dos
ácidos representados anteriormente é HClO4 > HClO3 > HClO2. Teremos o inverso para a força
de basicidade, veja a ordem a seguir: ClO4- < ClO3- < ClO2c) Como se explica o fato de que existe uma pequena diferença de acidez na série H 3PO4, H3PO3
e H3PO2?
Os três ácidos possuem características bem semelhantes em relação a ionização de H +, pois todos
possuem pelo menos um grupo H-O e todos estão ligado ao fósforo que contém uma ligação P=O
que o torná deficiente de elétrons. A figura abaixo mostra que a diferença entre as estruturas está
na ausência de grupos H-O e isso só afeta a segunda e terceira ionizações, assim a primeira
ionização deveria apresentar características bem próximas.
23) Calcule o pH, pOH, [H3O+] e [OH-] de uma solução de ácido acético de concentração
0,025M.
Ka(ácido acético)= 1,8x10-7 (Mahan, pg. 115)
pH =?
4,17
pOH =? 9,83
[H3O+] =? 6,7.10 -5 mol/L
[OH-] =? 1,47.10-10 mol/L
24) Uma solução de 0,015M de cianato de hidrogênio, HOCN, tem um pH de 2,67.
a) Qual é a concentração de íons hidrônio (H 3O+) na solução?
b) Qual a constante de ionização, Ka, para o ácido?

Gabarito Lista-2 - Aqui Tem Química

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