TABELA PERI“DICA - LIGA‡•ES QUMICAS

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Apresentação contendo questões, e sua resolução, sobre TABELA PERIÓDICA e LIGAÇÃO QUÍMICA para os estudantes que pretendem fazer as questões das Olimpíadas de Química (regionais e nacional), A mesma foi utilizada no Preparatório para as Olimpíadas de Química organizado pelo Espaço Ciência, museu de Ciências do Estado de Pernambuco.

Text of TABELA PERI“DICA - LIGA‡•ES QUMICAS

Curso Preparatrio para as Olimpadas de Qumica

Prof Msc. Flvia Vasconcelos

CONTEDOS Tabela peridica: nomes e smbolos dos elementos;

Grupos e perodos. Propriedades peridicas. Classificao dos elementos em metais, no-metais, semi-metais, gases nobres, elementos de transio. Ligaes qumicas: regra do octeto-dueto, ligaes inicas, covalentes, metlicas foras intermoleculares. Polaridade de molculas e de ligaes. Frmulas eletrnicas (Lewis) e estrutural. Geometria molecular.

Questo 1. (ONNEQ - 2009) Os raios atmico e inico

(2+) para o clcio e para o zinco esto relacionados a seguir:Elemento ou on Ca Zn Raio () 1,74 1,31 1 energia ionizao 6,1 eV 9,4 eV de

Ca2+Zn+

0,990,74

a)Explique a razo do raio inico em cada caso ser menor que

o raio atmico. b)Por que o raio atmico do clcio maior que o do zinco? c)Por que a 1 energia de ionizao do zinco maior que a do clcio? d)Para a formao dos ctions Ca+2 e Zn+2 necessria uma segunda energia de ionizao. Em relao primeira, essa energia ser maior ou menor? Explique.

Ambos os elementos esto presentes no 4 perodo da Tabela Peridica

Consideraes...I.

O raio inico de um elemento a sua parte da distncia entre ons vizinhos em um slido inico.

II. Todos os ctions so menores do que os tomos

originais, porque os tomos perdem um ou mais eltrons para formar o ction, com isto ocorrendo uma aumento na fora de atrao do ncleo atmico sobre os eltrons restantes. Diminuindo seu raio atmico.

Consideraes...Em um mesmo perodo, h um aumento do nmero de prtons, consequentemente, a carga nuclear efetiva cresce devido a maior atrao dos prtons no ncleo atmico. II. Como resultado, em cada perodo, as energias de ionizao geralmente crescem porque os eltrons mais externos esto mais presos ao ncleo. III. A primeira energia de ionizao maior para os elementos prximos do hlio, na TP, e menor para os prximos ao frncio. A segunda E.I. maior do que a primeira E.I. e a diferena muito maior se o segundo eltrons for retirado de uma camada fechada.I.

Elementos com maior EI se localizam na regio mais alta a

direita da TP, com maior tendncia a formar nions. esquerda, com tendncia a formar ctions.

Os elementos com menor EI se localizam na regio inferior

Respostas a) Como os ons Ca2+ e Zn2+ perderam dois eltrons, o

ncleo aumenta sua fora de atrao sobre os eltrons restantes, diminuindo assim o raio atmico. b) No Clcio a blindagem mais efetiva, j o Zinco possui mais prtons atraindo os eltrons, fazendo com que seus eltrons fiquem mais prximos do ncleo, diminuindo seu raio atmico (ficando menor que o do clcio). c) no Zn os eltrons esto mais atrados pelo ncleo, devido seu raio pequeno, por isso a sua 1 energia de ionizao maior porque h uma maior carga nuclear efetiva do zinco.

d) Menor. Pois esta favorecer um estado de oxidao

estvel para os tomos, logo eles passaro para uma forma mais estvel do que o estado de oxidao +1. Ambos os elementos possuem orbital s preenchido, aps a 1 energia o orbital fica ns1, a perda desse eltron termodinamicamente favorecida, pois formar espcies que tero configurao eletrnica de gs nobre.

Ca 1s 2s 2p6 3s 3p6 4s 20+2 20Ca

1s 2s 2p6 3s 3p6

Zn - 1s 2s 2p6 3s 3p6 4s 3d10 Zn+2 - 1s 2s 2p6 3s 3p6 3d10

Questo 2. (ONNEQ - 2000) Dentre as propriedades

peridicas dos elementos qumicos, a energia (ou potencial) de ionizao, est estreitamente relacionada com a formao de cristais inicos. a) defina o que energia de ionizao b) como esta propriedade varia na tabela peridica, ao longo

dos grupos e dos perodos? c) os valores das primeiras energias de ionizao de Al, Ga e In so respectivamente: 0,5776; 0,5788 e 0,5583 kJ/mol. Por que esses valores no seguem a tendncia geral descrita no item anterior? d) que outras energias, alm da energia de ionizao, esto tambm envolvidas na formao de um cristal inico a partir de seus elementos no estado natural? e) por que no existe um cristal com estequiometria NaCl2?

a)

a energia mnima necessria para remover um eltron da camada de valncia de um tomo que esteja isolado.

b) A energia de ionizao cresce ao longa da tabela

peridica de maneira oposta ao raio atmico ou seja, nos perodos ou sries, cresce da esquerda pra direita, nas famlias ou grupos, cresce de baixo para cima.

c) A ordem decrescente da energia de ionizao terica

seria Al > Ga > In, entretanto o glio apresenta um valor superior as do alumnio, no obedecendo a ordem anterior.

d) 1 etapa: (sublimao do sdio slido)

Energia + Na(s) Na(g) 2 etapa: (quebra de ligao do gs cloro) Energia + Cl2(g) 2Cl(g) ELETROAFINIDADE 3 etapa: (Energia de ionizao do sdio) Energia liberada por um tomo quando Energia + Na(g) Na+(g) este recebe um 4 etapa: (Eletroafinidade) eltron. Energia + Cl(g) Cl-(g) + energia 5 etapa: A energia reticular uma energia liberada durante a formao do retculo cristalino, por meio de interaes eletrostticas entre os ons Cl-(g) e Na+(g), tornando o processo termodinamicamente favorvel.

e) No retculo cristalino do cloreto de sdio (NaCl)

determinado experimentalmente, possvel observar que cada on cloreto est circundado por seis ons Na+ e cada on sdio est ligado a seis ons cloreto. Assim, ambos os ons tm N.C. = 6. A estequiometria do cristal 1:1 (composto do tipo MX). Chamamos a estrutura cristalina do NaCl de cbica de face centrada.A estrutura cristalina e todos os parmetros geomtricos (distncias internucleares e ngulos interinicos) so determinados experimentalmente por uma tcnica chamada difrao de raio X.

Questo 3. (OBQ - 2003) Um elemento qumico

apresenta a configurao eletrnica [Xe]4f14 5d7 6s, portanto, um: a) gs inerte

b) calcognio c) metal alcalino d) metal do bloco d e) metal alcalino terrosoXe (Z=54) 1s, 2s, 2p6, 3s, 3p6, 4s, 3d10, 4p6, 5s, 4d10, 5p6 X (Z=77) 1s, 2s, 2p6, 3s, 3p6, 4s, 3d10, 4p6, 5s, 4d10, 5p6 6s, 4f14, 5d7 Irdio - Ir

Questo 4. (ONNEQ - 2002) A reao de iodo (I2) e

cloro (Cl2) produz um cloreto de iodo (IxCly), que um slido amarelo brilhante. a) Se, em uma reao que consome completamente

0,678 g de iodo foram produzidos 1,246 g desse cloreto (IxCly), qual ser sua frmula emprica ? b) Se, em outro experimento determinou-se a massa molar desse composto sendo aproximadamente 467 g/mol, qual ser sua frmula molecular? c) Desenhe a estrutura de Lewis para a molcula desse composto. d) Faa uma previso para a geometria dessa molcula ? e) Esta molcula polar ou apolar ?

b)

c)As ligaes (I-Cl) terminais so ligaes simples normais. As ligaes (I-Cl) em ponte so consideravelmente mais longas. d) Este composto apresenta geometria planar e) Por apresentar uma estrutura simtrica planar este composto apolar, porm quando fundido, pode apresentar uma boa condutividade eltrica devido a ocorrncia de ionizao : I2Cl6 [ICl4]-

Questo 5. (ONNEQ - 2005) Na qumica do nitrognio, e em geral, na qumica dos compostos covalentes, o conceito de estado de oxidao constitui um formalismo til para, entre outras coisas, balancear reaes qumicas, porm, a ele no se pode atribuir uma realidade fsica. Existem xidos, nos quais, o nitrognio apresenta cada um dos cinco estados de oxidao de +1 a +5 e outros compostos, nos quais, o nitrognio apresenta todos os estados de oxidao entre -3 e +5.

O xido de nitrognio(I) (tambm conhecido como xido nitroso, foi o primeiro anestsico sinttico que se descobriu e o primeiro propulsor para aerossis comerciais; suas propriedades benficas contrastam com as de outros xidos como o de nitrognio(II) (tambm conhecido como xido ntrico) e o de nitrognio(IV) que so, a concentraes elevadas, contaminantes atmosfricos. A 25 C e 1 atm o xido ntrico termodinamicamente instvel. A presses elevadas, ele se decompe rapidamente, no intervalo entre 30 a 50 C, segundo a seguinte reao da qual participam os trs xidos de nitrognio mencionados: 3 NO (g) N2O(g) + NO2 (g)a) Desenhe as estruturas de Lewis correspondentes a estes trs xidos de nitrognio. b) Indique e justifique a geometria molecular do xido nitroso e do dixido de nitrognio. c)Indique e justifique o momento dipolar que apresentam estes trs xidos de nitrognio.

a) Para o NO, temos:

(trata-se de uma molcula mpar, ou radical livre; sendo, por isso paramagntica. Quanto s propriedades qumicas, o NO um gs incolor altamente reativo em uma atmosfera com oxignio, se apresentando como um hbrido de ressonncia das estruturas acima.)

Para o N2O, temos:

(trata-se de uma molcula que apresenta ressonncia dos pares de eltrons e na prtica se apresenta como um hbrido de ressonncia, expresso a seguir)

Para o NO2 temos:(trata-se tanto de uma molcula mpar com considervel tendncia a se dimerizar em N2O4, como uma molcula que apresenta ressonncia dos pares de eltrons e na prtica se apresenta como um hbrido de ressonncia)

b) De acordo com a teoria de repulso dos pares de eletrnicos da valncia

(RPECV, sigla em ingls VSEPR) as geometrias dos compostos so:

Para o dixido de nitrognio a geometria angular a mais adequada pelo

fato da molcula ser triatmica e seu tomo central (o nitrognio) possuir um eltron desemparelhado, fazendo com o ngulo da ligao (O - N - O) seja menor de 180a, a fim de minimizar as repulses entre o eltron no ligante e os pares de eltrons ligados. Para o oxido nitroso a geometria linear a mais adequada pois a molcula triatmica e seu tomo central (o nitrognio) no apresenta nenhum eltron no ligante, o que faz com que o ngulo de ligao mais estvel, ou seja, com as menores repulses possveis entres os pares de eltrons ligados da molcula de N2O seja 180o.

c) Para o NO, temos:

(o vetor momento dipolar da molcula diferente de O, em virtude da maior eletronegatividade do oxign