Lista de Química Inorgânica 2

1ª Prova de Química Inorgânica II 22024 Instruções No arquivo PDF de resposta coloque as perguntas e respostas em ordem crescente Coloque o seu nome seu número USP e o nome da disciplina na sua folha de resposta Assine DIGITALMENTE por exemplo usando o GOVBR no final da sua prova Escolha APENAS cinco 5 questões dentre as nove 9 questões a seguir para responder na folha de resposta Para cada questão além das 5 primeiro respondidas será descontado 15 pontos Questões 1 Explique o os conceitos de célula unitária pontos de rede rede cristalina e hábito cristalino Cite 1 exemplo para cada conceito 2 Quais são as diferenças entre sólidos iônicos covalentes metálicos e moleculares Como o tipo de força intermolecular pode afetar o ponto de fusão dos sólidos moleculares Cite exemplos de sólidos moleculares que possuem diferentes tipos de forças intermoleculares 3 Dada a estrutura cristalina rede cristalina de um exemplo de hidróxido duplo lamelar classifiqueo em iônico molecular ou covalente Explique sua resposta MIII Al3 e MIII Mg2 esferas verdes são os íons hidróxido OH1 CO3 é o ânion Carbonato 4 A cristalização é amplamente utilizada como um método de purificação na química Explique por que compostos com diferentes composições ou até mesmo com a mesma composição química mas que sejam estereoisômeros podem apresentar diferentes hábitos cristalinos Com base nesse princípio seria possível utilizar a cristalização para separar estereoisômeros Como essa técnica se relaciona ao trabalho pioneiro de Louis Pasteur no século XIX que demonstrou a separação de estereoisômeros através da cristalização 5 Quais são as principais características dos sistemas cristalinos cúbico tetragonal e ortorrômbico Como polimorfos pertencentes a esses diferentes sistemas cristalinos podem exibir variações na dureza mecânica e quais fatores estruturais influenciam essa propriedade 6 Como a constante de Madelung influencia a estabilidade de uma rede cristalina iônica Dê exemplos de constantes de Madelung para diferentes tipos de sólidos 7 Dado o diagrama de fase unário para o ferro puro explique a variação no número de coordenação do ferro quando se passa de T 100º C e P 1 bar para T 1200º C e P 10 bar Nessa mesma mudança de T e P o que se espera da variação de densidade Haverá um aumento ou uma diminuição Explique sua resposta 1 bar 09869 atm 01 MPa By Diagrammadifasedelferropurosvg Daniele Pugliesiderivative work Daniele Pugliesi talk Diagrammadifasedelferropurosvg CC BYSA 30 httpscommonswikimediaorgwindexphpcurid11446906 8 Estime o valor da variação de entalpia da rede cristalina redeHoMgCl2s usando as energias e variações de entalpia dada no diapositivo da aula 9 Dado que a distância internuclear CsCl é de 3566pm que n é 9 para o Cl1 e 12 para o Cs estime o valor da Energia de Retículo Cristalino do CsCl numa rede de Bravais cúbica de face centrada tipo CsCl e numa rede de Bravais cúbica de face centrada tipo NaCl usando a equação de BornLandé Use os valores de constante de Madelung M dadas no diapositivo das aulas Qual estrutura leva a um sólido iônico com maior ponto de fusão e qual resulta num sólido menos solúvel em água Explique o os conceitos de célula unitária pontos de rede rede cristalina e hábito cristalino Cite 1 exemplo para cada conceito R O conceito de célula unitária é fundamental na química do estado sólido Ela é a menor unidade repetitiva da estrutura que contém todas as informações necessárias para construir de forma inequívoca uma rede infinita Um exemplo é o agrupamento compacto cúbico Um Cristal é tecnicamente uma estrutura que possui alto ordenamento microscópico de seus constituintes átomos moléculas íons formando uma rede cristalina que se estende a todas as direções Uma rede cristalina é caracterizada por vetores que geram toda a rede infinita a partir de uma parte mínima Um exemplo é a Rede de Bravais Em uma rede cristalina há uma periodicidade dos constituintes de maneira que cada ponto da rede e equivalente Os pontos da rede de Bravais podem ser átomos íons moléculas e assim por diante Definese hábito cristalino como a aparência típica de um cristal morfologia externa guardando proporções de forma e tamanho Falase em hábito cristalino sempre quando se refere a um único cristal podendo esse resultar de uma forma única ou de uma combinação de formas Um exemplo é o hábito Acicular Quais são as diferenças entre sólidos iônicos covalentes metálicos e moleculares Como o tipo de força intermolecular pode afetar o ponto de fusão dos sólidos moleculares Cite exemplos de sólidos moleculares que possuem diferentes tipos de forças intermoleculares R Os sólidos iônicos são compostos por cátions e ânions mantidos juntos por forças eletrostáticas Devido à força destas interações os sólidos iônicos tendem a ser duros quebradiços e ter altos pontos de fusão Os sólidos covalentes são compostos por átomos ligados covalentemente em uma rede tridimensional ou camadas de redes bidimensionais Devido à força das ligações covalentes os sólidos de rede covalentes têm altos pontos de fusão Os sólidos metálicos são compostos por cátions metálicos mantidos juntos por um mar deslocado de elétrons de valência Como seus elétrons são móveis os sólidos metálicos são bons condutores de calor e eletricidade Os sólidos moleculares são compostos por moléculas discretas mantidas juntas por forças intermoleculares Por essas interações serem relativamente fracas os sólidos moleculares tendem a ser macios e ter de baixos a moderados pontos de fusão Os sólidos moleculares também são maus condutores de eletricidade porque seus elétrons de valência são mantidos firmemente dentro de cada molécula individual Por exemplo as moléculas de sacarose ficam juntas devido às ligações hidrogênio que ocorrem entre seus muitos grupos OHA ligação hidrogênio entre as moléculas de sacarose é tão forte que antes de atingir o ponto de fusão em 184 C as moléculas começam a se decompor Já o benzeno sólido e o tetraclorometano por outro lado têm densidades superiores às de seus líquidos Suas moléculas são mantidas no lugar por forças de London muito menos direcionais do que as ligações hidrogênio e por isso elas podem se empacotar melhor no sólido do que no líquido Quais são as principais características dos sistemas cristalinos cúbico tetragonal e ortorrômbico Como polimorfos pertencentes a esses diferentes sistemas cristalinos podem exibir variações na dureza mecânica e quais fatores estruturais influenciam essa propriedade R No Sistema cristalino cúbico há três eixos cristalográficos de mesmo tamanho e mutuamente perpendiculares Como os três eixos têm o mesmo tamanho os cristais desse sistema são equidimensionais ou seja não são nem alongados nem achatados No Sistema Tetragonal os três eixos cristalográficos são mutuamente perpendiculares como no sistema cúbico Mas enquanto os eixos a e b têm mesmo comprimento o eixo c é diferente sendo maior ou menor No Sistema Ortorrômbico os três eixos cristalográficos são mutuamente perpendiculares como nos sistemas anteriores mas cada um com um comprimento Nos sistemas cristalinos de maior simetria como cúbico o empacotamento dos átomos tende a ser mais eficiente resultando em uma maior densidade e em muitos casos maior dureza Enquanto nos sistemas de menor simetria como ortorrômbico o empacotamento é menos eficiente o que pode resultar em uma menor dureza Como a constante de Madelung influencia a estabilidade de uma rede cristalina iônica Dê exemplos de constantes de Madelung para diferentes tipos de sólidos R A constante de Madelung é utilizada para se determinar a contribuição do potencial eletrostático na energia de coesão de cristais iônicos Ela caracteriza o efeito eletrostático líquido de todos os íons na rede cristalina A constante de Madelung é um número adimensional relacionado às propriedades geométricas da estrutura cristalina em que os íons estão localizados não dependendo das cargas dos íons e nem mesmo da distância mínima entre os íons Alguns valores das contantes encontradas na literatura são 176267 para o Cloreto de Césio 251939 para a Fluorita e 164132 para a Wurtzita Dado o diagrama de fase unário para o ferro puro explique a variação no número de coordenação do ferro quando se passa de T 100º C e P 1 bar para T 1200º C e P 10 bar Nessa mesma mudança de T e P o que se espera da variação de densidade Haverá um aumento ou uma diminuição Explique sua resposta R Em de T 100º C e P 1 bar o ferro alfa se encontra com estrutura cúbica de corpo centrado com número de coordenação 8 o que significa que em uma célula unitária cada átomo dos vértices é partilhado entre 8 células unitárias Quando o estado passa pra T 1200º C e P 10 bar a estrutura muda para cúbica de face centrada com número de coordenação 12 Em virtude da transformação de fases envolver uma mudança estrutura cristalina de ferrita CCC cujo fator de empacotamento é 068 para austenita CFC haveria de ocorrer também um aumento da densidade já que a estrutura CFC possui maior fator de empacotamento 074 e consequentemente é mais densa Logo é esperado que ocorra um aumento da densidade