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Física ·
Complementos de Química 6
· 2022/1
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Lista de exercícios Ligação iônica e covalente Disciplina Elementos de Química VI Professor Dr Lippy Faria Marques 1 Represente a fórmula eletrônica estruturas de Lewis para os seguintes compostos a CsCl b BaF2 c MgI2 d Al2S3 2 Represente a fórmula eletrônica estruturas de Lewis para os seguintes compostos a PH3 b H2S c SiCl4 d PCl5 e SF6 f BF4 3 Dos compostos listados acima Exercício 2 quais deles violam a chamada Regra do Octeto Explique em detalhes 4 Calcule a energia de interação eletrostática em kJ mol1 entre 1 mol de pares de íons gasosos de CsF Dados e carga do elétron 16 x 1019 C ε0 constante dielétrica no vácuo 885 x 1012 C2 J1m1 r separação entre os íons 235 x 1010 m número de Avogadro 602 x 1023 Resposta 590 kJ mol1 5 Considere o composto hipotético CaOs a Calcule a sua energia de rede Suponha uma estrutura do NaCl e uma distância internuclear de 2405 pm Resposta 8833 kJ mol1 OBS os respectivos dados sobre a estrutura do cloreto de sódio podem ser encontrados na Aula 1 sobre Ligação Iônica b Calcule a entalpia padrão de formação utilizando a resposta do item anterior e os dados termoquímicos que forem necessários Parece razoável o valor obtido Resposta 72 kJ mol1 c Compare o Hf calculado com o valor experimental de 6351 kJ mol1 Seria razoável a formulação CaO Resposta a ser interpretada com base nos itens b e c Dados termodinâmicos HatCag 1782 kJmol HdisO2g 2492 kJmol 1ª EI Cag 5900 kJmol 1 AEOg 1411 kJmol e Hrede 8835 kJmol 6 Com relação aos compostos iônicos responda a Por que são maus condutores de eletricidade no estado sólido mas bom condutores quando dissolvidos b Por que não se dissolvem em solventes que têm momento dipolar elétrico igual a zero c Por que sua solubilidade diminui à medida que a energia de rede tornase mais exotérmica Exercício não numérico com respostas a serem elaboradas pelo aluno 7 O gráfico abaixo exibe a magnitude da energia de rede Lattice energy U dada em kJ mol1 para os fluoretos cloretos brometos e iodetos de lítio sódio e potássio Explique DETALHADAMENTE o comportamento da energia de rede mostrada neste gráfico Exercício não numérico com respostas a serem elaboradas pelo aluno através da análise gráfica 8 Considere o composto CsF2s em que estaria presente o íon Cs2 a Calcule a sua energia de rede Suponha a estrutura da fluorita e uma distância internuclear de 278 Å Resposta 23021 kJ mol1 b Considerando o valor obtido para a energia de rede do CsF2 é possível prever a existência deste sólido iônico Justifique sua resposta Resposta interpretativa c Através do ciclo de BornHaber qual a entalpia padrão de formação para este composto Resposta 72 kJ mol1 d A julgar pelo valor de HfCsF2 obtido esse composto se apresenta estável Justifique sua resposta Resposta interpretativa Dados termodinâmicos HatCsg 761 kJmol HdisF2g 79 kJmol 1ª EI Csg 3760 kJmol 2ª EI Csg 24200 kJmol 1 AEFg 328 kJmol e HredeCsg 23021 kJmol Número de Avogadro 6022 x 1023 mol1 Carga do elétron 1602 x 1019 C Constante de Madelung fluorita 174756 Valores dos expoentes de Born n 9 Considere dois arranjos bidimensionais de íons representados por circunferências desenhadas numa folha de papel milimetrado como descrito a seguir 5 circunferências tangentes veja aula número 2 de Ligação Iônica slide 34 3 circunferências mutuamente tangentes e de mesmo raio no espaço entre elas uma 4a circunferência que tangencie as outras três a Em cada arranjo meça os raios das circunferências e calcule o quociente do menor pelo maior Que representam estes quocientes b Suponha que em um determinado sistema rr 030 Em qual dos dois arranjos acima estes íons seriam mais estáveis Justifique sua resposta Resposta Este exercício é um cálculo empírico da regra dos raios para estruturas de NaCl e ZnS Os valores obtidos devem ser bastante próximos aos apresentados na aula número 2 sobre Ligação Iônica Tabela 3 slide 35 10 Represente todas as estruturas de ressonância para os ânions carbonato CO32 e sulfato SO42 explicando qual deve ser a estrutura eletrônica mais estável para cada um desses ânions Exercício sem resposta numérica com construção de fórmulas eletrônicas e cálculos de cargas formais 11 Monte as estruturas de Lewis para o ânion nitrato NO3 e demonstre qual é a estrutura canônica que mais contribui para a estrutura real deste íon Exercício sem resposta numérica com construção de fórmulas eletrônicas e cálculos de cargas formais 12 Sugira as geometrias moleculares para as espécies químicas SO2 CS2 ClF3 COCl2 XeF5 e NO2 Faça os desenhos correspondentes a cada uma das geometrias moleculares e inclua possíveis formas de ressonância Exercício sem resposta numérica com construção de fórmulas eletrônicas e cálculos de cargas formais 13 Preveja a polaridade das seguintes moleculas mostrando todos os vetores momento dipolo assim como a sua soma vetorial a CH4 b PCl5 c SF6 d XeF4 e NH3 f SF4 g NH4 14 Resultados experimentais indicam que a espécie B2 é paramagnética Seria essa informação suficiente para que se decida a respeito da energia relativa dos OMs σ e π desta molécula Exercício sem resposta numérica com construção de diagrama de orbitais moleculares 15 Calcule a ordem de ligação para a espécie He2 O que pode ser inferido sobre sua estabilidade Exercício sem resposta numérica com construção de diagrama de orbitais moleculares 16 Escreva a fórmula de Lewis para a molécula de oxigênio Qual é a ordem de ligação Quantos pares de elétrons não ligantes estão presentes Quantos elétrons desemparelhados Compare esses resultados com aqueles fornecidos pela Teoria dos Orbitais Moleculares TOM Exercício sem resposta numérica com construção de fórmula eletrônica e diagrama de orbitais moleculares 17 Considere a tabela abaixo que relaciona algumas espécies e seus comprimentos de ligação oxigêniooxigênio Exercício sem resposta numérica com construção de diagrama de orbitais moleculares espécie O22 O2 O2 O22 dpm 112 121 126 149 a Explique por que os comprimentos de ligação aumentam da esquerda para a direita b Qual a espécie tem a menor energia de ionização Qual tem a maior Explique sua resposta 18 Caracterize o comportamento magnético das moléculas diatômicas homonucleares dos elementos do 2o período da Tabela Periódica 19 A figura abaixo representa a diferença de energia gap de energia entre os orbitais s e p dos elementos do 2o período da Tabela Periódica Discorra sobre a mistura sp e sobre sua consequência na construção dos diagramas de moleculares para as respectivas moléculas diatômicas homonucleares Exercício sem resposta numérica com construção de diagrama de orbitais moleculares
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Lista de exercícios Ligação iônica e covalente Disciplina Elementos de Química VI Professor Dr Lippy Faria Marques 1 Represente a fórmula eletrônica estruturas de Lewis para os seguintes compostos a CsCl b BaF2 c MgI2 d Al2S3 2 Represente a fórmula eletrônica estruturas de Lewis para os seguintes compostos a PH3 b H2S c SiCl4 d PCl5 e SF6 f BF4 3 Dos compostos listados acima Exercício 2 quais deles violam a chamada Regra do Octeto Explique em detalhes 4 Calcule a energia de interação eletrostática em kJ mol1 entre 1 mol de pares de íons gasosos de CsF Dados e carga do elétron 16 x 1019 C ε0 constante dielétrica no vácuo 885 x 1012 C2 J1m1 r separação entre os íons 235 x 1010 m número de Avogadro 602 x 1023 Resposta 590 kJ mol1 5 Considere o composto hipotético CaOs a Calcule a sua energia de rede Suponha uma estrutura do NaCl e uma distância internuclear de 2405 pm Resposta 8833 kJ mol1 OBS os respectivos dados sobre a estrutura do cloreto de sódio podem ser encontrados na Aula 1 sobre Ligação Iônica b Calcule a entalpia padrão de formação utilizando a resposta do item anterior e os dados termoquímicos que forem necessários Parece razoável o valor obtido Resposta 72 kJ mol1 c Compare o Hf calculado com o valor experimental de 6351 kJ mol1 Seria razoável a formulação CaO Resposta a ser interpretada com base nos itens b e c Dados termodinâmicos HatCag 1782 kJmol HdisO2g 2492 kJmol 1ª EI Cag 5900 kJmol 1 AEOg 1411 kJmol e Hrede 8835 kJmol 6 Com relação aos compostos iônicos responda a Por que são maus condutores de eletricidade no estado sólido mas bom condutores quando dissolvidos b Por que não se dissolvem em solventes que têm momento dipolar elétrico igual a zero c Por que sua solubilidade diminui à medida que a energia de rede tornase mais exotérmica Exercício não numérico com respostas a serem elaboradas pelo aluno 7 O gráfico abaixo exibe a magnitude da energia de rede Lattice energy U dada em kJ mol1 para os fluoretos cloretos brometos e iodetos de lítio sódio e potássio Explique DETALHADAMENTE o comportamento da energia de rede mostrada neste gráfico Exercício não numérico com respostas a serem elaboradas pelo aluno através da análise gráfica 8 Considere o composto CsF2s em que estaria presente o íon Cs2 a Calcule a sua energia de rede Suponha a estrutura da fluorita e uma distância internuclear de 278 Å Resposta 23021 kJ mol1 b Considerando o valor obtido para a energia de rede do CsF2 é possível prever a existência deste sólido iônico Justifique sua resposta Resposta interpretativa c Através do ciclo de BornHaber qual a entalpia padrão de formação para este composto Resposta 72 kJ mol1 d A julgar pelo valor de HfCsF2 obtido esse composto se apresenta estável Justifique sua resposta Resposta interpretativa Dados termodinâmicos HatCsg 761 kJmol HdisF2g 79 kJmol 1ª EI Csg 3760 kJmol 2ª EI Csg 24200 kJmol 1 AEFg 328 kJmol e HredeCsg 23021 kJmol Número de Avogadro 6022 x 1023 mol1 Carga do elétron 1602 x 1019 C Constante de Madelung fluorita 174756 Valores dos expoentes de Born n 9 Considere dois arranjos bidimensionais de íons representados por circunferências desenhadas numa folha de papel milimetrado como descrito a seguir 5 circunferências tangentes veja aula número 2 de Ligação Iônica slide 34 3 circunferências mutuamente tangentes e de mesmo raio no espaço entre elas uma 4a circunferência que tangencie as outras três a Em cada arranjo meça os raios das circunferências e calcule o quociente do menor pelo maior Que representam estes quocientes b Suponha que em um determinado sistema rr 030 Em qual dos dois arranjos acima estes íons seriam mais estáveis Justifique sua resposta Resposta Este exercício é um cálculo empírico da regra dos raios para estruturas de NaCl e ZnS Os valores obtidos devem ser bastante próximos aos apresentados na aula número 2 sobre Ligação Iônica Tabela 3 slide 35 10 Represente todas as estruturas de ressonância para os ânions carbonato CO32 e sulfato SO42 explicando qual deve ser a estrutura eletrônica mais estável para cada um desses ânions Exercício sem resposta numérica com construção de fórmulas eletrônicas e cálculos de cargas formais 11 Monte as estruturas de Lewis para o ânion nitrato NO3 e demonstre qual é a estrutura canônica que mais contribui para a estrutura real deste íon Exercício sem resposta numérica com construção de fórmulas eletrônicas e cálculos de cargas formais 12 Sugira as geometrias moleculares para as espécies químicas SO2 CS2 ClF3 COCl2 XeF5 e NO2 Faça os desenhos correspondentes a cada uma das geometrias moleculares e inclua possíveis formas de ressonância Exercício sem resposta numérica com construção de fórmulas eletrônicas e cálculos de cargas formais 13 Preveja a polaridade das seguintes moleculas mostrando todos os vetores momento dipolo assim como a sua soma vetorial a CH4 b PCl5 c SF6 d XeF4 e NH3 f SF4 g NH4 14 Resultados experimentais indicam que a espécie B2 é paramagnética Seria essa informação suficiente para que se decida a respeito da energia relativa dos OMs σ e π desta molécula Exercício sem resposta numérica com construção de diagrama de orbitais moleculares 15 Calcule a ordem de ligação para a espécie He2 O que pode ser inferido sobre sua estabilidade Exercício sem resposta numérica com construção de diagrama de orbitais moleculares 16 Escreva a fórmula de Lewis para a molécula de oxigênio Qual é a ordem de ligação Quantos pares de elétrons não ligantes estão presentes Quantos elétrons desemparelhados Compare esses resultados com aqueles fornecidos pela Teoria dos Orbitais Moleculares TOM Exercício sem resposta numérica com construção de fórmula eletrônica e diagrama de orbitais moleculares 17 Considere a tabela abaixo que relaciona algumas espécies e seus comprimentos de ligação oxigêniooxigênio Exercício sem resposta numérica com construção de diagrama de orbitais moleculares espécie O22 O2 O2 O22 dpm 112 121 126 149 a Explique por que os comprimentos de ligação aumentam da esquerda para a direita b Qual a espécie tem a menor energia de ionização Qual tem a maior Explique sua resposta 18 Caracterize o comportamento magnético das moléculas diatômicas homonucleares dos elementos do 2o período da Tabela Periódica 19 A figura abaixo representa a diferença de energia gap de energia entre os orbitais s e p dos elementos do 2o período da Tabela Periódica Discorra sobre a mistura sp e sobre sua consequência na construção dos diagramas de moleculares para as respectivas moléculas diatômicas homonucleares Exercício sem resposta numérica com construção de diagrama de orbitais moleculares