A06 | LIGAÇÕES IÔNICAS 01. (Fuvest 2019) O tricloreto de nitrogênio 3(NC ), ou tricloramina, é um composto de aparência oleosa

muito perigoso quando puro, pois se decompõe explosivamente formando 2N e 2C . Ele era utilizado, até sua proibição na década de 1940, para o branqueamento de farinhas comerciais, no chamado Processo Agene®. Atualmente, é conhecido como um dos subprodutos tóxicos indesejáveis formados no processo de desinfecção de piscinas. Ele se forma, por exemplo, pela reação do cloro usado nas piscinas com ureia proveniente da urina de nadadores que as utilizam. Pede-se: a) Represente a molécula do 3NC utilizando fórmula de Lewis. b) Escreva a equação balanceada para a decomposição do 3NC em 2N e 2C . Qual é o número de

oxidação do nitrogênio no reagente e no produto? c) Calcule a entalpia da reação de decomposição do 3NC , considerando os valores de energia de ligação

fornecidos. A reação é endotérmica ou exotérmica? Demonstre seus cálculos e justifique sua resposta. Note e adote:

Ligação Energia de

ligação (kJ mol) N N 940

C C 240 N C 200

Elétrons na camada de valência: N (Grupo 15) 5; C (Grupo 17) 7.

02. (Fuvest 2019) A reação de água com ácido clorídrico produz o ânion cloreto e o cátion hidrônio. A

estrutura que representa corretamente o cátion hidrônio é a)

b) c)

d)

e)

03. (Fuvest 2016) Existem vários modelos para explicar as diferentes propriedades das substâncias químicas,

em termos de suas estruturas submicroscópicas. Considere os seguintes modelos: I. moléculas se movendo livremente; II. íons positivos imersos em um “mar” de elétrons deslocalizados; III. íons positivos e negativos formando uma grande rede cristalina tridimensional. Assinale a alternativa que apresenta substâncias que exemplificam, respectivamente, cada um desses modelos. I II III a) gás nitrogênio ferro sólido cloreto de sódio sólido b) água líquida iodo sólido cloreto de sódio sólido c) gás nitrogênio cloreto de sódio sólido iodo sólido d) água líquida ferro sólido diamante sólido e) gás metano água líquida diamante sólido

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04. (Fuvest 2012) Em cadeias carbônicas, dois átomos de carbono podem formar ligação simples (C–C), dupla (C=C) ou tripla (C C). Considere que, para uma ligação simples, a distância média de ligação entre os dois átomos de carbono é de 0,154 nm, e a energia média de ligação é de 348 kJ/mol. Assim sendo, a distância média de ligação (d) e a energia média de ligação (E), associadas à ligação dupla (C=C), devem ser, respectivamente, a) d < 0,154 nm e E > 348 kJ/mol. b) d < 0,154 nm e E < 348 kJ/mol. c) d = 0,154 nm e E = 348 kJ/mol. d) d > 0,154 nm e E < 348 kJ/mol. e) d > 0,154 nm e E > 348 kJ/mol.

05. (Fuvest 2011) A figura abaixo traz um modelo da estrutura microscópica de determinada substância no

estado sólido, estendendo-se pelas três dimensões do espaço. Nesse modelo, cada esfera representa um átomo e cada bastão, uma ligação química entre dois átomos.

A substância representada por esse modelo tridimensional pode ser a) sílica, (SiO2)n. b) diamante, C. c) cloreto de sódio, NaCℓ. d) zinco metálico, Zn. e) celulose, (C6H10O5)n.

06. (Fuvest 2007) A figura mostra modelos de algumas moléculas com ligações covalentes entre seus átomos.

Analise a polaridade dessas moléculas, sabendo que tal propriedade depende da - diferença de eletronegatividade entre os átomos que estão diretamente ligados. (Nas moléculas apresentadas, átomos de elementos diferentes têm eletronegatividades diferentes.) - forma geométrica das moléculas. (Observação: Eletronegatividade é a capacidade de um átomo para atrair os elétrons da ligação covalente.) Dentre essas moléculas, pode-se afirmar que são polares apenas a) A e B b) A e C c) A, C e D d) B, C e D e) C e D

07. (Fuvest 1998) Têm-se amostras de três sólidos brancos A, B e C. Sabe-se que devem ser naftaleno,

nitrato de sódio e ácido benzoico, não necessariamente nessa ordem. Para se identificar cada uma delas, determinaram-se algumas propriedades, as quais estão indicadas na tabela a diante:

A B C

Temperatura de fusão / °C

306 80 122

solubilidade em água

muito solúvel

praticamente insolúvel

um pouco solúvel

Exercícios Complementares

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Esses dados indicam que A, B e C devem ser, respectivamente, a) ácido benzoico, nitrato de sódio e naftaleno. b) ácido benzoico, naftaleno e nitrato de sódio. c) naftaleno, nitrato de sódio e ácido benzoico. d) nitrato de sódio, ácido benzoico e naftaleno. e) nitrato de sódio, naftaleno e ácido benzoico.

08. (Ime 2020) A azitromicina é um potente antibiótico comercial. Sua estrutura molecular está mostrada

abaixo:

Considerando a estrutura acima, são feitas as seguintes afirmações: I. Existem 2 átomos com hibridização 2sp . II. A molécula possui 18 carbonos quirais. III. Éster, amina e éter são funções orgânicas encontradas na molécula. Com base na análise das afirmações acima, assinale a opção correta: a) Há apenas uma afirmação verdadeira. b) Apenas as afirmações I e II são verdadeiras. c) Apenas as afirmações I e III são verdadeiras. d) Apenas as afirmações II e III são verdadeiras. e) Todas as afirmações são verdadeiras.

09. (Ime 2018) Assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, a estrutura do íon 4IC e o tipo de

hibridização de seu átomo central.

a) III, 3sp b) I, 3sp d c) II, 3 2sp d d) IV, 3sp e) III, 3sp d

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10. (Ime 2017) As moléculas 4OF , 4F e 5F apresentam, respectivamente, formas geométricas que se aproximam das figuras (1), (2) e (3), mostradas a seguir, no modelo de bola e palito:

Sabendo-se que " ", " " e " " representam elementos da tabela periódica, assinale a alternativa correta que indica, na sequência, as possíveis identidades destes elementos:

a) Br, Te, Sb b) As, Sn, Sb c) Se, Sb, C d) Xe, S, P e) Bi, Pb, As

11. (Uerj 2018) Apesar de apresentarem propriedades químicas distintas, os elementos flúor, neônio e sódio

possuem números atômicos próximos, conforme destacado a seguir.

9F 10Ne 11Na Dentre esses elementos, nomeie o que apresenta maior estabilidade em relação à regra do octeto e indique o símbolo daquele cujos átomos têm o maior número de camadas eletrônicas. Em seguida, nomeie a ligação interatômica formada entre Na e F e apresente a fórmula química do composto resultante dessa ligação.

12. (Uerj 2018) Com os símbolos dos vários elementos químicos conhecidos, é possível formar palavras.

Considere que uma empresa, utilizando uma sequência de cinco símbolos de elementos químicos, criou um logotipo para divulgar a marca de seu produto. Observe:

C Ho Co La Te

A partir do logotipo e com base na tabela periódica, identifique o símbolo do metal de transição interna que apresenta menor número atômico. Em seguida, nomeie o elemento de maior energia de ionização do grupo do telúrio. Ainda considerando o logotipo, classifique, quanto à polaridade, o tipo de ligação formada entre o elemento de maior eletronegatividade e o hidrogênio. Classifique, também, o tipo de geometria do composto de menor massa molar formado por esses dois elementos. Dado:

Exercícios Complementares

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13. (Uerj 2016) Em algumas indústrias, a fumaça produzida pelo processo de queima de combustíveis fósseis

contém a mistura dos seguintes gases residuais: 2 2 2 2CO , CO, SO , N e O . Nomeie o 2CO , indique a geometria molecular do 2SO e escreva a fórmula do óxido neutro. Em seguida, escreva o símbolo do elemento químico que compõe um dos gases residuais, sabendo que esse elemento pertence ao grupo 15 da tabela de classificação periódica.

14. (Uerj 2015) Para fabricar um dispositivo condutor de eletricidade, uma empresa dispõe dos materiais

apresentados na tabela abaixo:

Material Composição química

I C II S III As IV Fe

Sabe-se que a condutividade elétrica de um sólido depende do tipo de ligação interatômica existente em sua estrutura. Nos átomos que realizam ligação metálica, os elétrons livres são os responsáveis por essa propriedade. Assim, o material mais eficiente para a fabricação do dispositivo é representado pelo seguinte número: a) I b) II c) III d) IV

15. (Uerj 2015) Um processo industrial é realizado com o emprego de uma solução aquosa. Quanto maior a

temperatura de ebulição da solução empregada, maior a eficiência do processo. Admita que uma empresa disponha de duas soluções aquosas, uma de fluoreto de potássio e outra de metanal, ambas na concentração de 10,1 mol L . Identifique a solução disponível mais eficiente, a ser utilizada, justificando sua resposta. Em seguida, apresente a fórmula estrutural plana do metanal e nomeie sua geometria molecular.

16. (Uerj 2014) Um nanotubo é uma estrutura cilíndrica microscópica formada apenas por átomos de carbono

com hibridação sp2. O esquema abaixo representa um corte lateral de um nanotubo. Cada esfera corresponde ao núcleo de um átomo e cada traço a uma ligação entre carbonos. Não estão indicadas no esquema as ligações do tipo pi.

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O número de ligações duplas realizadas por átomo em um nanotubo corresponde a: a) 1 b) 2 c) 3 d) 4

17. (Uerj 2010) A nanotecnologia surgiu na segunda metade do século XX, possibilitando estimar o tamanho

de moléculas e o comprimento de ligações químicas em nanômetros (nm), sendo 1 nm igual a 10-9 m. A tabela a seguir apresenta os comprimentos das ligações químicas presentes na molécula do cis-1,2-dicloroeteno:

Ligação

Comprimento(nm)

C – H 0,107 C = C 0,136

C – C 0,176 Admita que: • os núcleos atômicos têm dimensões desprezíveis; • os comprimentos das ligações correspondem à distância entre os núcleos. A distância, em nanômetros, entre os dois núcleos de hidrogênio na molécula do cis-1,2-dicloroeteno equivale a: a) 0,214 b) 0,243 c) 0,272 d) 0,283

18. (Pucsp 2008) Dado: 121pm 1 10 m.

Considere as estruturas dos hidrocarbonetos

A alternativa que representa os comprimentos de ligação (distância internuclear) entre os carbonos em cada uma das substâncias e a ligação C H destacada é C C C C C C C H

a) 154pm 134pm 121pm 110pm b) 121pm 134pm 154pm 110pm c) 121pm 134pm 110pm 154pm d) 110pm 154pm 121pm 134pm e) 110pm 121pm 154pm 134pm

Exercícios Complementares

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19. (Pucsp 2007) Sabendo-se que: - a amônia 3(NH ) é constituída por moléculas polares e apresenta boa solubilidade em água. - o diclorometano 2 2(CH C ) não possui isômeros. Sua molécula apresenta polaridade, devido à sua geometria e à alta eletronegatividade do elemento C . - o dissulfeto de carbono 2(CS ) é um solvente apolar de baixa temperatura de ebulição. As fórmulas estruturais que melhor representam essas três substâncias são, respectivamente,

a)

b)

c)

d)

e) 20. (Pucsp 2002) Analise as propriedades físicas na tabela a seguir:

Segundo os modelos de ligação química, A, B, C e D podem ser classificados, respectivamente, como, a) composto iônico, metal, substância molecular, metal. b) metal, composto iônico, composto iônico, substância molecular. c) composto iônico, substância molecular, metal, metal. d) substância molecular, composto iônico, composto iônico, metal. e) composto iônico, substância molecular, metal, composto iônico.

Gabarito: 01.

a) Representação da molécula do 3NC utilizando fórmula de Lewis (N com 5 elétrons de valência e C com 7 elétrons de valência); estabilização com 8 elétrons de valência:

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b) Equação balanceada para a decomposição do 3NC em 2N e 2C : 3 2 22NC 1N + 3C .

3 2 2

3x 1 1 1

2y y

2NC 1N + 3CNC N C C C

x 1 1 1 0x 3Nox(N) no reagente 3N N N

y y 0y 0Nox(N) no produto 0

c) Cálculo da entalpia da reação de decomposição do 3NC :

"Quebra ( )" "Forma ( )"

3 2 2

940 kJ200 kJ 240 kJ

3

2NC 1N + 3C

2 3 N C N N 3 C C

H 6 200 kJ 940 kJ 3 240 kJH 460 kJ (para 2 mols de NC )H 230 kJ (entalpia de reaç

ão de decomposição molar)

A reação é exotérmica, pois H 0.

01. A

2 3HC H O H O C O cátion hidrônio 3(H O ) pode ser representado por:

03. A

Análise dos modelos: [I] Moléculas se movendo livremente: estado gasoso. [II] Íons positivos imersos em um “mar” de elétrons deslocalizados: ligação metálica. [III] Íons positivos e negativos formando uma grande rede cristalina tridimensional: ligação iônica. Conclusão: [I] Gás nitrogênio 2(N ). [II] Ferro sólido (Fe). [III] Cloreto de sódio sólido (NaC ).

04. A

Teremos a seguinte ordem, entre os comprimentos de ligação: d (C C) < d (C=C) < d (C–C) (0,154 nm) Com o surgimento da ligação pi (presente na dupla e na tripla ligação) menor será a distância entre os átomos de carbono e maior a energia necessária para romper a ligação. Energia (C C) > Energia (C=C) > Energia (C–C) (348 kJ/mol)

Exercícios Complementares

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05. A A substância representada por esse modelo tridimensional pode ser sílica, (SiO2)n, pois o silício pode fazer quatro ligações covalentes e o oxigênio duas, formando um encadeamento.

06. E 07. E 08.

[E] [I] Correta. Existem 2 átomos com hibridização 2sp . Observe o grupo carbonila (C O), nele tanto o carbono como o oxigênio apresentam hibridização 2sp .

2 2 2

C O C Oligação (par isolado) (par isolado) ligação

sp sp sp p

[II] Correta. A molécula possui 18 carbonos quirais ou assimétricos (átomos de carbono ligados a quatro ligantes diferentes entre si).

10

[III] Correta. Éster, amina e éter são funções orgânicas encontradas na molécula.

09. B

Hibridização do átomo central do composto I (dois elétrons não ligantes e quatro elétrons compartilhados): 3sp d .

2 elétrons

nãocompartilhados

1 2 3 1 2 3 4 5s p p p d d d d d

Então,

3 3 3 3 3sp d sp d sp d sp d sp d

10. D

Percebe-se pela geometria apresentada, que: (1) A hibridização de é 3 2sp d .

2 2 6 2 6 2 10 6 2 10 6Xe (Z 54) : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p Xe (camada de valência):

Hibridização:

Exercícios Complementares

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Geometria: pirâmide de base quadrada (2) A hibridização de é 3sp d.

2 2 6 2 4 0S (Z 16) :1s 2s 2p 3s 3p 3d S (camada de valência):

Hibridização:

Geometria: gangorra. (3) Bipirâmide de base triangular: a hibridização de é 3sp d.

2 2 6 2 3 0P (Z 15):1s 2s 2p 3s 3p 3d P (camada de valência):

Hibridização:

Geometria: bipirâmide de base triangular.

11. O elemento que apresenta maior estabilidade em relação à regra do octeto é o neônio 10Ne .

2 2 610Ne : 1s 2s 2p O símbolo do elemento cujos átomos têm o maior número de camadas eletrônicas é o sódio, cujo símbolo é Na.

2 2 59

K L2 2 6

10K L

2 2 6 111

K ML

F : 1s 2s 2p Duas camadas.

Ne : 1s 2s 2p Duas camadas.

Na: 1s 2s 2p 3s Três camadas.

Ligação interatômica formada entre Na e F : ligação iônica.

2 2 6 1 2 2 611 11

2 2 5 2 2 69 9 Fórmula

químicado composto

resul tan te

Na: 1s 2s 2p 3s Na : 1s 2s 2pNa F NaF

F : 1s 2s 2p F : 1s 2s 2p

12

12. A partir da localização dos símbolos na tabela periódica, vem:

C O Co Te

La Ce Ho

O metal de transição interna que apresenta menor número atômico é o lantânio Z 57 , seu símbolo é La.

Observação: alguns autores consideram o cério Ce; Z 58 como o primeiro elemento de transição interna (elemento químico que apresenta um orbital f incompleto), por isso, também poderia ser aceito como resposta. O elemento de maior energia de ionização do grupo do telúrio é o oxigênio O , pois possui o menor raio atômico. Considerando os elementos do logotipo, o elemento carbono C apresenta a maior eletronegatividade. O

carbono C se liga ao hidrogênio H por ligação covalente polar C H . Composto de menor massa molar formado por carbono C e hidrogênio 4H : CH . Tipo de geometria: tetraédrica.

13. 2CO : dióxido de carbono ou anidrido ("gás carbônico). Geometria molecular do 2SO : angular.

Fórmula do óxido neutro; monóxido de carbono (não reage com ácidos ou bases, nem com água): CO. O nitrogênio, símbolo N, compõe um dos gases residuais, sabendo que esse elemento pertence ao grupo 15 ou VA da tabela de classificação periódica (décima quinta coluna).

14. D

O material mais eficiente para a fabricação do dispositivo é o ferro, pois faz ligações metálicas que apresentam elétrons livres.

Exercícios Complementares

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15. A solução disponível mais eficiente é aquela que contém fluoreto de potássio, pois nesse caso o número de partículas é maior (2 mols para 1 mol de sal) e consequentemente apresenta a maior temperatura de ebulição devido ao efeito coligativo.

água

2 0,1 mol de partículas

água2 2

0,1 mol de partículas

KF K F

H CO H CO

Fórmula estrutural plana do metanal e sua geometria:

16. A

Na hibridização sp2, teremos uma ligação dupla (1 sigma e outra pi) e duas simples (sigmas) por átomo de carbono:

17. B

Teremos:

18. A

As ligações sigma ( ) e pi ( ) presentes nos compostos são as seguintes:

Devido a interpenetração dos orbitais percebemos que ocorre um encurtamento no comprimento das ligações covalentes, pois quanto maior a fusão de orbitais maior a aproximação dos núcleos. Comparando os comprimentos de ligação: Ligação simples > Ligação dupla > Ligação tripla Concluímos que: 154pm 134pm 121pm 110pm. A ligação C H é menor do que a C C, pois o hidrogênio tem o raio menor do que o carbono.

19. B

De acordo com a teoria da repulsão das nuvens eletrônicas, as fórmulas estruturais que melhor representam a amônia, o diclorometano e o dissulfeto de carbono são dadas na alternativa [B].

20. E