CAPTULO 1 ESTRUTURA ATMICA 55

Veremos as conseqncias da polarizabilidade quando considerarmos a natureza das li-gaes na Seo 2.2, mas vale a pena antecipar aqui que uma polarizao muito intensa leva covalncia. As regras de Fajan evidenciam os fatores que afetam a polarizao:

Ctions pequenos e com carga elevada possuem grande capacidade polarizadora. nions grandes e com carga elevada so facilmente polarizados. Ctions que no possuem uma confi gurao de gs nobre so facilmente polariz- veis.

A ltima regra particularmente importante para os elementos do bloco d.

Exemplo 1.10 Identi cando espcies polarizveis

Qual deve ser o on mais polarizvel, F ou I?

Resposta Um on F pequeno e unicamente carregado. O on I tem a mesma carga mas grande. Portanto, o on I provavelmente o mais polarizvel.

Teste sua compreenso 1.10 Qual deve ser o on mais polarizante, Na+ ou Cs+?

P. A. Cox, Introduction to quantum theory and atomic structure. Oxford University Press (1966). Uma introduo ao assunto.P. Atkins and J. de Paula, Physical chemistry. Oxford University Press and W. H. Freeman & Co. (2006). Os Captulos 8 e 9 apresentam a teoria quntica e a estrutura atmica.J. Emsley, Natures building blocks. Oxford University Press (2003). Uma interessante apresentao dos elementos.D. M. P. Mingos, Essential trends in inorganic chemistry. Oxford University Press (1998). Inclui uma discusso detalhada das importantes tendncias horizontais, verticais e diagonais nas propriedades atmicas

P. A. Cox, The elements: their origin, abundance, and distribution.Oxford University Press (1989). Examina a origem dos elementos, os fatores que controlam as suas abundncias bastante diferentes e suas distribuies na Terra, sistema solar e no universo.J. A. Cleverty and N. G. Connelly, Nomenclature of inorganic chemistry II. Recommendations. Royal Society of Chemistry (2001). Este livro resume as convenes para a tabela peridica e para as substncias inorgnicas. conhecido pelo apelido de Livro vermelho em razo da cor da sua capa.

LEITURA COMPLEMENTAR

1.1 Escreva as equaes balanceadas para as seguintes reaes nucleares (indique a liberao de excesso de energia como um fton de radiao eletromagntica, ): (a) 14N + 4He para produzir 17O; (b) 12C + p para produzir 13N; (c) 14N + n para produzir 3H e 12C. (Esta ltima reao produz uma concentrao de estado estacionrio de 3H radioativo na atmosfera superior.)1.2 Uma possvel fonte de nutrons para o processo de captura de nu-trons mencionado no texto a reao do 22Ne com partculas para formar 25Mg e nutrons. Escreva a equao balanceada para esta reao nuclear.1.3 Sem consultar material de referncia, desenhe a tabela peridica com os nmeros dos grupos e dos perodos e identifi que os blocos s, p e d. Indique o maior nmero de elementos que voc conseguir. ( medida que voc avana em seus estudos de qumica inorgnica, voc ir apren-dendo as posies de todos os elementos dos blocos s, p e d, associando suas posies na tabela peridica com suas propriedades qumicas.)1.4 Como se compara a energia de um on He+ no estado fundamental com a do on Be3+?1.5 A energia de ionizao do H 13,6 eV. Qual a diferena de energia entre os nveis n = 1 e n = 6?1.6 Calcule o nmero de onda ( ) e o comprimento de onda da primeira transio na regio visvel do espectro atmico do hidrognio.

1.7 Qual a relao dos possveis nmeros qunticos do momento angu-lar com o nmero quntico principal?1.8 Quantos orbitais existem numa camada de nmero quntico prin-cipal n? (Sugesto: comece com n = 1, 2 e 3 e veja se voc reconhece o padro.)1.9 Complete a seguinte tabela:

n l mlNomedo orbital

Nmerode orbitais

2 2p3 2

4s4 +3, +2,, 3

1.10 Use esboos dos orbitais 2s e 2p para mostrar a diferena entre: (a) funo de onda radial, (b) funo distribuio radial e (c) funo de onda angular.1.11 Compare a primeira energia de ionizao do clcio com a do zinco. Explique a diferena em termos do balano entre a blindagem com o au-mento do nmero de eltrons d e o efeito do aumento da carga nuclear.1.12 Compare as primeiras energias de ionizao do estrncio, brio e rdio. Relacione a irregularidade com a contrao dos lantandeos.

EXERCCIOS

56 PARTE 1 FUNDAMENTOS

1.13 As segundas energias de ionizao de alguns elementos do quarto perodo so:

Ca Sc Ti V Cr Mn1145 1235 1310 1365 1592 1509 kJ mol1

Identifi que o orbital em que ocorre a ionizao e explique a tendncia nos valores.1.14 D as confi guraes eletrnicas do estado fundamental de (a) C, (b) F, (c) Ca, (d) Ga3+, (e) Bi, (f) Pb2+.1.15 D as confi guraes eletrnicas do estado fundamental de (a) Sc, (b) V3+, (c) Mn2+, (d) Cr2+, (e) Co3+, (f) Cr6+, (g) Cu e (h) Gd3+.1.16 D as confi guraes eletrnicas do estado fundamental de (a) W, (b) Rh3+, (c) Eu3+, (d) Eu2+, (e) V5+, (f) Mo4+.1.17 Identifi que os elementos que tm as seguintes confi guraes ele-trnicas: (a) [Ne]3s23p4, (b) [Kr]5s2, (c) [Ar]4s23d3, (d) [Kr]5s24d5, (e) [Kr]5s24d105p1, (f) [Xe]6s24f6.

1.18 Explique as tendncias, elemento por elemento, ao longo do tercei-ro perodo para: (a) energia de ionizao, (b) afi nidade eletrnica e (c) eletronegatividade.1.19 Explique por que dois elementos do Grupo 5, nibio (Perodo 5) e tntalo (Perodo 6), possuem o mesmo raio atmico.1.20 Discuta a tendncia nas eletronegatividades ao longo do segundo perodo, do ltio ao fl or. Voc seria capaz de explicar, em detalhes, a tendncia na energia de ionizao?1.21 Identifi que os orbitais de fronteira do tomo de Be.1.22 Compare as tendncias gerais na energia de ionizao, raio atmico e eletronegatividade. Justifi que os paralelismos.

1.1 Mostre que um tomo com a confi gurao eletrnica ns2np6 possui simetria esfrica. O mesmo ser verdade para um tomo com confi gura-o ns2np3?1.2 De acordo com a interpretao de Born, a probabilidade de se en-contrar um eltron em um elemento de volume d proporcional a 2d. (a) Qual a localizao mais provvel de um eltron em um tomo de H no estado fundamental? (b) Qual a sua distncia mais provvel do ncleo e por que esta diferente? (c) Qual a distncia mais provvel de um eltron 2s em relao ao ncleo?1.3 As energias de ionizao do rubdio e da prata so, respectivamente, 4,18 e 7,57 eV. Calcule as energias de ionizao de um tomo de H com seu eltron nos mesmos orbitais destes dois tomos e explique as dife-renas entre os valores.1.4 Quando uma radiao de 58,4 nm de uma lmpada de descarga de hlio dirigida para uma amostra de criptnio, eltrons so expulsos com uma velocidade de 1,59 106 m s1. A mesma radiao expulsa eltrons de tomos de rubdio com uma velocidade de 2,45 106 m s1. Quais so as energias de ionizao (em eV) dos dois elementos?1.5 Discorra sobre as primeiras e as mais modernas propostas de cons-truo da tabela peridica. Voc deve considerar as tentativas de arranjar os elementos em hlices e cones, assim como as superfcies bidimensio-nais mais prticas. Quais so, em sua opinio, as vantagens e desvanta-gens desses vrios arranjos?1.6 A deciso sobre quais elementos pertencem ao bloco f tem sido um assunto controverso. Uma determinada posio foi defendida por W.B. Jensen (J. Chem. Educ. 1982, 59, 635). Resuma a controvrsia e os argu-mentos de Jensen.1.7 A abundncia natural de elementos adjacentes na tabela peridica, geralmente, difere por um fator de dez ou mais. Explique este fenmeno.1.8 Equilibre a seguinte reao nuclear:

1.9 Explique como voc determinaria se a reao nuclear do Problema 1.8 libera energia ou no, se voc tivesse acesso a dados tabelados.1.10 Considere o processo de blindagem em tomos, usando o Be como um exemplo. O que est sendo blindado? Do que blindado? O que est blindando?1.11 Em geral, as energias de ionizao aumentam ao longo do perodo da esquerda para a direita. Explique por que a segunda energia de ioniza-o do cromo maior, e no inferior, do que a do mangans.1.12 Desenhe as projees de dois orbitais d, no plano xy, como proje-es planas no plano do papel. Rotule cada desenho com a respectiva funo matemtica e atribua um rtulo de dois smbolos ou que use um par de eixos cartesianos. Indique, de forma apropriada, os lbulos dos orbitais com os sinais + (positivo) e (negativo).1.13 Em 1999, apareceram, na literatura cientfi ca, diversos artigos alegando que os orbitais d do Cu2O haviam sido observados experimen-talmente. Em seu artigo Ser que orbitais foram realmente observados (J. Chem. Educ. 2000, 77, 1494), Eric Scerri discute essas alegaes e tambm se orbitais podem ser observados fi sicamente. Faa um breve resumo desses argumentos.1.14 Em pocas diferentes, duas propostas foram sugeridas para que os seguintes elementos sejam includos no Grupo 3: (a) Sc, Y, La, Ac; (b) Sc, Y, Lu, Lr. Uma vez que o raio inico infl uencia fortemente as propriedades qumicas dos elementos metlicos, pode-se pensar que ele poderia ser usado como um critrio para o arranjo peridico desses ele-mentos. Usando este critrio, descreva qual dessas seqncias deve ser a preferida.1.15 No artigo Energias de ionizao de tomos e molculas (P. F. Lang and B. C. Smith, J. Chem. Educ. 2003, 80, 938), os autores discu-tem as aparentes irregularidades nas primeiras e segundas energias de ionizao dos elementos dos blocos d e f. Decreva como essas inconsis-tncias so justifi cadas.

PROBLEMAS