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APRESENTAÇÃO

Este módulo faz parte da coleção intitulada MATERIAL MODULAR, destinada às três

séries do Ensino Médio e produzida para atender às necessidades das diferentes rea-

lidades brasileiras. Por meio dessa coleção, o professor pode escolher a sequência que

melhor se encaixa à organização curricular de sua escola.

A metodologia de trabalho dos Modulares auxilia os alunos na construção de argumen-

tações; possibilita o diálogo com outras áreas do conhecimento; desenvolve as capaci-

dades de raciocínio, de resolução de problemas e de comunicação, bem como o espírito

crítico e a criatividade. Além disso, trabalha com diferentes gêneros textuais (poemas,

histórias em quadrinhos, obras de arte, gráficos, tabelas, reportagens, etc.), a fim de

dinamizar o processo educativo, assim como aborda temas contemporâneos com o ob-

jetivo de subsidiar e ampliar a compreensão dos assuntos mais debatidos na atualidade.

As atividades propostas priorizam a análise, a avaliação e o posicionamento perante

situações sistematizadas, assim como aplicam conhecimentos relativos aos conteúdos

privilegiados nas unidades de trabalho. Além disso, é apresentada uma diversidade de

questões relacionadas ao ENEM e aos vestibulares das principais universidades de cada

região brasileira.

Desejamos a você, aluno, com a utilização deste material, a aquisição de autonomia

intelectual e a você, professor, sucesso nas escolhas pedagógicas para possibilitar o

aprofundamento do conhecimento de forma prazerosa e eficaz.

Gerente Editorial

Tabela periódica; Ligações químicas

© Editora Positivo Ltda., 2010Proibida a reprodução total ou parcial desta obra, por qualquer meio, sem autorização da Editora.

B333 Batista, Fábio RobertoEnsino médio : modular : química : tabela periódica, ligações químicas / Fábio

Roberto Batista ; ilustrações Angela Giseli ... [ et al. ]. – Curitiba : Positivo, 2010.: il.

ISBN 978-85-385-6397-6 (livro do aluno)ISBN 978-85-385-6398-3 (livro do professor)

1. Química. 2. Ensino médio – Currículos. I. Giseli, Angela. III. Título.

CDU 373.33

Dados Internacionais para Catalogação na Publicação (CIP)(Maria Teresa A. Gonzati / CRB 9-1584 / Curitiba, PR, Brasil)

DIRETOR-SUPERINTENDENTE:

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GERENTE DE ARTE E ICONOGRAFIA:AUTORIA:

ORGANIZAÇÃO:EDIÇÃO DE CONTEÚDO:

EDIÇÃO:ANALISTAS DE ARTE:

PESQUISA ICONOGRÁFICA:EDIÇÃO DE ARTE:

CARTOGRAFIA:ILUSTRAÇÃO:

PROJETO GRÁFICO:EDITORAÇÃO:

CRÉDITO DAS IMAGENS DE ABERTURA E CAPA:

PRODUÇÃO:

IMPRESSÃO E ACABAMENTO:

CONTATO:

Ruben Formighieri

Emerson Walter dos Santos

Joseph Razouk Junior

Maria Elenice Costa Dantas

Cláudio Espósito GodoyFábio Roberto BatistaFábio Roberto BatistaGabriela Ido SabinoRose Marie WünschGiselle Alice Pupo / Tatiane Esmanhotto KaminskiIlma Elizabete RodenbuschAngela Giseli de SouzaLuciano Daniel TulioAngela Giseli / André Müller / Jack Art / Marcos GomesO2 ComunicaçãoDanielli Ferrari Cruz© iStockphoto.com/Neustockimages; © iStockphoto.com/Monticello; © Shutterstock/Africa Studio; © Shutterstock/ImagwellEditora Positivo Ltda.Rua Major Heitor Guimarães, 17480440-120 Curitiba – PRFone: (0xx41) 3312-3500 Fax: (0xx41) 3312-3599Gráfica Posigraf S.A.Rua Senador Accioly Filho, 50081300-000 Curitiba – PRFone: (0xx41) 3212-5452E-mail: [email protected]@positivo.com.br

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Neste livro, você encontra ícones com códigos de acesso aos conteúdos digitais. Veja o exemplo:

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@QUI808Regra do

octeto

@QUI808

SUMÁRIO

Unidade 1: Tabela periódica dos elementos

Unidade 2: Ligações químicas

Ordenação dos elementos químicos 6

Classificação dos elementos químicos 10

Propriedades dos elementos químicos 21

Configuração de especial estabilidade 31

Ligação iônica 32

Ligação covalente 35

Ligação metálica 39

Geometria molecular 43

Polaridade 45

Forças intermoleculares 54

Tabela periódica; Ligações químicas4

Não está na natureza das coisas que o homem realize um descobrimento

súbito e inesperado; a ciência avança passo a passo e cada homem

depende do trabalho de seus predecessores.

RUTHERFORD, Ernest. In: COHEN,

Bernard I. O nascimento de uma nova física. Lisboa: Gradiva, 1988. p. 136.

Tabela periódica dos elementos1

Ensino Médio | Modular 5

QUÍMICA

Dimitri Ivanovitch Mendeleiev

Latin

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oto

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Nov

osti

O ouro, o cobre, a prata, o chumbo, o estanho e o mercúrio são conhecidos do ser humano desde a Antiguidade, porém a primeira descoberta científica de um elemento ocorreu em 1669, quando Henning Brand descobriu o fósforo.

Em 1800, já eram conhecidos mais de 30 elementos químicos e a tendência era de que esse número aumentasse rapidamente. Com essa previsão, os cientistas passaram a se preocupar em desenvolver formas de agrupar e organizar todo o conhecimento adquirido a respeito dos elementos até então descobertos. Várias tentativas foram realizadas com o intuito de tornar as semelhanças e as tendências

dos elementos mais evidentes, contudo atribui-se maior importância ao trabalho do russo Dimitri Ivanovitch Mendeleiev (1834-1907), que, no ano de 1869, concluiu que as propriedades dos elementos se repetiam com regularidade em função de sua massa atômica.

Mendeleiev recolheu informações sobre os 63 ele-mentos conhecidos na época e organizou-os em linhas horizontais e em ordem crescente de suas massas atô-micas, com o cuidado de colocar na mesma coluna os elementos com propriedades químicas semelhantes. O número de elementos conhecidos até então não era su-

ficiente para que Mendeleiev preenchesse todos os espaços previstos de sua tabela, obrigando-o a deixar alguns espaços vazios. Ele defendia que seriam mais tarde ocupados por elementos até então desconhecidos. Com o passar dos anos, foram sendo descobertos novos elementos químicos e os “vazios” da tabela de Mendeleiev foram sendo preenchidos, inclusive porque a organização proposta pelo russo facilitou a descoberta de novos elementos químicos.

Grupo

PeríodoI II III IV V VI VII VIII

1 H = 1

2 Li = 7 Be = 9,4 B = 11 C = 12 N = 14 O = 16 F = 19

3 Na = 23 Mg = 24 Aℓ = 27,3 Si = 28 P = 31 S = 32 Cℓ = 35,5

4 K = 39 Ca = 40 ? = 44 Ti = 48 V = 51 Cr = 52 Mn = 55Fe = 56, Co = 59,

Ni = 59

5 Cu = 63 Zn = 65 ? = 68 ? = 72 As = 75 Se = 78 Br = 80

6 Rb = 85 Sr = 87 ?Yt = 88 Zr = 90 Nb = 94 Mo = 96 ? = 100Ru = 104, Rh = 104,

Pd = 106

7 Ag = 108 Cd = 112 In = 113 Sn = 118 Sb = 122 Te = 125 J = 127

8 Cs = 133 Ba = 137 ?Di = 138 ?Ce = 140

9

10 ?Er = 178 ?La = 180 Ta = 182 W = 184Os = 195, Ir = 197,

Pt = 198

11 Au = 199 Hg = 200 Tℓ = 204 Pb = 207 Bi = 208

12 Th = 231 U = 240

Com o desenvolvimento da metalurgia, em 1000 a.C., foi possível o uso do ferro e do aço, obtido da mistura acidental de ferro quente com o carvão em brasa, para a construção das armas

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e

Em sua homenagem, o elemento químico artificial, identificado, em 1955, com o número atômico igual a 101, foi batizado com o nome de mendelévio (símbolo Md). Demonstrou-se assim o valor da tabela periódica na organização do conhecimento químico.

Tabela de

Mendeleiev

@QUI900

GruposSão chamados grupos as 18 colunas verticais da tabela periódica, numeradas

de 1 a 18, conforme recomendação da IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada) no final da década de 1980. Antes disso, os grupos eram também co-nhecidos por família e identificados por um algarismo romano, seguido das letras A e B, por exemplo, IA, VIIA, IIB. Essas letras estão relacionadas à posição do elétron no subnível mais energético.

Um grupo é caracterizado por apresentar elementos com propriedades químicas semelhantes e, com base na estrutura eletrônica, pode-se identificar a qual grupo cada elemento pertence.

Entre 1913 e 1914, o inglês Henry Moseley (1887-1915) conseguiu corrigir algumas anomalias observadas por Mendeleiev, propondo que as propriedades químicas de cada elemento não eram determinadas pela massa atômica, mas pelo número de prótons, ou seja, seu número atômico. A lei periódica estabelece que, quando os elementos são listados sequencialmente, em ordem crescente de número atômico, é observada uma regularidade periódica em suas propriedades. Essa repetição é a base da estrutura da tabela periódica.

Com base na periodicidade, foi proposta a tabela periódica atual, a qual:

apresenta os elementos químicos dispostos em ordem crescente de número atômico (Z); é formada por sete linhas horizontais e dezoito colunas verticais.

Ordenação dos elementos químicos

Periodicidade: característica de acontecimentos

ou situações que se

repetem com determinada

frequência. Portanto, a

periodicidade na tabela

periódica é a frequência com que as

propriedades químicas dos elementos se

repetem.

IUPAC: sigla em inglês para International Union of Pure and

Applied Chemistry. A União Internacional de Química Pura e Aplicada é uma organização científica não governamental

integrada por uma série de comitês e comissões, que

fazem recomendações sobre a nomenclatura e os símbolos

que devem ser usados em publicações técnicas e

científicas.

PeríodosOs períodos são as linhas horizontais

da tabela periódica. Estão diretamente relacionados ao número de camadas (ou níveis de energia) que um elemento possui, por isso recebem numeração de 1 a 7.

1.º período – muito curto (2 elementos)

2.º e 3.º períodos – curtos (8 elementos)

4.º e 5.º períodos – longos (18 elementos)

6.º período – muito longo (32 elementos)

7.º período – incompleto (atualmente, com 26 elementos)

Tabela periódica atual

Grupos

da tabela

periódica

@QUI802

Períodos

da tabela

periódica

@QUI801


Os elementos de transição externa apresentam o elétron mais energético no subnível d (d1 a d10)

Os elementos de transição interna apresentam o elétron mais energético no subnível f (f1a f14)

Elementos representativosOs elementos representativos são os mais estudados da tabela periódica. Seus elétrons mais

energéticos estão situados nos subníveis s ou p. Recebem nomes especiais, conforme quadro a seguir:

Grupo ou famíliaN.° de elétrons na camada de

valência

Distribuição eletrônica da

camada de valênciaElementos

Metais alcalinos 1 (1A) 1 ns1 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

Metais alcalinoterrosos 2 (2A) 2 ns2 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra

Família do boro 13 (3A) 3 ns2 np1 B, Aℓ, Ga, In, Tℓ

Família do carbono 14 (4A) 4 ns2 np2 C, Si, Ge, Sn, Pb

Família do nitrogênio 15 (5A) 5 ns2 np3 N, P, As, Sb, Bi

Calcogênios 16 (6A) 6 ns2 np4 O, S, Se, Te, Po

Halogênios 17 (7A) 7 ns2 np5 F, Cℓ, Br, I, At

Gases nobres18 (8A) ou zero

8 ns2 np6 He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn

Observação: Nessa configuração, n representa o número do nível de valência.

Os elementos representativos apresentam o elétron mais energético no subnível s (s1 ou s2) ou p (p1 a p6)

Elementos de transiçãoOs elementos de transição externa, ou simplesmente de transição, encontram-se em 10 colunas,

que ocupam o bloco central da tabela periódica (grupos 3 ao 12), e apresentam seu elétron mais energético no subnível d.

3 (3B) 4 (4B) 5 (5B) 6 (6B) 7 (7B) 8 (8B) 9 (8B) 10 (8B) 11(1B) 12 (2B)

d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10

Nas duas linhas inferiores da tabela, estão representados os elementos de transição interna – os elementos das séries dos lantanoides e dos actinoides. Os lantanoides estão localizados no 6.º período e possuem o subnível 4f como o mais energético. Os actinoides localizam-se no 7.º período e apresentam o subnível 5f com maior energia.

Lantanoides 4f1 4f2 4f3 4f4 4f5 4f6 4f7 4f8 4f9 4f10 4f11 4f12 4f13 4f14

Actinoides 5f1 5f2 5f3 5f4 5f5 5f6 5f7 5f8 5f9 5f10 5f11 5f12 5f13 5f14

Este esquema mostra o subnível ocupado pelo elétron mais energético dos elementos da tabela periódica:

Em relação aos subní-veis, a tabela periódica pode ser representada por blocos

Ensino Médio | Modular

QUÍMICA

7

carbono (23%, 16 quilos): O que é vida? O efeito colateral de uma propriedade dos átomos de carbono. Eles se juntam naturalmente em cadeias grandes e complexas. E seu corpo, em última instância, é uma dessas cadeias. Se o DNA fosse uma árvore, o carbono formaria os galhos. E esses galhos somos nós: os vemos na forma de músculos, pele, cabelos...

cálcio (1,4%, 1 quilo): Não é só de dentes e ossos que se faz o cálcio no corpo humano. Ok, 99% é. O minério mais abundante do organismo [...] tem outras funções tão importantes quanto: sem ele, o sangue não coagularia e não conseguiríamos mover os músculos.

fósforo (0,83%, 580 gramas): No nosso corpo, o fósforo está longe de causar explosões. O que ele faz é armazenar e transportar energia dentro das células (e entre elas). Mesmo assim, só 20% do fósforo do organismo está nas células e no fluido em que elas boiam. Os outros 80% combinam-se com o cálcio para formar ossos e dentes.

nitrogênio (2,6%, 2,22 litros): O nitrogênio se junta com carbono para formar o ácido nucleico, coisa que você conhece como DNA, a supermolécula que organiza todos os ingredientes destas páginas na forma de uma estrutura bem especial, capaz de criar cópias de si mesma, se reproduzir. Em outras palavras, uma estrutura viva.

água (55%, 38,5 litros): Sem água não há vida porque é boiando na água que as moléculas do corpo se encontram e reagem quimicamente – a transformação de ar em energia via respiração é uma dessas reações. E claro: os 6 litros de sangue correndo aí para transportar nutrientes são 92% água [...].

enxofre (0,2%, 140 gramas): O enxofre não deve ser subestimado e reduzido a um gás fedorento – pelo menos não quando está no organismo. Aqui ele não aparece na forma gasosa, mas sempre ligado a outros átomos. E compõe proteínas como a insulina, que transporta a glicose do sangue para servir de combustível às células.

Os ingredientes do seu corpoIsto [...] não é só água, carvão, giz... Isto é você. Seus pelos, seu gosto, seu rosto. Tudo. E

na proporção exata. Seu corpo não passa de um amontoado de elementos que não custam nem R$ 150. O que não tem preço, claro, é o jeito que tudo isso se organiza para formar você.

Mar

cos

Gom

es. 2

011.

Dig

ital.


cloro e sódio (0,27%, 195 gramas): Juntos, o cloro e o sódio formam o sal [...]. Mas no corpo eles trabalham separados. São como válvulas: não deixam faltar nem sobrar água nos tecidos do organismo. O sódio também é uma das peças envolvidas na contração muscular – para isso ele atua com o elemento aqui embaixo.

potássio (0,2%, 140 gramas): Quando o sistema nervoso envia um sinal para que um músculo seja contraído, começa um movimento dentro das células: o potássio sai e o sódio entra. Essa troca da guarda gera o movimento. Por isso, a deficiência (ou excesso) de potássio pode causar paralisia.

metais (0,009%, 6 gramas): Ferro, zinco, cobre...Você também é feito de metal. O corpo usa sete deles para funcionar. Ferro é o mais abundante (4,2 g): ele se junta com proteínas para formar nossos glóbulos vermelhos, os veículos que transportam oxigênio pelo corpo. O zinco, segundo mais presente (2 g), entra na receita dos glóbulos brancos, os soldados do sistema imunológico.

OS INGREDIENTES do seu corpo. Superinteressante, São Paulo, ed. 284, p. 50-51, nov. 2010.

Com base no texto apresentado e nos seus conhecimentos sobre o assunto, responda às questões:

a) Com o auxílio da tabela periódica, classifique, em representativos e de transição, os principais elementos presentes no corpo humano:

b) O que diferencia um elemento representativo de um elemento de transição?

c) A anemia e a osteoporose são doenças que podem ser associadas à deficiência de alguns minerais na alimentação. Quais são os principais elementos presentes nesses minerais que podem provocar essas doenças?

Relação entre a configuração eletrônica e a localização do elemento na tabela

Um fato que engrandece ainda mais o trabalho de Mendeleiev é que, na época em que ele propôs seu modelo de tabela, ainda não se tinha conhecimento da existência dos prótons, nêutrons e elétrons e, consequentemente, nada se sabia sobre a distribuição eletrônica dos elementos. Hoje, sabe-se que, ao se fazer a distribuição eletrônica de um átomo neutro (com igual número de prótons e elétrons), verifica-se que a semelhança de suas propriedades químicas está também relacionada ao número de elétrons de sua camada de valência, que pode ser associada ao grupo da tabela periódica.

Com base na configuração eletrônica, é possível conhecer o período e o grupo a que o elemento pertence.

Configuração

eletrônica e

a localização

do elemento

na tabela

@QUI804


QUÍMICA

9

Exemplos:

3.° período

grupo 1 (1A)Na (Z = 11) 1s2 2s2 2p6 3s1

Por apresentar três níveis de energia preenchidos (K, L e M), o sódio pertence ao terceiro período da tabela e ao grupo 1 (1A), por ter apenas um elétron na última camada.

2.° período

2 + 6 = 8Ne (Z = 10) 1s2 2s2 2p6 grupo 18 (8A ou zero)

Tendo apenas dois níveis de energia preenchidos (K e L), o neônio pertence ao segundo período da tabela. Apresenta um total de oito elétrons na camada de valência e encontra-se no grupo 18 (8A ou zero).

Para elementos de transição externa, o número do grupo é obtido pela soma do número de elétrons de valência com o subnível mais energético (subnível d).

Exemplo:

4.° período

Cr (Z = 24) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4subnível mais energético

2 + 4 grupo 6 (6B)

camada de valência

O cromo apresenta quatro camadas (K, L, M e N), assim encontra-se no 4.º período da tabela periódica. Sendo um elemento de transição externa, identificado pelo subnível d (mais energético), o número do grupo a que pertence é 6 (6B).

Os elementos químicos também podem ser classificados, de acordo com suas propriedades, em: metais, não metais, semimetais, gases nobres e hidrogênio.

Classificação dos elementos químicos

Classificação

dos elementos

químicos

@QUI800


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Alguns metais encontrados no cotidiano

MetaisA maioria dos elementos químicos é classificada como metal.

As chances de se encontrar um metal são grandes. Por exemplo, o ferro dos parafusos, o ouro e a prata das joias, o alumínio das panelas, o cobre dos fios elétricos, etc.

Os metais caracterizam-se por serem sólidos nas condições ambientes, exceto o mercúrio, que é o único metal líquido. São bons condutores de calor e eletricidade, o que justifica seu uso em panelas, assadeiras e em fios elétricos. Apresentam brilho metálico quando polidos. Também podem ser transformados em fios (ductibilidade) e em lâminas (maleabilidade). Possuem a tendência de formar íons carregados positivamente – os cátions.

Infinitamente reciclável

Alumínio é o primeiro nome lembrado quando o assunto é reciclagem. A reciclabilidade é um dos principais atributos do alumínio e reforça a vocação de sua indústria para a sustentabilidade

em termos econômicos, sociais e ambientais. O alumínio pode ser reciclado infinitas vezes, sem perder suas características no processo de reaproveitamento, ao contrário de outros materiais.

O alumínio pode ser reciclado tanto a partir de sucatas geradas por produtos de vida útil esgotada, como de sobras do processo produtivo. Utensílios domésticos, latas de bebidas, esquadrias de janelas, componentes automotivos, entre outros, podem ser fundidos e empregados novamente na fabricação de novos produtos. Pelo seu valor de mercado, a sucata de alumínio permite a geração de renda para milhares de famílias brasileiras envolvidas da coleta à transformação final da sucata.

A reciclagem do alumínio representa uma combinação única de vantagens. Economiza recursos naturais, energia elétrica – no processo, consomem-se apenas 5% da energia necessária para produção do alumínio primário –, além de oferecer ganhos sociais e econômicos.

Assim, com a reciclagem do alumínio, ganha o país, os cidadãos e o meio ambiente.

INFINITAMENTE reciclável. Disponível em: <http://abal.org.br/reciclagem/introducao.asp>. Acesso em: 3 out. 2010.

1. A reciclabilidade é um dos mais importantes atributos do alumínio, pois esse metal pode ser re-ciclado infinitas vezes, sem perder suas qualidades no processo de reaproveitamento. O exemplo mais comum é o da lata de alumínio para bebidas, cujo índice de reciclagem brasileiro é um dos maiores do mundo. Que outros materiais de uso cotidiano são feitos de alumínio?

2. Bauxita é o nome do minério do qual se produz o alumínio. Sua composição majoritária é formada por óxido de alumínio (Aℓ2O3). A cada quilo de alumínio reciclado, cinco quilos desse minério são poupados, pois sua reciclagem consome somente 5% da energia que seria necessária para se produzir a mesma quantidade de alumínio primário. Considerando o componente principal desse minério, localize, na tabela periódica, o grupo e o período a que pertencem seus elementos constituintes.

3. O texto cita que a reciclagem do alumínio representa uma combinação única de vantagens. Que outros benefícios, além dos citados no texto, você considera que a reciclagem desse metal pode trazer?

A reciclagem do alumínio é feita tanto de sobras do próprio processo de produção como de sucata, gerada de produtos com vida útil esgotada

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Pris

m 6

8

Cores e

estados

físicos de

metais

@QUI805


QUÍMICA

11

O fósforo foi preparado pela primeira vez, em 1669, pelo alquimista alemão Hennig Brand, de um resí-duo obtido pela evaporação da urina. Encontra-se na tabela periódica, ao lado do silício e logo abaixo do nitrogênio. O símbolo P se deve à origem de seu nome em grego phosphorus, que significa “que traz luz”.

Esse elemento não ocorre livre na natureza, isto é, sempre está ligado a outro elemento químico, formando compostos que são utilizados na fabricação de bombas, pesticidas, fósforos de segurança e ácido fosfórico (H3PO4) empregado na produção de fertilizantes e como acidulante de refrigerantes e de alimentos enlatados. O fosfato de cálcio (Ca3(PO4)2), por exemplo, é o principal constituinte inorgânico dos dentes e dos ossos tanto dos seres humanos quanto de outros animais.

Ao contrário do que se acredita popularmente, o palito de fósforo não é composto de fósforo. O seu corpo é formado de madeira de pinho, de papel

ou papelão, e a sua “cabeça” é uma combinação de várias substâncias, com a predominância do clorato de potássio (KCℓO3), que se infla-

ma com facilidade ao ser atritado. Na realidade, os primeiros palitos possuíam fósforo em suas cabeças, mas, como ao se

atritarem incendiavam-se dentro da caixa, surgiu a ideia de colocar o fósforo do lado de fora da caixa. Por isso, ficou historicamente conhecida como caixa de palito de fósforos.

Hoje sabe-se que o fósforo é encontrado na áspera superfície formada por um combinado de fósforo, sulfeto de antimônio

(Sb2S3), óxido férrico (Fe2O3) e cola do lado de fora da caixinha.

1. Por que o símbolo do fósforo é P?

2. Afinal, por que não existe fósforo no palito de fósforo?

3. Identifique no texto outras aplicações do fósforo além de seu uso em caixas de palitos de fósforo.

4. O texto informa que, na tabela periódica, o fósforo se encontra abaixo do nitrogênio e ao lado do silício. Com base nos seus conhecimentos sobre a tabela periódica, responda:

a) Com qual desses dois elementos o fósforo apresenta maior semelhança?

b) Quantos elétrons o fósforo apresenta em sua última camada? Justifique.

composto de fóou papelão, e

com ama

p

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hutt

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Tina

Ren

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Não metaisExistem somente 11 elementos classificados como não metais, que podem ser encontrados em

grande quantidade na crosta terrestre. Ao contrário dos metais, apresentam baixa condutividade térmica e elétrica (com exceção do carbono). No estado sólido, são duros e quebradiços e não apresentam brilho metálico (exceto os elementos carbono e iodo). Têm como característica a formação de ânions, ou seja, tendem a receber elétrons.

Na forma pura, os não metais que se encontram no estado gasoso são: nitrogênio, oxigênio, flúor e cloro. O bromo é o único não metal líquido, à temperatura ambiente, e os demais formam substâncias sólidas, quando puros.


Dopagem: processo de

adição de impurezas

químicas a um semicondutor,

com a finalidade de

aumentar a sua condutividade

elétrica.

O silício e a tecnologia

O ser humano habituou-se a nomear as eras históricas de acordo com os materiais que as marcaram, como a Idade da Pedra, a Idade do Bronze, a Idade do Ferro. O século XX, que nasceu embebido no ouro negro (petróleo) chega ao fim à mercê da informática. Vive-se na era do silício.

O silício é um elemento que apresenta especial importância na indús-tria eletrônica e na informática, como material básico para a produção de transistores para chips, células solares e em diversas variedades de circuitos eletrônicos. Por essa razão, é conhecida como Vale do Silício a região da Califórnia (EUA) em que estão situadas várias empresas do ramo de informática e tecnologia, que hoje estão entre as maiores do mundo.

Pesquise algumas das principais empresas instaladas no Vale do Silício e indique de que forma elas estão relacionadas ao seu cotidiano.

HidrogênioO hidrogênio é o único elemento que não se enquadra em nenhum grupo da tabela periódica. Por

esse motivo, é considerado um elemento à parte. Muitas vezes é representado no grupo 1 da tabela, por apresentar um elétron no nível mais externo. É o elemento mais abundante do Universo, sendo o principal constituinte das estrelas. Inclusive, boa parte da luz emitida pela estrelas é proveniente da reação nuclear entre os átomos de hidrogênio.

(OBQ – Júnior)

É o elemento químico mais simples. Na Terra, é o nono elemento em abundância, sendo respon-sável por 0,9% da massa de nosso planeta. No Universo, é o mais abundante, estima-se em 75% da massa de toda a matéria. Foi preparado pela primeira vez por Paracelsus, alquimista suíço do século XVI, mas, somente em 1766, ele foi distinguido de outros gases inflamáveis pelo químico inglês Henry Cavendish. Alguns anos depois, em 1781, o físico e químico francês Antoine-Laurent de Lavoisier atribuiu-lhe o nome pelo qual é designado até os nossos dias.

PEIXOTO, Eduardo M. A. Elemento químico. Química Nova na Escola, 1, 1995. Adaptação.

O elemento químico caracterizado no texto acima possui configuração eletrônica de:

SemimetaisOs semimetais são elementos que apresentam características intermediárias entre as dos metais

e as dos não metais. São bons semicondutores e, quando sofrem dopagem, como o silício (Si) e o germânio (Ge), podem conduzir eletricidade.

Em número de sete (boro, silício, germânio, arsênio, antimônio, telúrio e polônio), não possuem propriedades marcantes de metais ou de não metais. Na forma pura, são sólidos à temperatura am-biente e sua principal aplicação está na fabricação de componentes eletrônicos.

Alguns autores não usam a denominação de semimetais. Nesse caso, dividem os elementos entre metais e não metais da seguinte forma:

Metais: germânio, antimônio e polônio. Não metais: boro, silício, arsênio e telúrio.

a) 1s0 b) 1s1 c) 1s2 d) 1s2 2s1

O Vale do Silício, na Califórnia, e as gigantes da tecnologia

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QUÍMICA

13

Gases nobresNão se conhecia nenhum dos gases nobres na época em que Mendeleiev elaborou sua tabela.

Somente no ano de 1884, William Ramsday isolou o argônio (primeiro gás nobre descoberto). Nas condições ambientes, apresentam-se no estado gasoso, e sua principal característica química é a alta estabilidade, por isso possuem pequena capacidade de se combinar com outros elementos.

O gás nobre hélio (He) é o único que não possui oito elétrons em sua camada de valência, pois seu número atômico é 2 e sua distribuição eletrônica é 1s2.

Elementos naturais e artificiaisAtualmente, são oficializados, ou seja, reconhecidos, 114 elementos químicos, divididos em

naturais e artificiais. Elementos naturais são aqueles encontrados na natureza, e os artificiais são produzidos em laboratórios.

Até o ano de 1937 não eram conhecidos os elementos de números atômicos 43, 61, 85 e 87, ficando quatro “vazios” na tabela. Esses foram sendo produzidos em laboratório por meio de pro-cessos nucleares, portanto considerados artificiais.

43Tc tecnécio (produzido em 1937)

61Pm promécio (produzido em 1947)

85At astato (produzido em 1940)

87Fr frâncio (produzido em 1939)

Como estão situados, na tabela, antes do urânio (elemento natural com maior número atômico, Z = 92), são chamados de cisurânicos. Os outros elementos artificiais, obtidos a partir de 1940, localizam-se depois do urânio e são chamados de transurânicos.

O químico americano Glenn T. Seaborg (1912-1999) trouxe notável contribuição para o desen-volvimento de novos elementos químicos, sendo ganhador do Prêmio Nobel da Química em 1951, por ter descoberto o elemento químico plutônio. Foi também um dos responsáveis pela descoberta e identificação de mais de 100 isótopos e pela ideia da série dos actinoides.

Glenn T. Seaborg. Em sua homenagem, no ano de 1997, o elemento de número atômico 106, desenvolvido por um grupo de cientistas de Berkeley, foi nomeado de Seabórgio. Essa foi a primeira vez que um elemento recebeu o nome de uma pessoa viva

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Descoberta

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A inclusão de elementos à tabela periódica não é tão simples quanto parece, às vezes leva-se décadas de estudos e anos de revisão para que um novo elemento seja, oficialmente, incluído pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC, na sigla em inglês). Um exemplo disso foi o que ocorreu com o elemento químico 114.

Desde 1999, vários pesquisadores afirmaram ter criado em laboratório átomos do elemento 114. Um ele-mento químico representa um conjunto de átomos que têm a mesma quantidade de prótons em seu núcleo, ou seja, o mesmo número atômico. A tabela periódica ordena e agrupa os elementos conforme determinadas características, permitindo aos cientistas preverem inúmeras propriedades e reações.


1. (OBQ – Júnior)

Uma equipe internacional de pesquisadores reunida em um Centro de Pesquisa na Alemanha conseguiu sintetizar e provar a existência de 13 átomos de um novo elemento químico (Z = 114). Publicada em 2010, a experiência consistiu em bombardear uma superfície recoberta de plutônio por íons de cálcio, acelerados com a ajuda de um acelerador de partículas. Dois núcleos atômicos de cálcio (Z = 20) e de plutônio (Z = 94) foram fundidos (fusão nuclear) para formar um núcleo do novo elemento. Dois isótopos foram revelados durante a pesquisa, com números de massa 288 e 289.

Disponível em: <http://www.lqes.iqm.unicamp.br/canal_cientifico/>. Adaptação.

Sobre esse novo elemento químico, é incorreto afirmar que:

a) é considerado um elemento transurânico;

b) ele apresenta átomos de massa 288 e 289;

c) é o primeiro elemento químico produzido pelo homem;

d) o seu número atômico resulta da soma dos números atômicos do cálcio e do plutônio.

2. A revista Science, no final de janeiro de 1999, divulgou que cientistas russos e americanos utilizaram uma técnica mais energética (fusão nuclear) para produzir, pela primeira vez, o elemento 114. Nesse caso, um alvo de plutônio-244 foi bombardeado com o isótopo extremamente raro, o cálcio-48.

Com base nos dados desse experimento e sabendo-se que foram emitidos três nêutrons (01n) no processo, represente a fusão para obtenção do elemento 114. Se necessário, consulte a tabela periódica:

Em 2012, após uma década de estudos e três anos de revisão, um comitê de físicos e químicos anunciou a decisão de que o elemento ununquadio, como provisoriamente foi chamado, estava oficializado. O nome oficial é escolhido, normalmente, para homenagear o(s) responsável(eis) pela descoberta do elemento.

Dessa forma, o fleróvio (114, símbolo Fℓ) foi batizado em homenagem ao físico russo Georgiy Flerov (1913-1990). Ele descobriu a fissão espontânea do urânio e fundou o Laboratório de Reações Nucleares, em Dubna, na Rússia. O centro de pesquisas participou na “criação” desse elemento, obtido como resultado da colisão entre núcleos mais leves em um acelerador. A demora em aprovar a inclusão do flevório, por exemplo, na tabela periódica deve-se, em parte, a sua curta existência. Assim como o elemento 116 (livermório), ambos são altamente radioativos e só duram milésimos de segundo. Con-sequentemente, perdem massa e se transformam em elementos mais leves, dificultando o trabalho dos cientistas para obter provas de que eles, de fato, existiram. O livermório (116, símbolo Lv) recebeu esse nome em homenagem ao Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL, sigla em inglês), em Livermore, na Califórnia. Em conjunto com os russos, do Laboratório de Reações Nucleares, um grupo de cientistas do LLNL sintetizou esse elemento.

QUÍMICA

15Ensino Médio | Modular

Com base nos conceitos abordados nesta unidade de trabalho, complete a cruzadinha:

1

3

2

4

10

8

13

16

12

11

76

9

5

1514

17

Verticais

1. Elemento mais abundante do Universo.

2. Metal de transição de alto custo (valor) e que apresenta propriedades semelhantes às da prata.

3. Único metal líquido em condições ambientes.

5. Elementos obtidos em laboratório por meio de reações nucleares.

7. Calcogênio localizado no quarto período.

8. O mais conhecido entre os semimetais, devido à sua utilização no mercado tecnológico.

11. São as linhas horizontais na tabela periódica.

14. Apresenta um próton a mais que o gás nobre do quinto período.

Horizontais

4. Grupo de elementos que apresenta o elétron mais energético no subnível s ou p.

6. Elemento não metálico que se encontra no mesmo grupo que o nitrogênio.

9. Nome do elemento químico que homenageia o cientista russo de fundamental importância na organização da tabela periódica atual.

10. O único gás nobre que não possui oito elé-trons na camada de valência.

12. Elemento artificial reconhecido em fevereiro de 2010.

13. O halogênio de menor número atômico.

15. Alcalinoterroso que se encontra entre o mag-nésio e o estrôncio.

16. Elemento natural com maior número atômico.

17. Calcogênio, constituinte do gás importante para respiração.


1. (FAFIRE – PE) Entre os compostos abaixo, qual é um metal alcalino, um gás nobre e um halogênio respectivamente?

a) Sódio, xenônio e cloro.

b) Césio, potássio e hélio.

c) Cálcio, bário e bromo.

d) Radônio, argônio e rádio.

e) Enxofre, oxigênio e neônio.

2. (EMESCAM – ES)

Área de metais e química médica do Ipen ganha destaque internacional. O Grupo de Caracteriza-ção Química e Isotópica do Centro de Química e Meio Ambiente (CQMA) do Ipen – Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares – participa de um projeto capitaneado pela Agence Nationale de la Recherche, na França, envolvendo Bra-sil (Ipen), França (Institut de Recherche pour le Développement), Bolívia (Universidad Mayor de San Andres) e Chile (Universidad de Chile), com o objeti-vo de avaliar danos ambientais e na saúde da popu-lação exposta aos rejeitos da área de mineração na região de Ouro, Altiplano Boliviano. Esta região é rica em minas polimetálicas que vêm sendo exploradas desde a época da colonização. Como consequência existe um vasto passivo ambiental, rico em metais pesados, próximo a uma área densamente povoa-da. No trabalho desenvolvido na Bolívia, o Grupo de Caracterização Química e Isotópica do CQMA par-ticipa na coordenação e execução de toda a parte analítica referente a ensaios médicos relacionados a questões toxicológicas e de alterações no sistema motor. Junto com a equipe médica do Institut de Recherche pour le Développement (IRD), os pes-quisadores irão avaliar o impacto da atividade ex-trativista na contaminação ambiental e saúde de crianças de até 10 anos, suas mães e trabalhado-res da região. Serão também desenvolvidas novas metodologias para análise de tecidos biológicos. Os pesquisadores já se mobilizam para organizar um projeto similar a esse para o Brasil, envolvendo di-versas instituições nacionais. Para isso, o Ipen sediou uma reunião com representantes no Brasil, França e Bolívia do (IRD), além de professores de Medicina, Neurociências e Física Médica da USP e da UnB.

Disponível em: <http://www.ipen.br/sitio/?idc=1153>.

Um texto como este ilustra o estado da ciência e tecnologia nos dias de hoje. E é uma boa resposta aos que perguntam, por exemplo: “Por que estu-dar certas áreas da Química para fazer um curso

de Medicina?” Respondendo: Não há atualmente um profissional que possa prescindir de conheci-mentos de áreas afins ou evitar trabalhar em equi-pes com conhecimentos multidisciplinares.

Em relação aos metais, tema central das pesqui-sas citadas acima, pode-se considerar um metal de transição interna:

a) manganês; c) cálcio; e) thório.

b) ouro; d) alumínio;

3. (UCS – RS) Os elementos de transição formam compostos coloridos. Devido a essa característi-ca, são utilizados para várias finalidades, como, por exemplo, em tatuagens. Os pigmentos colo-ridos mais comumente utilizados incluem sais de cádmio (amarelo ou vermelho), de cromo (ver-de), de cobalto (azul) e de ferro (castanho, rosa e amarelo). Todos os metais citados no texto

a) estão situados no quarto período da tabela periódica.

b) são denominados elementos de transição interna.

c) pertencem ao bloco f da tabela periódica.

d) são denominados elementos representativos.

e) apresentam o elétron de maior energia situa-do no subnível d.

4. (UEA – AM) O tântalo (Ta), elemento químico empregado na fabricação de pesos de balança e ferramentas de corte, faz parte da lista de ele-mentos raros encontrados no nosso planeta.A respeito desse elemento, assinale a afirmativa correta.

a) É um ametal localizado no sexto período da classificação periódica.

b) É um metal localizado no grupo 13 da classifi-cação periódica.

c) É um elemento de transição externa com pro-priedades químicas similares às do nióbio (Nb).

d) Pertence à série dos lantanoides.

e) É um elemento representativo com proprieda-des químicas similares às do bário (Ba).

5. (UFPB) Os fósforos de segurança, aqueles usados para inflamar os combustíveis, são confecciona-dos da seguinte forma: a lixa, aquela parte que fica na caixa, é constituída de silício e de fósforo vermelho (uma das formas alotrópicas do ele-mento fósforo); a cabeça do palito contém as substâncias antimônio, clorato de potássio e óxi-do de ferro vermelho (óxido de ferro III).


QUÍMICA

17

Em relação aos elementos químicos fósforo, silí-cio e antimônio, é correto afirmar:

a) o antimônio e o silício são representados gra-ficamente por Sb e Si respectivamente;

b) o fósforo é classificado como elemento metá-lico e pertence ao grupo do enxofre;

c) o silício é um não metal e pertence ao grupo do carbono;

d) o fósforo apresenta configuração eletrônica 1s22s22p43s23p3;

e) o silício encontra-se localizado no segundo período da tabela periódica.

6. (CEFET – SC)

Tecnologia e marginalização social

A vida moderna, mais do que nunca, se transfor-ma num ritmo acelerado, devido ao incessante passo dos avanços tecnológicos. [...] Por exemplo, a miniaturização crescente dos computadores, que hoje têm processadores com milhões de com-ponentes eletrônicos, chegará forçosamente a um limite, em que o seu tamanho será comparável ao dos átomos. Quando isso ocorrer, o progres-so em computação terá de usar um novo tipo de máquina, baseada em processadores que serão compostos por moléculas, os chamados compu-tadores quânticos. Fica difícil acompanhar essas novas tecnologias e a ciência por trás delas. E essa dificuldade tem sérias consequências sociais. [...] É praticamente impossível, sem o devido poder aquisitivo, se manter em dia com todos os tecno-brinquedos que existem no mercado. São DVDs, HDTVs (televisores de alta definição), palm pilots (computadores de bolso), telefones celulares com acesso à internet, câmeras digitais e por aí afora. Se eu repetir essa lista em cinco anos, ela certa-mente terá aparelhos que ainda nem imagina-mos. [...] O alto custo e a constante renovação das tecnologias promove a existência de uma “sub-classe” tecnológica, os deixados às margens do turbilhão digital. E, como o motor fundamental da sociedade moderna são a geração e a troca de informação, esses novos marginalizados digitais sofrem uma grande desvantagem no mercado de trabalho. Essa estratificação social é ainda maior em países onde a distribuição de renda é muito polarizada, como é o caso brasileiro.GLEISER, Marcelo. Folha de S.Paulo, Caderno Mais, 11 ago. 2002. Adaptação.

O silício é um elemento químico muito utilizado na produção de ligas metálicas, na preparação de

silicone, na indústria cerâmica e, por ser um se-micondutor abundante, tem um interesse muito especial na indústria eletrônica e microeletrônica. Sobre o elemento químico silício, pode-se afirmar:

a) seu número atômico é 28;

b) sua localização, na tabela periódica, está na família 5A e no 2.° período;

c) o número de partículas neutras na eletrosfera do silício pode ser representado pelo somatório das cargas positivas e das cargas negativas do átomo;

d) de acordo com a IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada) representa-se o elemen-to químico silício pelo seguinte esquema: 28

14Si;

e) o silício possui propriedades semicondutoras devido a ter oito elétrons em sua camada de valência, o que o caracteriza como um ele-mento estável.

7. (UFMA) Com relação ao elemento químico, cujo nú-mero atômico é igual a 26, é correto afirmar que:

a) é um metal e está localizado no bloco s, famí-lia 2, 3.° período da tabela periódica;

b) é um metal e está localizado no 4.° período da tabela periódica, família 8;

c) é um metal e está localizado no bloco d, famí-lia 6, 4.° período da tabela periódica;

d) é um ametal e está localizado no bloco d, 3.° período da tabela periódica;

e) é um ametal e está localizado no bloco d, 4.° período da tabela periódica.

8. (UFCG – PB)

“Bom dia, Dr. Atomix, nós estamos procurando a nossa família”, disseram três elementos perdidos.

O Dr. Atomix encontrou as seguintes informações para ajudá-los:

I. O primeiro elemento tem no seu registro de nascimento: ano de nascimento = 1755, si-tuação na tabela periódica = metal, elétrons de valência = 2, e número de camadas ele-trônicas = 3.

II. O segundo elemento faz parte da família que tem as seguintes características: são sólidos, porém não muito duros, são condutores de eletricidade, fundem mais rapidamente do que os seus vizinhos da direita e reagem vio-lentamente quando misturados com a água.

III. O terceiro elemento pertence à família que apre-senta como características: são utilizados em le-treiros luminosos, são elementos muito estáveis.


Dr. Atomix concluiu que os três elementos per-tencem, respectivamente, à

a) família dos alcalinoterrosos, família dos alcali-nos e família dos gases nobres.

b) família dos alcalinos, família dos alcalinoterro-sos, família dos halogênios.

c) família do oxigênio, família dos gases nobres, família dos alcalinoterrosos.

d) família dos gases nobres, família dos halogê-nios, família dos alcalinos.

e) família dos halogênios, família dos gases no-bres, família do oxigênio.

9. (UFRPE) A aquisição de compostos químicos reali-zada por um organismo para suprir o seu metabo-lismo é chamada de nutrição. Diversos elementos químicos minerais são essenciais, por exemplo, ao crescimento das plantas. Atualmente, 17 elemen-tos (incluindo C, H e O) são considerados essen-ciais para todas as angiospermas e gimnospermas. Em relação à posição de alguns destes elementos na tabela periódica, complete o quadro a seguir:

Elemento Massa atômica

Número atômico Família Período

I 39,10 19

II 35,45 17

III 14,01 7

IV 32,07 16

a) I- Família 2A e 4.° Período; II- Família 7A e 3.° Período; III- Família 5A e 1.° Período; IV- Família 5A e 2.° Período.

b) I- Família 1A e 3.° Período; II- Família 6A e 2.° Período; III- Família 3A e 2.° Período; IV- Família 5A e 2.° Período.

c) I- Família 3A e 2.° Período; II- Família 6A e 1.° Período; III- Família 4A e 1.° Período; IV- Família 4A e 2.° Período.

d) I- Família 1A e 4.° Período; II- Família 7A e 3.° Período; III- Família 5A e 2.° Período; IV- Família 6A e 3.° Período.

e) I- Família 2A e 3.° Período; II- Família 5A e 2.° Período; III- Família 4A e 1.° Período; IV- Família 7A e 3.° Período.

10. (URCA – CE) Quando colocadas em ordem cres-cente, de subníveis energéticos, as seguintes configurações eletrônicas:

I. 2p6 2s2 1s2 3p6 3s2 4s2

II. 3p6 5s1 4s2 2p6 1s2 4p6 3d10 2s2 3s2

III. 3s2 1s2 3d10 2p6 2s2 4p6 3p6 4s2

IV. 3d10 2s2 4s2 2p6 1s2 4p5 3p6 3s2

Elas representam, respectivamente:

a) alcalinoterroso, alcalino, calcogênio e halogênio;

b) alcalinoterroso, alcalino, gás nobre e halogênio;

c) halogênio, calcogênio, alcalino e gás nobre;

d) gás nobre, alcalinoterroso, halogênio e calcogênio;

e) alcalinoterroso, halogênio, calcogênio e gás nobre.

11. (UDESC) Os elementos X e Y apresentam as seguin-tes configurações eletrônicas 1s22s22p63s23p64s2

3d104p3 e 1s22s22p63s23p64s1, respectivamente. O período e a família em que se encontram esses elementos são:

a) os elementos X e Y pertencem ao quarto pe-ríodo, sendo que o elemento X pertence à fa-mília V A, enquanto o elemento Y pertence à família I A;

b) os elementos X e Y pertencem ao quarto pe-ríodo, sendo que o elemento X pertence à fa-mília III A, enquanto e elemento Y pertence à família I A;

c) os elementos X e Y pertencem à mesma famí-lia e ao mesmo período;

d) os elementos X e Y pertencem ao terceiro e pri-meiro períodos respectivamente. Quanto à famí-lia os dois elementos pertencem à família IV A;

e) o elemento X é um elemento alcalino e o ele-mento Y é um halogênio.

12. (UFJF – MG) Localize na tabela periódica o ele-mento químico de número atômico 16. Sobre esse elemento, considere as afirmativas abaixo:

I. Possui 16 prótons, 15 nêutrons e 16 elétrons.

II. No estado fundamental, a sua configuração eletrônica é 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4.

III. Seu nome é silício.

IV. É um halogênio.

V. Está localizado no terceiro período da tabela periódica.

Assinale a alternativa que contém somente afir-mativas corretas:

a) I, II e III;

b) II, IV e V;

c) II e V;

d) IV e V;

e) I, III e IV.


QUÍMICA

19

13. (CEDERJ) Os nutrientes são componentes dos alimentos que consumimos. Eles se dividem em macronutrientes (carboidratos, proteínas e gor-duras) e micronutrientes (vitaminas, minerais, água e fibras). Uma boa nutrição requer um con-sumo balanceado para satisfazer todas as neces-sidades metabólicas. A tabela a seguir apresenta elementos essenciais aos seres vivos:

C O H N

Na Mg P S Cℓ K CaF Si V Cr Mn Fe Co Cu Zn Se Mo Sn I

Construtores

Macronutrientes

Micronutrientes

Na tabela, quatro dos macronutrientes são metais. São eles:

a) sódio, manganês, cloro e cálcio;

b) enxofre, cloro, potássio e sódio;

c) carbono, cloro, magnésio e enxofre;

d) sódio, magnésio, potássio e cálcio;

e) manganês, flúor, carbono e potássio.

14. (UNESP) Indicar a alternativa que contém somen-te elementos químicos pertencentes à classe dos semimetais:

a) B, C, N, O

b) O, S, Sn, Te

c) N, P, As, Sb

d) B, Ge, Sb, Te

e) Be, C, P, Se

15. (PUC Minas – MG) Na tabela periódica, os ele-mentos líquidos, nas condições ambiente, apre-sentam números atômicos:

a) 53 e 87

b) 35 e 80

c) 34 e 55

d) 48 e 80

16. (UERJ) O selênio é um elemento químico essen-cial ao funcionamento do organismo, e suas principais fontes são o trigo, as nozes e os peixes. Nesses alimentos, o selênio está presente em sua forma aniônica Se2–. Existem na natureza átomos de outros elementos químicos com a mesma dis-tribuição eletrônica desse ânion. O símbolo quí-mico de um átomo que possui a mesma distri-buição eletrônica desse ânion está indicado em: a) Kr

b) Br

c) As

d) Te

17. (E. E. Mauá – SP) O íon Sc3+ tem 18 elétrons e é isoeletrônico do íon X3–. Pergunta-se:

a) qual a estrutura eletrônica do átomo de escândio?

b) qual seu número atômico, a que família e pe-ríodo da classificação periódica pertence o ele-mento X?

18. (ACAFE – SC) Seja um elemento químico repre-sentado pela notação 20X.

Com relação ao elemento acima e seu número atômico, consulte a classificação periódica dos elementos e assinale a alternativa correta.

a) É classificado como um metal alcalino.

b) Sua configuração eletrônica fundamental é 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6.

c) Pertence ao quarto período da classificação periódica e o elemento químico é o cálcio.

d) Pertence à quarta família da classificação periódica.

DesafioDesafio

19. (IME – RJ) Considere a versão tridimensional da tabela periódica sugerida pelo químico Paul Giguère. Nessa representação, a tabela periódica se assemelha a um cata-vento em que os blocos s, p, d, f são faces duplas formadoras das pás do cata-vento e o eixo de sustentação está fixado ao longo do bloco s.

Em relação à tabela acima, assinale a alternativa correta.

a) O elemento é um gás nobre.

b) O elemento é o 80Hg.

c) O íon +2 tem a configuração eletrônica do xe-nônio.

d) O 75 é isótono do 8539X.

e) O elemento é o 43Tc, primeiro elemento arti-ficial conhecido, e pertence ao grupo 6B ou 6 da tabela periódica usual.


Propriedades dos elementos químicos

A lei periódica e a organização dos elementos na tabela periódica são consequências da configuração eletrônica dos elementos. Por meio das configurações eletrônicas, é possí-vel prever as propriedades físicas e químicas das substâncias e conhecer também as propriedades estruturais dos átomos individuais e das moléculas. Assim, a tabela periódica pode ser utilizada para relacionar as propriedades dos elementos com suas estruturas atômicas.

Essas propriedades podem ser de dois tipos:

Propriedades aperiódicas: são aquelas em que os valores aumentam ou diminuem à medida que o número atômico aumenta e não se repetem em períodos deter-minados ou regulares. Exemplos: massa atômica, calor específico, dureza, índice de refração, etc.

Propriedades periódicas: são aquelas que assumem valores periódicos, ou seja, à medida que o número atô-mico aumenta, os valores aumentam ou diminuem em cada período. Dessa maneira, podem ser previstas na tabela periódica, uma vez que as propriedades se repe-tem regularmente.

Um diagrama típico de propriedade periódica. A primeira energia de ionização ocorre em função do número atômico

Entre as propriedades periódicas, as principais são:

Raio atômicoPode-se dizer, de maneira simplificada, que o raio de

um átomo (r) é a distância média entre o núcleo e o elétron mais externo. No entanto, determinar essa distância não é uma tarefa muito simples, visto que a eletrosfera não tem fronteira definida. Usualmente, para se obter esse valor, mede-se a distância (d) entre dois núcleos de átomos iguais e o resultado é dividido por dois.

A eletrosfera é uma região que não possui limites precisos, por isso o raio atômico pode ser medido como sendo a metade da distância entre dois núcleos de átomos iguais

r = d2

A unidade mais indicada, deri-vada do Sistema Internacional de Unidades (SI), para ser utilizada no raio atômico é o picometro (pm), que equivale a 10–12 m.

Milímetro (mm) = 10–3 m

Micrometro (μm) = 10–6 m

Nanometro (nm) = 10–9 m

Em um mesmo grupo, o raio aumenta à medida que au-menta o número de níveis eletrônicos (camadas). Portanto, à medida que descemos em um grupo, os átomos ficam maiores.

Unidade picometro: submúltiplo do metro. É um bilhão de vezes menor que o milímetro.


QUÍMICA

21

Observe, por exemplo, o que acontece com os elementos do grupo 16:

8O: [He] 2s2 2p4 ou 1s2 2s2 2p4

18S: [Ne] 3s2 3p4 ou 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4

34Se: [Ar] 4s2 3d10 4p4 ou 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p4

52Te: [Kr] 5s2 4d10 5p4 ou 52Te: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4p10 5s2 5p4

84Po: [Xe] 6s2 4f14 5p10 6p4 ou 84Po: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4p10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p4

L

L

L

L O

N

N

M

M

M

K

K

K

K

Aumento do raio para baixo, num grupo

L O PNMK

Em um mesmo período, os átomos apresentam igual número de níveis. Porém, à medida que aumenta o número de prótons (carga nuclear), aumenta também a força de atração sobre os elétrons e, ao mesmo tempo, ocorre uma maior repulsão entre os próprios elétrons da eletrosfera. O saldo será uma redução no raio, pois a força de atração total será um pouco maior que a força de repulsão. Assim, na horizontal, o raio aumenta da direita para a esquerda na tabela periódica.

Observe, por exemplo, o que ocorre no 2.º período da tabela periódica:

Aumento do raio para a esquerda, em um período

De maneira geral, pode-se resumir a tendência do raio atômico na tabela periódica por meio do esquema a seguir:

Variação do raio atômico na tabela periódica. Em destaque, o elemento de maior raio

Raio iônicoOs raios dos íons são ligeiramente diferentes dos raios

dos átomos. Na formação do cátion (perda de elétrons), há uma contração da eletrosfera, logo o raio tende a ser reduzido. Pode ocorrer o esvaziamento da última camada do átomo, o que contribui mais intensamente para a re-dução do raio.

Quanto maior o número de elétrons perdidos pelo áto-mo, menor é o raio do seu íon.

Li: 1s2 2s1 –1 elétron Li+: 1s2

K K L


Na formação do ânion (ganho de elétrons), há uma expansão da eletrosfera, devido a uma maior repulsão entre os elétrons presentes, bem como a uma diminuição na força de atração sobre os elétrons pela carga presente no núcleo.

Quanto maior o número de elétrons recebidos pelo átomo, maior é o raio correspondente ao seu íon.

Para íons isoeletrônicos, o elemento de menor nú-mero atômico será o que possui o maior raio. Isso pode ser justificado, pois, quanto menor a força de atração entre a carga do núcleo (número de prótons) e os elétrons presentes na eletrosfera, maior será o raio.

Exemplo:

8O2– 9F

– 11Na+ 12Mg2+

p = 8 p = 9 p = 11 p = 12

e = 10 e = 10 e = 10 e = 10

Consequentemente, a ordem decrescente do raio para as espécies isoeletrônicas apresentadas é:

8O2– > 9F

– > 11Na+ > 12Mg2+

Energia de ionizaçãoSegundo o Modelo Atômico de Bohr, quando um átomo no seu estado fundamental absorve

energia, o elétron pode “saltar” de uma órbita estacionária para outra. Se a energia fornecida for suficiente, o elétron pode ser completamente removido do átomo, em um processo conhecido por ionização.

A energia de ionização é definida como a quantidade mínima de energia necessária para remover um elétron de um átomo gasoso isolado no seu estado fundamental.

Exemplo:

He(g) + 2 372 kJ He+(g) + e–

De maneira geral, pode-se dizer que essa proprieda-de é inversamente proporcional ao raio atômico. Quanto maior for o raio atômico, mais afastado estará o elétron mais externo, logo menor será a força de atração da carga do núcleo sobre esse elétron. Dessa maneira, aumenta a facilidade para a retirada de um elétron, ou seja, a energia de ionização tende a diminuir conforme aumenta o raio do átomo. Portanto, em um mesmo grupo, a energia de ionização aumenta de baixo para cima e, em um mesmo período, aumenta da esquerda para a direita.

A tendência da primeira energia de ionização pode ser representada conforme esquema da tabela periódica ao lado.

Caso se queira retirar mais de um elétron de um áto-mo, a energia de ionização aumenta consideravelmente, pois a saída de cada elétron faz com que aumente a força de atração dos prótons mantidos no núcleo sobre os elétrons restantes, que estarão em menor número na eletrosfera.

Estado fundamental: estado de mais baixa energia,

ou seja, o estado normal de um

átomo.

Isoeletrônicos: são espécies que

apresentam o mesmo número

de elétrons.

Variação da energia de ionização na tabela periódica. Em destaque, o elemento com maior energia de ionização

F: 1s2 2s2 2p5 +1 elétron F–: 1s2 2s2 2p6

K K L L

© S

hutt

erst

ock/

Afo

tosh

op

Os metais usados em painéis de captação de energia solar possuem baixa energia de ionização

Energia de

ionização

@QUI807


QUÍMICA

23

Observe, nesta tabela, os valores das energias de ionização dos elementos do terceiro período da tabela periódica:

EletronegatividadeA maioria dos elementos químicos não é encontrada isolada na natureza e está, normal-

mente, ligada a outros elementos, de diferentes maneiras. A ligação entre os átomos dos elementos envolve somente os elétrons; alguns átomos preferem perder elétrons e outros, receber. A propriedade pela qual o átomo apresenta maior tendência a receber elétrons é conhecida como eletronegatividade.

A eletronegatividade é maior em átomos de menor raio, pois, à medida que este diminui, aumenta a capacidade de a carga nuclear atrair os elétrons para si. Então, quanto menor a distância entre o núcleo e a eletrosfera, maior a tendência de atração dos elétrons.

Assim, a eletronegatividade, definida inicialmente por Linus Pauling, é um valor relativo, medido pela diferença entre dois elementos ligados entre si. Nas primeiras medidas, Pauling definiu o hidrogênio com o valor zero, porém observou que alguns elementos apresentavam valores negativos. Para corrigir esse fato, o cientista definiu 2,20 como um novo valor para a eletronegatividade do hidrogênio, recalculando os valores para os outros elementos. Portanto, as eletronegatividades dos demais elementos foram obtidas comparando-se sempre o valor referente ao padrão escolhido (hidrogênio).

1.ª energia de ionização < 2.ª energia de ionização < 3.ª energia de ionização < ... < n.º energia de ionização

Linus Pauling recebeu, em 1954, o Prêmio Nobel por sua importante contribuição ao estudo das ligações químicas e das substâncias inorgânicas

Latin

Stoc

k/Co

rbis

/Rog

er R

essm

eyer

Valores das eletronegatividades de alguns elementos químicos

Energia de ionização dos elementos do terceiro período (kJ/mol)

Elemento 1a. EI 2a. EI 3a. EI 4a. EI 5a. EI 6a. EI 7a. EI

Na 496 4 562 6 910 9 543 13 354 16 613 20 117

Mg 738 1 451 7 733 10 524 13 630 18 020 21 711

Aℓ 578 1 817 2 745 11 577 14 842 18 379 23 326

Si 786 1 577 3 232 4 356 16 091 19 805 23 780

P 1 012 1 907 2 914 4 964 6 274 21 267 25 431

S 1 000 2 252 3 357 4 556 7 004 8 496 27 107

Cℓ 1 251 2 298 3 822 5 159 6 542 9 362 11 018

Ar 1 521 2 666 3 931 5 771 7 238 8 781 11 995

Energia de

ionização do

átomo de

magnésio

@QUI905

Os gases nobres, detentores de grande estabilidade, não apresentam eletronegatividade, por isso não estão presentes nesta tabela:

Eletronega-

tividade

@QUI904


Pode-se concluir que a eletronegatividade aumenta da esquerda para a direita nos períodos e de baixo para cima nos grupos. Exatamente o inverso do que ocorre com o raio atômico.

Variação da eletronegatividade na tabela periódica. Em destaque, o elemento mais eletronegativo

Mol: unidade que indica a

quantidade de matéria.

Afinidade eletrônicaÉ a quantidade de energia liberada quando um átomo isolado, gasoso, no seu estado fundamental,

recebe um elétron, formando um íon negativo (ânion). Geralmente, átomos de não metais tendem a formar ânions, por isso a energia liberada por eles é muito maior que a dos metais.

Exemplo:

17Cℓ(g) + e– Cℓ–(g) + 349 kJ = afinidade eletrônica do cloro

Na tabela periódica, a tendência da afinidade eletrônica é a mesma que a da eletronegatividade. Quanto menor o raio do átomo, maior sua afinidade por elétrons e, assim, maior a energia liberada para o recebimento de um elétron. Infelizmente, a medida experimental da afinidade eletrônica é muito difícil e, por isso, seus valores são conhecidos somente para alguns elementos. Fato curioso é que o flúor, o elemento de maior eletronegatividade, tem, experimentalmente, afinidade eletrônica inferior à do cloro, conforme estes valores experimentais demonstrados:

F = 328 kJ/molCℓ = 349 kJ/molBr = 325 kJ/molI = 295 kJ/mol Desse modo, pode-se dizer que a afinidade eletrônica cresce da esquerda para a direita nos

períodos e de baixo para cima nos grupos.

Variação da afinidade eletrônica na tabela periódica. Em destaque, o elemento de maior afinidade eletrônica

Por serem muitos estáveis, os gases nobres não apresentam tendência para receber elétrons, portanto não são incluídos nas variações que correspondem à afinidade eletrônica.


QUÍMICA

25

VIII. Formam íons positivos:a) ( ) metais;b) ( ) não metais;c) ( ) semimetais;d) ( ) gases nobres.

IX. Apresentam características intermediárias entre metais e não metais:a) ( ) não metais;b) ( ) semimetais;c) ( ) gases nobres;d) ( ) hidrogênio.

X. Elementos que apresentam eletronegativi-dade nula e alto potencial de ionização:

a) ( ) gases nobres;

b) ( ) calcogênios;

c) ( ) metais alcalinos;

d) ( ) metais alcalinoterrosos.

XI. Grupo que apresenta grande tendência a perder elétrons e, em consequência, peque-no potencial de ionização:

a) ( ) gases nobres;

b) ( ) calcogênios;

c) ( ) halogênios;

d) ( ) metais alcalinos.

3. (UFMS) A classificação periódica dos elementos, proposta por Mendeleiev, em conjunto com a pe-riodicidade, proposta por Moseley, resultam em uma tabela que oferece uma grande quantidade de informações a respeito das propriedades físicas e químicas dos elementos e seus compostos, ser-vindo de base para a compreensão das ligações químicas. De acordo com as informações contidas na tabela periódica, analise as afirmações a seguir e assinale a(s) correta(s).

(01) Os elementos químicos são organizados em ordem crescente de suas massas atômicas.

(02) Os elementos que formam a família 1A possuem elétrons de valência com configu-ração ns1.

(04) Os elementos representativos, pertencentes ao terceiro período da tabela periódica, têm seus elétrons distribuídos em quatro camadas.

(08) O raio atômico, num grupo, aumenta com o aumento do número atômico.

1. Observe a tabela a seguir, em que os símbolos dos elementos foram substituídos por letras do alfa-beto, e complete as afirmativas:

F

B G

C E

D

A

a) Qual o elemento que tem o menor raio atômico?

b) Qual o elemento que tem o maior raio atômico?

c) Que elementos são não metais?

d) Que elementos são metais?

e) Qual o elemento mais eletronegativo?

f) Qual o metal alcalinoterroso de menor raio?

g) Qual o elemento de menor afinidade eletrônica?

h) No 4.o período, qual o elemento de maior po-tencial de ionização?

2. Assinale a resposta correta, marcando um X nos parênteses.

I. O halogênio de maior raio atômico:

a) ( ) F b) ( ) Br c) ( ) Cℓ d) ( ) I

II. O elemento de menor tamanho no segundo período:

a) ( ) Li b) ( ) B c) ( ) O d) ( ) Ne

III. O elemento de maior energia de ionização:

a) ( ) Ne b) ( ) Ar c) ( ) He d) ( ) Xe

IV. Elemento que, apesar de ter a configuração dos metais alcalinos, apresenta propriedades dos não metais:

a) ( ) hélio; b) ( ) oxigênio;

c) ( ) hidrogênio; d) ( ) argônio.

V. O grupo cujos elementos têm maior afinida-de eletrônica:a) ( ) halogênios;b) ( ) calcogênios;c) ( ) metais alcalinos;d) ( ) metais alcalinoterrosos.

VI. O elemento de maior eletronegatividade:a) ( ) F b) ( ) O c) ( ) Na d) ( ) Cℓ

VII. O metal alcalino de menor raio:a) ( ) Li b) ( ) K c) ( ) Fr d) ( ) Rb

111111 ObOOO t b


(16) Os elétrons de maior energia de um ele-mento do grupo 6A, pertencente ao quarto período, têm configuração 4p4.

4. (UFSC)Depois de mais de uma década de seu desco-

brimento, o elemento de número atômico 112 foi aceito oficialmente na tabela e recebeu, tempora-riamente, o nome de ununbium (ou unúmbio, que em latim quer dizer 112). Ele é superpesado e al-tamente instável – existe por apenas alguns milio-nésimos de segundo e depois se desfaz. Demorou muito para que a descoberta da equipe alemã do Centro para Pesquisa de Íons Pesados, liderada por Sigurd Hofmann, fosse reconhecida oficialmente pela União Internacional de Química Pura e Apli-cada (IUPAC, em inglês). É que sua existência teve que ser confirmada de maneira independente – até agora apenas quatro átomos foram observados.

Hofmann começou sua busca por elementos para a tabela periódica em 1976. Para criar o ele-mento 112, a equipe de Hofmann usou um acelera-dor de partículas com 120 metros de comprimento para lançar um fluxo de íons de zinco contra áto-mos de chumbo. Os núcleos dos dois elementos se fundiram para formar o núcleo do novo elemento.

Estes núcleos muito grandes e pesados tam-bém são muito instáveis. Eles começam a se desin-tegrar pouco depois de formados. Isso libera ener-gia, que os cientistas podem medir para descobrir o tamanho do núcleo que está se desfazendo.Disponível em: <http://noticias.terra.com.br/ciencia/interna/0,,OI3818860-EI238,00.html>. Acesso em: 11 jun. 2009. Adaptação.

Com base nas informações acima, é correto afir-mar que:

(01) este novo elemento químico de número atômico 112 será classificado como um ele-mento de transição;

(02) o elemento químico de número atômico 112 pertence ao período 7 e à coluna 12 ou 2 B da classificação periódica dos elementos;

(04) os dois núcleos que se fundiram para for-mar o núcleo desse novo elemento foram o do íon Cd2+ e o do átomo de Pb;

(08) um átomo desse novo elemento terá maior raio que um átomo do elemento frâncio;

(16) o nome definitivo desse novo elemento de número atômico 112 será definido pela IUPAC para substituir o nome provisório ununbium;

(32) seu número de massa será calculado atra-vés da soma dos 30 prótons do zinco e dos 82 prótons do chumbo;

(64) seu subnível de maior energia da distribui-ção eletrônica é 7s2.

5. (UFC – CE) O raio atômico (ou iônico) é uma pro-priedade periódica que exerce grande influência na reatividade dos átomos (ou dos íons).

a) Explique, em termos de carga nuclear efetiva, a variação apresentada pelo raio atômico (ou iônico) dentro de um mesmo período da tabela periódica:

b) Considere os seguintes pares de espécies: I) Aℓ+ e Aℓ2+; II) F e F– e III) Li e Li+. Indique, para cada par, a espécie que apresenta o maior raio:

6. (UDESC) Em 1869 Dimitri Mendeleiev (1834-1907) apresentou à comunidade científica a lei periódica dos elementos. Sentindo-se seguro da validade de sua classificação, deixou posições vazias na tabela, para elementos que viriam a ser descobertos. Predis-se, com uma precisão surpreendente, suas proprie-dades; para isso utilizou como base as proprieda-des dos elementos vizinhos, tendo fundamentado a atual classificação periódica dos elementos.


QUÍMICA

27

Com base nas propriedades periódicas dos ele-mentos, analise as informações abaixo:

I. Os elementos do bloco s apresentam baixa energia de ionização; seus elétrons são per-didos com facilidade.

II. As energias de ionização dos elementos do bloco p são menores do que as dos elemen-tos do bloco s.

III. Todos os elementos do bloco d são metais, suas propriedades são intermediárias aos ele-mentos dos blocos s e p.

Assinale a alternativa correta:

a) somente a afirmativa III é verdadeira; b) somente as afirmativas II e III são verdadeiras; c) somente as afirmativas I e III são verdadeiras; d) somente a afirmativa I é verdadeira; e) somente a afirmativa II é verdadeira.

7. (UFPR) O gráfico corresponde à tendência da pri-meira energia de ionização em função do número atômico do elemento, do hidrogênio (Z = 1) ao radônio (Z = 86). A energia de ionização corres-ponde à energia necessária para remover um elé-tron do átomo neutro:

Acerca do tema, considere as afirmativas a seguir:

1. A energia de ionização tende a diminuir no grupo e aumentar no período.

2. A energia de ionização do hidrogênio é maior que a do hélio.

3. A energia de ionização do flúor é maior que a do argônio, do criptônio e do xenônio.

4. As energias de ionização dos elementos do grupo 18 (gases nobres) são inferiores às ener-gias de ionização dos metais de transição.


a) somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras;

b) somente as afirmativas 1, 3 e 4 são verdadeiras;

c) somente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras;

d) somente as afirmativas 2, 3 e 4 são verdadeiras;

e) somente as afirmativas 2 e 4 são verdadeiras.

8. (UERN) O fenômeno fotoelétrico tem como base a emissão de elétrons, por uma superfície metá-lica, em decorrência da incidência de luz de de-terminada frequência. O efeito fotoelétrico está associado ao potencial de ionização de alguns metais que podem ser usados na fabricação de dispositivos fotoelétricos como fotocélulas.

Levando-se em consideração essas informações e com base na primeira energia de ionização dos ele-mentos químicos, é correto afirmar que, entre os metais do sexto período da tabela periódica, aque-le que apresenta melhor efeito fotoelétrico é o

a) césio, em razão de possuir a menor energia de ionização do período.

b) mercúrio, porque é utilizado na fabricação de lâmpadas para iluminação pública.

c) ouro, em virtude de refletir com mais intensi-dade os raios luminosos incidentes sobre sua superfície.

d) chumbo, um metal de transição que possui raio atômico muito menor que o do lantânio.

9. (UFRN) O sódio é uma substância extremamente reativa e perigosa, podendo pegar fogo em con-tato com o ar:

4 Na(s) + O2(g) 2 Na2O(s) (2)

e reagir violentamente com a água:

2 Na(s) + 2 H2O(ℓ) 2 NaOH(s) + H2(g) (3)

É um elemento químico considerado essencial à vida humana. Quando combinado a outras subs-tâncias, é utilizado, por exemplo, na produção de papel, de sabão e no tratamento de águas.

Considerando-se as propriedades periódicas do sódio, é correto afirmar que ele é um metal

a) alcalinoterroso, de alta afinidade eletrônica.

b) alcalino, de alta energia de ionização.

c) alcalino, de baixa afinidade eletrônica.

d) alcalinoterroso, de baixa energia de ionização.

10. (UFF – RJ) Após os trabalhos de Lavoisier, Dalton e outros, o estudo dos elementos químicos desen-volveu-se de tal forma que se tornou necessário classificá-los de acordo com suas propriedades. A observação experimental tornou evidente que certos elementos têm propriedades muito seme-lhantes, o que permite reuni-los em grupos. Des-de o século XIX, várias tentativas foram feitas, sem grande sucesso. O trabalho mais detalhado


foi feito em 1869 por Mendeleiev. Ele ordenou os elementos em função de suas massas atômicas crescentes, respeitando suas propriedades quími-cas. O trabalho foi tão importante que ele chegou a prever a existência de elementos que ainda não haviam sido descobertos.

Com base na tabela periódica, pode-se constatar que

a) a energia de ionização de um elemento é a ener-gia máxima necessária para remover um elétron do átomo desse elemento no estado gasoso.

b) os elementos de transição interna são aqueles cujo subnível de maior energia da distribuição eletrônica de seus átomos é f.

c) a afinidade eletrônica ou eletroafinidade é a energia associada à saída de um elétron num átomo do elemento no estado gasoso.

d) as propriedades dos elementos são funções aperiódicas de seus números atômicos.

e) os elementos representativos são os elemen-tos cujo subnível de menor energia da distri-buição eletrônica de seus átomos é s ou p.

11. (UNESP) Os átomos dos elementos X, Y e Z apre-sentam as seguintes configurações eletrônicas no seu estado fundamental:

X 1s2 2s2 2p5

Y 1s2 2s2 2p6 3s1

Z 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5

É correto afirmar que

a) entre os citados, o átomo do elemento X tem o maior raio atômico.

b) o elemento Y é um metal alcalino e o elemen-to Z é um halogênio.

c) entre os citados, o átomo do elemento Z tem a maior afinidade eletrônica.

d) o potencial de ionização do elemento X é me-nor do que o do átomo do elemento Z.

e) o elemento Z pertence ao grupo 15 (V A) e está no quarto período da classificação perió-dica.

12. (UEM – PR) As cores dos fogos de artifício se de-vem à presença de substâncias químicas adicio-nadas durante a fabricação.

Alguns íons responsáveis pela coloração são Na+, Sr2+, Ba2+ e Cu2+. Considere as afirmativas e assinale o que for correto.

(01) O estrôncio metálico recebe 2 elétrons e se transforma no cátion Sr2+.

(02) Os elétrons do Cu2+ estão distribuídos em quatro níveis de energia.

(04) O íon Na+ é isótopo do gás nobre neônio.

(08) A primeira energia de ionização do Ba é menor que a do Sr.

(16) O íon Na+ tem 11 prótons, 10 elétrons e 12 nêutrons.

13. (UNEB – BA) Elementos com as seguintes carac-terísticas:

combinam-se com metais formando compos-tos iônicos;

a camada mais externa tem configuração: ns2

np5;

as energias de ionização são altas;

possuem altas eletronegatividades.

São

a) gases nobres.

b) halogênios.

c) de transição.

d) transurânios.

e) calcogênios.

14. (UFRN) O elemento químico silício é usado na fa-bricação de ferramentas e de chips eletrônicos, entre outras aplicações. Isso se deve ao fato de o silício

a) ser um metal e apresentar baixo potencial de ionização, isto é, poder ceder elétrons confor-me a eletronegatividade do outro elemento com o qual forma uma ligação química.

b) ser um semimetal e sua última camada apresen-tar configuração eletrônica de 3s23p13p13p1.

c) ser um semimetal e apresentar eletronega-tividade média, isto é, atrair ou ceder elé-trons, conforme a eletronegatividade do ou-tro elemento com o qual forma uma ligação química.

d) ser um não metal e sua última camada apre-sentar configuração eletrônica de 3s23p23p2.


QUÍMICA

29


Ligações químicas2

a periódica; Ligações químicas

Gilbert Newton Lewis e Walther Kossel – cientistas que contribuíram com o estudo das ligações químicas

© W

ikip

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Com

mon

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Existe uma imensa quantidade de substâncias diferentes, e todas elas são formadas por um conjunto de elementos químicos, os quais estão presentes na tabela periódica. Para que esse pequeno conjunto possa originar uma grande quantidade e diversidade de materiais encontrados na natureza, é necessário que ocorra uma interação entre eles, chamada de ligação química.

Apesar de a comunidade científica ter conhecimento de que a maior parte dos elementos não era encontrada em sua forma isolada, havia muita dificuldade em esclarecer em detalhes qual seria o motivo que levava a interação entre dois ou mais átomos a formar uma substância. Além disso, por que era tão comum a união entre certos tipos de elementos e tão improvável a junção entre outros?

No início do século XX, sabia-se que os gases nobres eram os únicos átomos encontrados na natureza de forma isolada. Admitiu-se que, nessas condições, esses já eram estáveis, ou seja, pouco reativos. Ao estudar a estrutura eletrônica desse grupo, percebeu-se, com exceção do hélio, que todos os gases nobres possuíam oito elétrons na última camada. Assim, ao se fazer uma associação da configuração eletrônica da camada de valência dos gases nobres com a estabilidade química dos elementos, os cientistas Gilbert Newton Lewis (1875-1946) e Walther Kossel (1888-1956) criaram a hipótese de que os demais elementos da tabela deveriam formar ligações químicas entre si com o objetivo de buscar uma configuração eletrônica da última camada similar à dos gases nobres. Essa proposta foi denominada teoria eletrônica da valência, conhecida também como regra do octeto.

Gás nobre K L M N O P

Hélio (He) 2

Neônio (Ne) 2 8

Argônio (Ar) 2 8 8

Criptônio (Kr) 2 8 18 8

Xenônio (Xe) 2 8 18 18 8

Radônio (Rn) 2 8 18 32 18 8

Regra do

octeto

@QUI808

Ensino Médio | Modular 31

QUÍMICA

De acordo com a regra do octeto, os elementos adquirem estabilidade eletrônica ao completarem oito elétrons em sua última camada. Quando os átomos não estiverem estáveis, devem ligar-se uns aos outros, perdendo ou recebendo elétrons, a fim de adquirir a condição de estabilidade. Assim, com essa teoria, surge a denominação camada de valência.

Como auxílio à compreensão das ligações químicas, utiliza-se a tabela que representa os elétrons de valência.

Configuração de especial estabilidade

oot

d

Camada de valência:

camada mais externa com

elétrons, embora esses

não sejam, exclusivamente,

responsáveis pela maneira

como os átomos se combinam

entre si, por meio de

ligações.

Elétrons de valência: elé-

trons existentes na camada de

valência dos elementos químicos.

Representação dos elétrons de valência por Lewis, para os elementos representativos

A humanidade parece ter um problema recorrente com o sal. Em seus primórdios, na África, os ancestrais do Homo sapiens lutavam contra a escassez dessa substância essencial ao organismo humano. No sal encontra-se o sódio, elemento químico crucial para o metabolismo das células. Sem sódio, não haveria vida como

a conhecemos. Por ele ser importante, e difícil de obter na natureza, a evolução dotou o corpo

de mecanismos extremamente eficazes para reter o sal. Cada vez que um caçador obtinha sal por meio do sangue e dos órgãos dos animais ou pela ingestão de algum vegetal rico em sódio, o corpo se agarrava a ele com tenacidade. A máquina orgânica foi aprimorada nas savanas africanas para que

o suor, a urina e as fezes eliminem quantidades mínimas de sal. O objetivo da natureza é preservá-lo dentro do corpo. Mas as circunstâncias mudaram radicalmente.

O problema que se coloca para os homens e mulheres do século XXI é oposto: excesso de sal. O Institute of Medicine, organização que assessora o governo americano, estima que cada um de nós poderia sobreviver com cerca de 450 miligramas de sal por dia, mas as estatísticas internacionais mostram que a ingestão diária per capita pode passar de 10 gramas. É uma quantia 22 vezes maior. No Brasil, o consumo per capita chega a 12 gramas. Como conciliar um organismo projetado para viver com quantidades mínimas de sal com um regime alimentar em que ele é superabundante? Para um grupo que varia de 25% a 30% da população, essa questão é urgente. Essas pessoas têm dificuldade em eliminar o excesso de sal que ingerem. Por causa da retenção, desenvolvem hipertensão crônica: uma doença que mexe com a circulação, força os batimentos cardíacos e pode causar ataques do coração e derrames cerebrais. Mais de 17 milhões de brasileiros sofrem dessa doença.

“O sal é importante para nosso organismo, mas não podemos abusar dele”, diz o médico Flávio Sarno, pesquisador da Faculdade de Saúde Pública da Universidade de São Paulo (USP). A Organização Mundial da Saúde (OMS) recomenda um consumo inferior a cinco gramas de sal por dia – equivalente a uma colher de chá ou a cinco azeitonas. Pense em sua própria alimentação e calcule quantas vezes você passou da conta na última semana. Se você não está entre os 25% ou 30% da população que são sensíveis ao sal, não deve haver problema. Mas como saber? Sarno diz que seriam necessários seis dias de internação sob controle alimentar para medir com precisão a sensibilidade ou resistência de cada um ao sal. “Como não dá para internar todo mundo, a recomendação é que todos diminuam a ingestão de sal”, diz Agostinho Tavares, nefrologista da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp).

BUSCATO, Marcela; LIMA, Francine; MASSON, Celso. Viva melhor com menos sal. Disponível em: <http://revistaepoca.globo.com/Revista/Epoca/0,,EMI157598-15257,00-VIVA+MELHOR+COM+MENOS+SAL.html>. Acesso em: 20 set. 2010.

1. O sal traz em sua composição o sódio – elemento químico envolvido na manutenção do equilíbrio de líquidos do corpo. No entanto, um aumento da quantidade de sódio no organismo provoca uma alteração nesse equilíbrio. A retenção de líquido no organismo pode causar aumento da pressão sanguínea e provocar a hipertensão, responsável pelo infarto e pelo acidente vascular cerebral (AVC). Faça uma pesquisa sobre a relação do aumento da pressão arterial com o risco de infarto e AVC:

Ligação iônica

Viva melhor com menos salCom pequenas mudanças na dieta e os novos produtos da indústria, é possível

vencer a hipertensão sem abrir mão de comer bem – e com prazer

P. Im

agen

s/Pi

th

Isto é o que você

deveria comer

5 gConsumo recomendado

pela Organização Mundial da Saúde

Isto é o que você

come por dia

12 gConsumo médio do brasileiro

segundo estudo da Faculdade de Saúde Pública da Universidade

de São Paulo

*As colheres não estão representadas em tamanho real

*


2. Os médicos costumam prescrever às pessoas hipertensas uma dieta com baixo teor de sódio. Na realidade, a recomendação médica refere-se aos íons sódio (Na+) que são ingeridos ao se consumir o sal de cozinha, cujo componente principal é o composto iônico NaCℓ. Embora o átomo de sódio (Na) e o íon sódio (Na+) pos-suam nomes e símbolos semelhantes, eles apresentam comportamentos químicos bem diferentes. Explique, utilizando conhecimentos por você já adquiridos, qual a diferença entre o átomo e o íon do elemento sódio:

3. Uma maneira de se diminuir o teor de íons sódio (Na+) no organismo é substituir o sal de cozinha comum pelo sal light, sendo indicado inclusive por médicos e nutricionistas para pessoas hipertensas. Qual é a diferença entre a composição química do sal comum e a do sal light ?

4. Existem substâncias que devem estar presentes, em diferentes concentrações, dentro e fora das células. O controle da passagem de certas substâncias é feito pela membrana celular, processo conhecido como permeabilidade seletiva. Graças a essa seletividade ocorrem diferenças na quantidade de íons nos meios externo e interno da célula. De que maneira a bomba de sódio e potássio mantém essa diferença?

Polo positivo – espécie de baixa eletronegatividade, que tem tendência de ceder os elétrons da última camada.

Polo negativo – espécie de alta eletronegatividade, que tem tendência de receber elétrons na última camada.

De acordo com a regra do octeto, nenhum dos átomos acima representados se encontra eletricamente estável. Para que isso ocorra, o átomo de sódio “perde” o elétron da camada de valência. O cloro, por sua vez, para se estabilizar, precisa “receber” um elétron, completando o octeto:

11Na+ 1s2 2s2 2p6 3s0 17Cℓ– 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

K = 2 L = 8 M = 0

K = 2 L = 8 M = 8

Com o auxílio do diagrama de Linus Pauling e conhecendo o número máximo de elétrons que se pode ter em cada subnível, é possível verificar que os elétrons são distribuídos em ordem crescente de energia. Faça a distribuição eletrônica dos elementos sódio e cloro e identifique a camada de valência e o número de elétrons nela presente:

a) 11Na:


N.º de elétrons na última camada:

b) 17Cℓ:


N.º de elétrons na última camada:

Também chamada de ligação eletrovalente, a ligação iônica é o tipo de ligação química que ocorre da interação, por exemplo, entre metais e não metais. Há transferência de elétrons do elemento menos eletronegativo para o de maior eletronegatividade, o que ocasiona a formação de íons positivos (cátions) e negativos (ânions). O excesso de cargas elétricas origina a existência de polos:


QUÍMICA

33

Portanto, a ligação iônica é a atração eletrostática entre o cátion sódio (Na+) e o ânion cloreto (Cℓ–). Para representar a ligação entre os íons envolvidos, pode-se utilizar a fórmula eletrônica ou Fórmula de Lewis. Nela, são utilizados somente os elétrons da camada de valência de cada átomo, e cada elétron perdido deve ser simbolizado por uma seta indicada no sentido de quem cede para quem recebe o elétron.

Por possuírem cargas elétricas opostas, os íons Na+ e Cℓ– se atraem constituindo o chamado retículo cristalino iônico. Nesse retículo, os íons se encontram fortemente unidos e ocupam posições bem definidas, formando um sólido com alta estabilidade.

A fórmula química de um composto iônico deve ser representada pela mínima proporção entre os átomos que se ligam, formando um sistema eletricamente neutro. Nessas condições, é necessário que o número de elétrons doados pelo metal seja igual ao número de elétrons recebidos pelo não metal.

Para determinar, de maneira simplificada, a quantidade necessária de cada íon na for-mação do composto iônico, pode-se utilizar o seguinte esquema, em que o cátion sempre estará à esquerda; e o ânion, à direita da fórmula.

Verifica-se que a carga do ânion será o número de cátions e a carga do cátion será o número de ânions, na mínima proporção entre os átomos que se ligam.

Exemplo:Ligação entre o cálcio (Ca) e o cloro (Cℓ)

Para adquirir estabilidade, o metal, nesse caso, o cálcio, deve ceder seus dois elétrons de valência para o não metal. No exemplo, o cloro, por ser um halogênio, precisa de apenas um elétron a fim de completar os oito elétrons necessários na camada de valência. Dessa forma, um átomo de cálcio precisa de dois átomos de cloro para receber seus elétrons.

Fórmula eletrônica ou de Lewis: indica os elétrons de valência para a formação do composto iônico.

Íon fórmula: indica a carga de cada íon envolvido e sua proporção mínima.

Fórmula mínima: indica a menor relação entre os íons dos átomos.

CaCℓ2

O cálcio cede elétrons e se transforma em um íon com carga 2+, cada átomo de cloro recebe um elétron e adquire carga 1–

Com o auxílio da tabela periódica, pode-se concluir que, para adquirir estabilidade, os metais per-tencentes aos grupos 1, 2 e 13, que apresentam respectivamente um, dois e três elétrons na camada de valência, devem ceder esses elétrons. Já os não metais dos grupos 15, 16 e 17 devem receber o número de elétrons que falta (respectivamente 3, 2 e 1) para completar o octeto. Os elementos do grupo 14 apresentam baixa tendência a formar ligação iônica.

Retículo cristalino iônico do NaCℓ

Interações

entre íons

de cargas

opostas

@QUI810

Formação

do cloreto

de sódio

no nível

atômico

@QUI809


Características gerais dos compostos iônicos:

São sólidos à temperatura ambiente.

Apresentam aspecto cristalino.

Possuem elevados pontos de fusão e ebulição.

Conduzem a corrente elétrica quando fundidos ou dissolvidos em água.

O quadro a seguir comprova que compostos iônicos apresentam altos valores de ponto de fusão e ebulição:

Substância Ponto de fusão (ºC) Ponto de ebulição (ºC)

Cloreto de lítio (LiCℓ) 610 1 383

Brometo de potássio (KBr) 734 1 435

Cloreto de cálcio (CaCℓ2) 775 1 936

Cloreto de sódio (NaCℓ) 801 1 465

Óxido de alumínio (Aℓ2O3) 2 053 3 000

Óxido de magnésio (MgO) 2 830 3 600

Fundidos: quando se

aquece, suficientemente,

um composto iônico, o retículo

cristalino é rompido. Isso

faz com que os íons adquiram mobilidade e conduzam a

corrente elétrica.

A ligação covalente é o tipo de ligação que ocorre entre átomos de alta eletronegatividade, ou seja, os átomos envolvidos tendem a receber elétrons. Nessa ligação, nenhum dos elementos tem tendência a ceder elétrons como acontece na ligação iônica. Para atingir a estabilidade, ocorre o com-partilhamento de elétrons entre não metais e, em alguns casos, com envolvimento de semimetais.

Pode-se representar as moléculas formadas por ligação covalente de três maneiras:

Ligação covalente

Fórmula molecular: indica a quantidade de átomos de cada elemento que compõe a mo-lécula. É a representação mais simples.

Fórmula eletrônica ou Fórmula de Lewis: representa o modo como ocorre o comparti-lhamento de elétrons na camada de valência com a formação dos pares eletrônicos.

Fórmula estrutural plana: mostra a estrutura da ligação, simbolizada por traço(s) que liga(m) o(s) par(es) eletrônico(s) compartilhado(s) entre dois átomos.

Exemplos:O átomo de cloro isolado apresenta sete elétrons em sua última camada, assim necessita receber

mais um elétron para completar o octeto. Como não dispõe de nenhum átomo que possa lhe ceder elétrons, o cloro tem que compartilhar um de seus elétrons com outro átomo de cloro, a fim de conquistar a estabilidade, então cada um deles passará a utilizar o par de elétrons compartilhado, ficando com o octeto completo. O resultado é a molécula de cloro, formada por dois átomos desse elemento:

Formação de

uma ligação

covalente

entre átomos

idênticos

@QUI811


QUÍMICA

35

Para a formação da molécula de oxigênio (O2) são necessárias duas ligações covalentes, conhecidas também como uma ligação dupla.

Moléculas de substâncias compostas também podem ser formadas por átomos unidos por meio de ligações covalentes. Para a formação da molécula de água (H2O), o elemento central (oxigênio) se liga a dois átomos de hidrogênio por duas ligações covalentes simples, a fim de adquirir estabilidade de acordo com o octeto.

As substâncias puras ou simplesmente substâncias são classificadas de duas formas:

Substância simples: é aquela constituída por um único elemento químico. Exemplos: Cℓ2, O2, N2, O3, S8 e P4.

Substância composta: é aquela formada por mais de um elemento químico. Exemplos: H2O, CO2, H2SO4 e C6H12O6.

Na formação da molécula de amônia (NH3), o elemento central (nitrogênio) possui cinco elétrons de valência, ou seja, com mais três elétrons compartilhados adquire camada completa. Dessa forma, o nitrogênio se liga a três átomos de hidrogênio ao seu redor por meio de ligações covalentes simples:

Formação

de uma

ligação

covalente

entre dois

átomos

diferentes

@QUI812

Átomo de

oxigênio e

a ligação

covalente

@QUI814


© L

atin

Stoc

k/Vi

sion

Pro

ject

/Re

dux

Pict

ures

/Ric

hard

Fal

coNem sinal de fumaça

[...] o primeiro automóvel movido a hidrogênio produzido em série. Isso significa que não emite nenhum gás do efeito estufa, apenas vapor-d’água. A energia que move o motor elétrico do veículo é produzida por meio de uma reação eletroquímica que combina o hidrogênio gasoso, armazenado em um tanque, com o oxigênio do ar. O processo libera elétrons, que formam uma corrente elétrica.

[...] Dois fatores que, por enquanto, impedem o hidrogênio de ser uma alternativa economicamente viável aos derivados de petróleo são o preço do combustível e a falta de infraestrutura de abastecimento. As 200 unidades [...] previstas para ser montadas nos próximos três anos serão vendidas apenas na Califórnia, o estado americano com o maior número de postos com hidrogênio: 25 no total. Nesses locais, o combus-tível é subsidiado. Sem isso, o custo do hidrogênio por quilômetro rodado seria cinco vezes maior que o da gasolina.

FAVARO, Thomas. Nem sinal de fumaça. Veja, São Paulo, ed. 2066, p. 170, jun. 2008.

1. Certamente, o gás hidrogênio será um combus-tível importante num futuro não muito distante. Em meados de 1860, os químicos já sabiam que o gás hidrogênio era constituído de moléculas diatômicas, H2. Porém, tentavam entender de que maneira poderia ser a ligação química entre os dois átomos de hidrogênio. Em 1916, Gilbert Newton Lewis propôs que haveria a formação de um par eletrônico que pertenceria a ambos os átomos da molécula. Na realidade, esses átomos estariam compartilhando um par de elétrons. Com isso, cada

átomo de hidrogênio passaria a ter dois elétrons para adquirir a estabilidade eletrônica.

Faça as representações (molecular, eletrônica e estrutural) da molécula de hidrogênio.

2. O número de anúncios sobre carros movidos a hi-drogênio é crescente a cada ano. Entre as diversas vantagens do uso desse combustível está a promessa de reduzir significativamente os níveis de poluição. Enquanto isso não se efetiva, são noticiados vários problemas ambientais associados aos combustíveis derivados do petróleo. Cite alguns desses problemas.

Esta tabela indica o número de ligações covalentes necessárias para al-guns grupos da tabela periódica atingirem a estabilidade eletrônica:

Elementos Ligações Fórmula estrutural Valência

Grupo 17 1 ligação simples X — monovalente

Grupo 162 ligações simples ou

1 ligação dupla

— X —

X bivalente

Grupo 15

3 ligações simples ou 1 ligação simples e 1 ligação dupla ou

1 ligação tripla

| — X —

— X

X

trivalente

Grupo 14

4 ligações simples ou 2 ligações simples e 1 ligação dupla ou

1 ligação simples e 1 ligação tripla ou

2 ligações duplas

| — X —

|

| — X

— X

X

tetravalente

Hidrogênio 1 ligação simples H — monovalente


QUÍMICA

37

Ligação covalente coordenadaNa tentativa de compreender a ocorrência na natureza de algumas moléculas que não podiam

ser explicadas por meio do modelo da ligação covalente normal, foi formulada a teoria da ligação covalente coordenada. Nesse tipo de ligação, o par de elétrons, a ser compartilhado, origina-se em um dos átomos ligados. Na fórmula estrutural, essa ligação pode ser representada por um traço (—) entre o doador e o átomo receptor.

Exemplos:Verificação das possíveis ligações entre os átomos de 16S e 8O.

Por meio de ligações covalentes simples, o enxofre compartilha seus elétrons de valência com o oxigênio, de forma que ambos consigam os oito elétrons em sua última camada. Para satisfazer essa condição, ocorre uma ligação dupla entre os elementos.

Porém, a molécula formada é instável, não sendo encontrada na natureza. Como o átomo de enxofre possui dois pares de elétrons não ligados, estes podem ser “emprestados” ao oxigênio. Formam-se, assim, os compostos dióxido de enxofre (SO2) e trióxido de enxofre (SO3). A justificativa para a exis-tência dessas moléculas está na possibilidade de o átomo de enxofre utilizar seus pares de elétrons não compartilhados para formar um ou dois pares de ligações coordenadas com o oxigênio.

Esta é a representação para os compostos:

Esta tabela indica o número de ligações covalentes coordenadas possíveis para alguns grupos da tabela pe-riódica:

Elementos Camada de valência Ligações covalentes Possíveis ligações coordenadas

Hidrogênio 1 elétronH —

1 covalente não faz coordenadas

Grupo 14

4 elétrons

| — X —

|

4 covalentes

não faz coordenadas

Grupo 15

5 elétrons

| — X —

3 covalentes

X —1 coordenada

Grupo 166 elétrons

— X —

2 covalentes— X —

1 ou até 2 coordenadas

Grupo 177 elétrons

X —

1 covalente

— X — |

1, 2 ou até 3 coordenadas

Ligação

covalente

coordenada

no cátion de

amônio

@QUI815


Características gerais dos compostos covalentes:

Podem existir nos estados sólido (glicose), líquido (água) ou gasoso (oxigênio) à temperatura ambien-te.

Possuem pontos de fusão e ebulição variável.

Normalmente, não são condutores de eletricidade.

A tabela ao lado demonstra que compostos forma-dos por ligação covalente apresentam baixos valores de ponto de fusão e ebulição.

Ligação metálica

A utilização dos metais pela humanidade modificou profundamente a sociedade. Com a Era dos Metais, armas, ferramentas e utensílios tornaram-se mais eficientes, resistentes e sofisticados. No entanto, para a fabricação desses materiais, era essencial o conhecimento do uso do fogo, pois havia a necessidade do aquecimento do metal para que pudesse ser moldado.

(ENEM) Na fabricação de qualquer objeto metálico, seja um parafuso, uma panela, uma joia, um carro ou um foguete, a metalurgia está presente na extração de metais a partir dos minérios corres-pondentes, na sua transformação e sua moldagem. Muitos dos processos metalúrgicos atuais têm em sua base conhecimentos desenvolvidos há milhares de anos, como mostra o quadro:

Milênio antes de Cristo Métodos de extração e operação

Quinto milênio a.C. Conhecimento do ouro e do cobre nativos

Quarto milênio a.C.Conhecimento da prata e das ligas de ouro e prataObtenção do cobre e chumbo a partir de seus minériosTécnicas de fundição

Terceiro milênio a.C.Obtenção do estanho a partir do minérioUso do bronze

Segundo milênio a.C.Introdução do fole e aumento da temperatura de queimaInício do uso do ferro

Primeiro milênio a.C.Obtenção do mercúrio e dos amálgamasCunhagem de moedas

(J. A. VANIN, Alquimistas e químicos)

Podemos observar que a extração e o uso de diferentes metais ocorreram a partir de diferentes épocas. Uma das razões para que a extração e o uso do ferro tenham ocorrido após a do cobre ou estanho é

a) a inexistência do uso de fogo que permitisse sua moldagem.

b) a necessidade de temperaturas mais elevadas para sua extração e moldagem.

c) o desconhecimento de técnicas para a extração de metais a partir de minérios.

d) a necessidade do uso do cobre na fabricação do ferro.

e) seu emprego na cunhagem de moedas, em substituição ao ouro.

SubstânciaPonto de fusão

(°C)Ponto de ebu-

lição (°C)

Amônia (NH3) –78 –33

Cloro (Cℓ2) –102 –34

Nitrogênio (N2) –210 –196

Oxigênio (O2) –219 –183

Hidrogênio (H2) –259 –253

A ligação

metálica

@QUI816

QUÍMICA

39

Engenharia Metalúrgica e de Materiais

O engenheiro metalúrgico tem por objetivo transformar minérios em metais e/ou ligas metálicas e buscar suas aplicações industriais. Atua em todo o processo, desde a extração, o refino e a conformação até a obtenção de produtos com estrutura e propriedades ajustadas às diferentes finalidades. Assim, ele é indispensável nas indústrias de base – aquelas que fornecem a matéria-prima manipulada para as demais indústrias confeccionarem os seus produtos.

Pelo fato de estar presente em todos os segmentos industriais, há boas perspectivas para o crescimento desse ramo. Além disso, com poucas escolas no país, este profissional é um dos mais disputados pelo mercado.

Os metais são utilizados com frequência no dia a dia. Vários objetos são constituídos, mesmo que não seja na sua totalidade, por metais.

A principal característica dos metais é que possuem baixos valores de energia de ionização, isto é, o núcleo exerce pequena atração nos seus elétrons mais externos. Assim, os elétrons da camada de valência são atraídos por todos os núcleos dos átomos envolvidos na ligação metá-lica, movimentando-se com facilidade de um lado para o outro. O resultado desse movimento contínuo de elétrons é conhecido como nuvem eletrônica. É por meio da nuvem de elétrons que é possível justificar algumas das propriedades dos metais, como a condutividade elétrica, a ductibilidade e a maleabilidade.

Diferentemente das ligações iônicas e covalentes, a teoria do octeto não se aplica às ligações metálicas, portanto não há representação eletrônica. Assim, o agrupamento dos átomos de metais forma um retí-culo cristalino. Uma lâmina de cobre, por exemplo, é constituída por uma grande quantidade de átomos de cobre, sendo representada simplesmente pelo símbolo do elemento, nesse caso, Cu.

Ductibilidade: capacidade de se transformar

em fios.Maleabilidade:

capacidade de se transformar

em lâminas.

Elétrons livres criam a nuvem eletrônica ao se movimentarem

© S

hutt

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Bria

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Imag

es

Características gerais dos compostos metálicos:

Possuem brilho próprio.

Apresentam elevados pontos de fusão e ebulição (exceção: mercúrio, césio e frâncio).

São bons condutores de calor e eletricidade.

São maleáveis e dúcteis.

A tabela ao lado demonstra que a maioria dos com-postos metálicos apresenta altos valores de ponto de fusão e ebulição.

SubstânciaPonto de fusão

(°C)Ponto de ebu-

lição (°C)

Alumínio (Aℓ) 660 2 519

Prata (Ag) 962 2 162

Ouro (Au) 1 064 2 856

Ferro (Fe) 1 538 2 861

Platina (Pt) 1 768 3 825

Tungstênio (W) 3 422 5 555


As misturas sólidas com propriedades metálicas de dois ou mais elementos, normalmente me-tálicos, podendo envolver pequenas quantidades de semimetais e não metais, são conhecidas como ligas metálicas. Na realidade, a maioria dos materiais metálicos que se usa diariamente são ligas metálicas, pois normalmente possuem quantidades de outros elementos misturados ao metal principal.

Geralmente, as propriedades de uma liga metálica são diferentes das de seus componentes, quando analisados separadamente. A alteração será maior quanto maior for a diferença entre os elementos constituintes.

Algumas ligas metálicas e suas composições

Liga metálica Componentes Aplicações Propriedades

AçoFe (98,5%); C (0,5–1,7%); Traços de Si, S e P.

Fabricação de ligas; utensílios domésticos.

Resistência à corrosão.

Aço inoxAço (74%); Cr (18%); Ni (8%).

Decoração; utensílios de cozinha; talheres.

Resistência à oxidação.Boa aparência.

Magnálio Aℓ (90%); Mg (10%).Fabricação de aviões e au-tomóveis.

A mais leve das ligas, densidade 2,5 g/cm3.

Solda elétrica Pb (67%); Sn (33%). Solda de contatos elétricos. Baixo ponto de fusão.

Níquel-cromo Ni (60%); Cr (40%). Fios de resistência elétrica.Baixa condutividade elétrica, ponto de fusão elevado.

Ligas monetárias Cu (75%); Ni (25%).Fabricação de moedas e em niquelação, na galvanoplastia.

Elevada dureza e inoxidabilidade.

Ouro 18 quilatesAu (75%); Ag (12,5%); Cu (12,5%).

Fabricação de joias. Dureza, resistência à oxidação.

Bronze Cu (90%); Sn (10%).Engrenagens; decoração; moedas.

Facilmente moldado.

Latão Cu (67%); Zn (33%). Tubos; torneiras; decorações. Flexível, boa aparência.

AmálgamaComposição variada:Hg, Cd, Sn, Ag, Cu.

Obturação dentária.Facilmente moldada, relativa inércia química.

Ligas metálicas

Engenharia de Minas

Esse é um dos mais antigos ramos da Engenharia. Utiliza o conhecimento de diversas áreas das Ciências, como Geologia, Química e Física. Relaciona- -se a pesquisa, prospecção (busca), extração e aproveitamento de recursos minerais.

De acordo com a legislação ambiental, o engenheiro de minas deve ter também como objetivo minimizar o impacto da extração sobre o meio ambiente. Assim, além de localizar as jazidas, ele deve analisar o tamanho das reservas e a qualidade do minério de determinado local, verificando as possibilidades técnicas e econômicas da exploração do depósito mineral.

Em geral, esse profissional atua em companhias mineradoras, onde elabora e executa o projeto de extração, que envolve a escolha de equipamentos adequados e a determinação dos recursos humanos e materiais necessários ao trabalho. ©

Shu

tter

stoc

k/Kl

etr

Ligas

metálicas

@QUI817


QUÍMICA

41

No dia 13 de outubro de 2010, foram resgatados com vida os 33 mineiros que passaram 69 dias soterrados na mina de ouro e cobre San José, no norte do Chile. Os trabalhadores só foram encontrados 17 dias após o acidente, quando as autoridades já acreditavam que as chances de eles estarem vivos eram pequenas.

Com esse acidente, comprovou-se que a exploração mineira é muito perigosa para quem nela trabalha. Além disso, ainda apresenta, em muitos casos, efeitos negativos para a saúde das populações e para o meio ambiente, como contaminação da água e dos solos, desmoronamento de terra e erosão, doenças respiratórias, abandono de resíduos perigosos, etc.

Em relação ao assunto, responda:

1. O território brasileiro apresenta destaque mundial na produção de minérios, sendo esse ramo de atividade respon-sável por cerca de 1% do Produto Interno Bruto (PIB) nacional.

As principais jazidas brasileiras são: Serra dos Carajás (PA), Vale do Trombetas (PA), Maciço do Urucum (MS), e Quadrilátero Ferrífero Central (MG). De acordo com as informações do mapa, quais os principais minerais explorados nessas regiões?

2. Uma vez que a exploração mineira esgota os recursos naturais, o que poderia ser feito para diminuir a utili-zação de fontes naturais para a obtenção de minerais?

3. Em regiões próximas a garimpos de ouro, é comum a água e os peixes não serem adequados ao consumo

por apresentarem alto índice de contaminação. Por que isso acontece?

4. Como é feita a separação da amálgama na obtenção do ouro puro? Esse processo pode trazer algum tipo de problema à saúde do garimpeiro?

5. Como o ouro é muito raro, existem inúmeras imitações para se passar por esse metal precioso, uma delas é a pirita (FeS2). Conhecido também como “ouro de tolos”, esse minério é muito bonito. Apresenta estrutura geométrica cúbica e a cor brilhante do ouro. Cite um método para identificar o ouro verdadeiro. Justifique.

Fonte: DEPARTAMENTO Nacional de Produção Mineral – Sumário Mineral, 2008. Adaptação.


Quando ocorre uma ligação química, os átomos formam ângulos entre si, adotando determinada geometria. Inclusive, é pela disposição espacial dos átomos que várias propriedades físicas e químicas de uma substância podem ser explicadas. São várias as teorias que permitem fazer uma previsão sobre a geometria das moléculas, entretanto a mais conhecida e satisfatória para a maioria das moléculas simples foi proposta em 1957, pelo químico canadense Ronald J. Gillespie (1924-), com o químico australiano Ronald Sydney Nyholm (1917-1971), e é denominada teoria da repulsão dos pares eletrônicos, do inglês Valence Shell Electron Pair Repulsion (VSEPR).

De acordo com essa teoria, os pares de elétrons que ligam os átomos (pares ligantes) e os pares não ligantes (isolados) repelem-se mutuamente e orientam-se de forma a atingir o maior afastamento possível, ou seja, uma disposição mais afastada no espaço. O quadro a seguir demonstra, de forma simplificada, como a geometria é definida pelos pares de elétrons ao redor do átomo central.

Geometria molecular

Número de pares ligantes

Número de pares isolados

Número de nuvens

eletrônicasGeometria molecular Exemplos

2 0 2 linear O —— C —— O

3

2

0

1

3 trigonal plana

angular

4

3

2

0

1

2

4

tetraédrica

piramidal

angular

5 0 5 bipirâmide trigonal

6

4

0

2

6

octaédrica

quadrado planar

Ilust

raçõ

es: J

ack

Art

. 201

1. V

etor

.


QUÍMICA

43

Exemplos: Molécula de gás carbônico (CO2)

Na molécula de CO2, o átomo de carbono (átomo central) está ligado, por ligação dupla, a dois átomos de oxigênio, e não apresenta pares de elétrons isolados. Pode-se dizer que há dois pares de elétrons, que correspondem a duas nuvens eletrônicas. Portanto, de acordo com o quadro, sua molécula apresenta geometria linear.

Molécula de CO2: geometria linear

Molécula de água (H2O)A molécula de água apresenta quatro pares de elétrons, ou seja, quatro pares de nuvens eletrôni-

cas. Destas, duas correspondem ao número de pares de elétrons ligantes; e as outras duas, aos pares de elétrons não ligantes (isolados). De acordo com o quadro, observa-se que, para essas condições, a geometria é angular.

Molécula de H2O: geometria angular

Molécula de amônia (NH3)Da mesma forma que na molécula de água, na molécula de amônia também há quatro pares de

nuvens eletrônicas. A diferença é que, desses quatro pares de elétrons, três são ligantes e um é isolado. Conclui-se que a molécula de NH3 possui geometria piramidal.

Molécula de NH3: geometria piramidal

Molécula de hidreto de boro (BH3)A molécula de BH3 possui três nuvens eletrônicas que correspondem a três pares de elétrons

ligantes. Como não há par de elétrons não ligante, a geometria é definida como trigonal plana.

Molécula de BH3: geometria trigonal plana

Molécula de metano (CH4)No metano, o átomo de carbono está ligado por quatro ligações covalentes simples a quatro átomos

de hidrogênio, sendo uma ligação para cada átomo de H. A presença de quatro pares de elétrons ligantes e nenhum isolado ao redor do átomo central justifica a geometria tetraédrica.

Molécula de CH4: geometria tetraédrica

Ilust

raçõ

es: J

ack

Art

. 201

1. V

etor

.

Quatro pares de elétrons:

os arranjos eletrônicos nos

átomos centrais dos pares

de elétrons do metano,

da amônia e da água são tetraédricos,

pois todos têm quatro pares

de nuvens eletrônicas. O

metano tem quatro pares

ligantes, assim apresenta geometria

tetraédrica (109,5°). A

amônia tem três pares ligantes e um par não

ligante, por isso possui geometria

piramidal (107,5°). A

água tem dois pares ligantes

e dois pares não ligantes,

com geometria angular (105°).

A diminuição do ângulo de

ligação na série pode ser explicada pelo

fato de os pares não ligantes

(isolados) terem uma exigência espacial maior

do que os pares ligantes.

Molécula

de metano

@QUI818

Molécula

de amônia

@QUI819


A poluição atmosférica pode ser definida como a emissão de resíduos sólidos, líquidos ou gasosos em quantidade superior à capacidade do meio ambiente de absorvê-los. Nas áreas metropolitanas das grandes cidades, a atividade industrial e os meios de transporte ocupam lugar de destaque na liberação dessas substâncias nocivas. Os veículos automotivos lançam para a atmosfera, além da fumaça, várias substâncias químicas de grande toxicidade, como monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), óxidos de nitrogênio (NOx), dióxido de enxofre (SO2), derivados de hi-drocarbonetos (HC), entre outros.

O oxigênio presente na atmosfera, em contato com o dióxido de enxofre (SO2), por exemplo, pro-duz o trióxido de enxofre (SO3). Este, ao reagir com a água da chuva, aumenta a sua acidez. Nesse caso, tem-se o que se conhece como chuva ácida.

Equação I: SO2(g) + ½ O2(g) SO3(g)

Equação II: SO3(g) + H2O(ℓ) H2SO4(aq) (chuva ácida)

De acordo com a teoria da repulsão dos pares eletrônicos (VSEPR), os pares de elétrons dispostos ao redor do núcleo do átomo central orientam a geometria da molécula, porém esta é determina-da pela posição relativa dos núcleos dos átomos presentes. Com essas informações, determine a geometria molecular das substâncias que contribuem para a formação da chuva ácida. Justifique.

As propriedades das substâncias dependem fundamentalmente do tipo de ligação química que possuem. No caso de substâncias moleculares, ou seja, que realizam ligações covalentes entre os átomos que as constituem, além da ligação química, a geometria e a polaridade são fatores que devem ser analisados.

Assim, para entender polaridade, é necessário conhecer o conceito de eletronegatividade.

Polaridade

Eletronegatividade é a propriedade pela qual o átomo apresenta maior tendência a receber elétrons.

Com isso, alguns elementos apresentam maior tendência a atrair elétrons que outros.

Valores das eletronegatividades de alguns elementos químicos


QUÍMICA

45

Polaridade das ligaçõesA polaridade de uma ligação química é dada pela diferença de eletronegatividade entre os ele-

mentos que compõem essa ligação.

Quando a ligação for formada por elementos de mesma eletronegatividade, a polaridade da liga-ção será igual a zero, ou seja, a ligação será apolar.Exemplos:

Quando a ligação for formada por elementos de eletronegatividades diferentes, a ligação será polar.Exemplos:

Na realidade, embora o par de elétrons seja compartilhado, ele se encontra mais deslocado no sentido do elemento de maior eletronegatividade. Este adquire carga parcialmente negativa (– ), enquanto o elemento de menor eletronegatividade apresenta carga parcial positiva (+ ). A polaridade de ligação pode ser representada por um vetor, direcionado para o átomo mais eletronegativo.

Para comparar a intensidade de polarização das ligações, o cientista Linus Pauling, por meio de dados experimentais, criou uma escala de eletronegatividade. De maneira simplificada, essa escala pode ser representada pela seguinte fila:

Portanto, quanto maior for a diferença de eletronegatividade, maior será a polarização da ligação.

Com base nos conhecimentos adquiridos até então, escreva abaixo de cada modelo represen-tado a seguir qual é o tipo de ligação química (iônica, covalente polar ou covalente apolar) que melhor representa a orientação eletrônica e a polarização das ligações formadas:

Polaridade crescente

Fila de eletronegatividade, simplificada, com alguns elementos

Ligação

covalente

polar

@QUI654


Polaridade das moléculasCom os conceitos de polaridade das ligações e da geometria molecular, pode-se analisar a polari-

dade das moléculas. Ou seja, a polaridade de uma molécula depende, respectivamente, da orientação dos vetores em cada ligação polar e da disposição espacial dos seus vetores.

Em geral, pode-se dizer que a maioria das moléculas que possuem apenas ligações apolares são moléculas apolares.

Exemplos:

Moléculas diatômicas, como as de hidrogênio (H2) e de flúor (F2), formadas por elementos de mesma eletronegatividade, serão sempre apolares, pois apresentam ligações apolares

Ligação apolar

Molécula apolar

R = 0

Vetores se cancelam

Porém, moléculas que apresentam ligações polares podem ser moléculas polares ou apolares, dependendo do vetor momento dipolar resultante ( R).

Se a soma total dos momentos dipolares for igual a zero ( R = 0), a molécula é apolar. Exemplos:

CO2: molécula apolar, com ligações polares

R = 0

Vetores se cancelam

CO2 (gás carbônico) é apolar.

Os elétrons das ligações do dióxido de carbono (CO2) tendem a se concentrar próximo ao oxigênio (elemento mais eletronegativo). Dessa forma, cada ligação C=O é polar. Mesmo que cada ligação seja polar, como a molécula é linear, a atração ocorre com a mesma intensidade e em sentidos contrários. Assim, a soma dos vetores é nula ( R = 0), ou seja, a molécula é apolar.

Ao se fazer a soma dos vetores das moléculas do trifluoreto de boro (BF3) e do tetracloreto de carbono (CCℓ4), conclui-se que são apolares.

Momento dipo-lar ( ): produto

da magnitude das cargas par-ciais ( + e –) e

da distância que separa as car-gas. Para uma molécula com mais de uma

ligação, define--se o momento

dipolar resultan-

te ( R), que é a soma vetorial

do momento dipolar de cada

ligação.

Ilust

raçõ

es: J

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1. V

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.

BF3 e CCℓ4: moléculas apolares com ligações polares

R = 0

Vetores se cancelam

BF3 (trifluoreto de boro) é apolar.

R = 0

Vetores se cancelam

CCℓ4 (tetracloreto de carbono) é apolar.

Moléculas

apolares

@QUI952


QUÍMICA

47

Se a soma total dos momentos dipolares for diferente de zero ( R ≠ 0), a molécula é polar.Exemplos:

R ≠ 0

Vetores não se cancelam

H2O (água) é polar.

H2O: molécula polar, com ligações polares

Os elétrons das ligações da água tendem a se concentrar próximo ao oxigênio (elemento mais eletronegativo). Como a geometria da molécula é angular, os vetores não se anulam ( R ≠ 0), o que a torna uma molécula polar.

A soma vetorial das moléculas de ácido clorídrico (HCℓ), amônia (NH3) e clorofórmio (CH3Cℓ) indica que essas são polares.

a) CO2

b) SO2

c) SO3

d) NH3

e) CH4

f) O2

g) SF6

h) BF3

i) H2S

j) BeH2

k) H2O

l) CCℓ4

m) HCN

n) PCℓ3

o) N2

p) PH3

Polaridade e solubilidadeA polaridade das moléculas influi nas propriedades das substâncias. Um exemplo importante é o

da solubilidade, que pode ser verificada conforme o experimento a seguir:

A identificação da geometria molecular é muito importante, pois, por meio dela, pode-se pre-ver a polaridade das moléculas. De acordo com a teoria de repulsão dos pares de elétrons na camada de valência (VSEPR), determine a geometria das moléculas e indique se a molécula é polar ou apolar:

Ilust

raçõ

es: J

ack

Art

. 201

1. V

etor

.

R ≠ 0

Vetores não se cancelam.

HCℓ (ácido clorídrico) é polar. R ≠ 0


NH3 (amônia) é polar.

R ≠ 0


CH3Cℓ (clorometano) é polar.

HCℓ, NH3 e CH3Cℓ: moléculas polares, com ligações polares

Moléculas

polares

@QUI951


Verificação da influência da polaridade na

solubilidade das substânciasCuidados

Como esse experimento envolve material inflamável, não acender ou ligar nenhum tipo de fonte de calor. Usar óculos de proteção e luvas.

Materiais e reagentes

NaCℓ (10% m/V)

Procedimentos1. Coloque 50 mL de gasolina comum em uma proveta graduada de 100 mL.2. Acrescente uma solução aquosa de NaCℓ (10% m/V) até a aferição da proveta.3. Feche a proveta e agite bem os líquidos. Atenção: Segurar firme para evitar vazamentos.4. Deixar em repouso até a nítida separação entre as fases.

Questões para discussão

a) A gasolina é uma mistura de líquidos apolares formados basicamente de carbono e hidrogênio (hidrocarbonetos), obtida pelo processo de destilação do petróleo. No Brasil, o percentual de etanol anidro na gasolina pode variar entre 18 a 25% em volume, conforme estabelecido pela Agência Nacional do Petróleo (ANP). A mistura resultante é homogênea (monofásica) ou heterogênea (polifásica)? Justifique.

Considerando o álcool como a única substância adicionada à gasolina, explique o que foi observado quando a mistura de gasolina comum com água foi agitada.

b) Explique por que ocorreu um aumento do volume da fase inferior após a agitação da mistura de gasolina comum com água.

c) Por que o álcool é capaz de se dissolver tanto em água (solvente polar) como na gasolina (solvente apolar)?

d) Por que o álcool, sendo uma substância anfifílica, se dissolve preferencialmente na água?

e) Com o auxílio do experimento, sugira um método para separar a mistura "álcool + água" da gasolina.

Proveta: utilizada para medir e

transferir líquidos

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Gjer

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Inflamável: em Química,

utiliza-se este símbolo quando

uma atividade envolve riscos de

incêndio:

NaCℓ (10% m/V): a presença de NaCℓ, na solu-ção, favorece o aumento da

solubilidade do etanol na água.

Esse sal, por ser um composto iônico, é mais

polar que a água pura. Dessa ma-neira, consegue

extrair com mais eficiência o álco-

ol da gasolina.

Substância anfifílica: é

aquela que pos-sui a capacidade

de se dissolver em substân-

cias polares e apolares.

Esse experimento possibilita verificar que as substâncias apolares e polares apresentam compor-tamentos diferentes quanto à sua dissolução em outras substâncias. Via de regra, é comum considerar que semelhante dissolve semelhante. Isso quer dizer que substâncias de polaridades semelhantes tendem a se dissolver umas nas outras.

Substância polar: tende a se dissolver em substância polar.Substância apolar: tende a se dissolver em substância apolar.


QUÍMICA

49

1. (UDESC) Considere os seguintes elementos quí-micos: Na, Mg, S, H e Br. Os compostos iônicos formados entre esses elementos são a) Na2S – MgS – NaH – MgH2 – NaBr – MgBr2. b) Na2S – MgS – H2S – NaBr – MgBr2 – HBr. c) NaS – MgS – Mg2H – NaBr – Mg2Br. d) NaS2 – MgS – NaH – Mg2H – NaBr – Mg2Br.

e) Na2S – MgS – NaBr – MgBr2 – Na2Mg.

2. (UFERSA – RN) Se dois elementos, M e X, apresen-tam as configurações eletrônicas, [1s2, 2s2, 2p6, 3s2] e [1s2, 2s2, 2p5], respectivamente, é correto afirmar que a) os dois elementos reagem para formar um sal

de fórmula MX2. b) o elemento M é um metal alcalino. c) o elemento X é um metal do grupo 2 da tabela

periódica. d) o elemento X é um não metal do grupo 16 da

tabela periódica.

3. (CEFET – SC)O potássio é um elemento importante na nossa dieta, pois constitui cerca de 5% do conteúdo to-tal de minerais no nosso corpo. Ele está envolvido, em nosso organismo, no balanço e distribuição de água, no equilíbrio osmótico, no equilíbrio ácido- -base e na regulação da atividade neuromuscular. Reportagem recente (10/10/2008), no programa Globo Repórter, descreveu o abacate como gran-de fonte de potássio. Segundo a reportagem, o teor desse elemento na fruta é de 485 mg de po-tássio em cada 100 gramas de abacate.

Fontes: Disponível em: <http://www.emedix.com.br/vit/vit008_1f_potassio.php> e <http://globoreporter.globo.com/Globoreporter/0,19125,VGCO-2703,00.html>.

A respeito do elemento químico potássio, assina-le a(s) afirmativa(s) correta(s).

(01) O símbolo do elemento químico potássio é K.

(02) O átomo de potássio possui número atômi-co igual a 19 e seu número de nêutrons é igual a 39.

(04) O potássio, ao reagir com um elemento X pertencente à família dos halogênios, irá for-mar um composto iônico cuja fórmula é KX.

(08) O subnível mais energético do potássio é o “p”, sendo esse elemento classificado como representativo.

(16) O potássio possui 2, 8, 8 e 1 elétrons, respec-tivamente, nas suas camadas eletrônicas.

4. (UFV – MG) A irradiação é uma técnica utilizada na conservação de alimentos para inibir a ger-minação, retardar o amadurecimento e destruir bactérias patogênicas. O isótopo césio 137 pode ser utilizado na obtenção de alimentos irradiados, por não conter resíduos radiativos e, portanto, não prejudicar a saúde. Em relação a esse elemen-to, assinale a afirmativa incorreta. a) O número de nêutrons do césio 137 é 80. b) O césio 137 é isótopo do césio 133.

c) A distribuição eletrônica do elemento césio é [Xe]6s1.

d) O césio forma substância iônica com o cloro.

5. (UNIRIO – RJ) O dióxido de carbono (CO2) é um gás essencial no globo terrestre. Sem a presença desse gás, o globo seria gelado e vazio. Porém, quando é inalado em concentração superior a 10%, pode levar o indivíduo à morte por asfixia. Esse gás apresenta, em sua molécula, um núme-ro de ligações covalentes igual a:

a) 4 b) 1 c) 2 d) 3 e) 0

Essa regra de Química é muito utilizada para “se-parar” diversos materiais. Um exemplo comum é a utilização de gasolina ou querosene, cujos constituintes são substâncias apolares, utilizados pelos mecânicos para remover a graxa das mãos.

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Para remover a graxa das mãos, o mecânico, geralmente, utiliza querosene ou gasolina


6. (UNIMONTES – MG) Desde muito tempo, o ho-mem vem fazendo uso de metais para confeccio-nar utensílios. Utilizando instrumentos resisten-tes, ele batia nas peças metálicas e as aquecia no fogo para moldá-las. Baseado no modelo de liga-ções metálicas, para explicar o comportamento dos materiais, assinale a alternativa incorreta.

a) A condutibilidade térmica elevada deve-se à transferência de energia cinética entre os elé-trons livres.

b) As ligações metálicas são formadas pela atra-ção eletrostática entre íons metálicos positivos e negativos.

c) As ligações metálicas são fortes por causa das intensas atrações entre os cátions e a nuvem eletrônica.

d) As ligações químicas são refeitas com a deslo-calização dos elétrons livres, após a aplicação de uma força.

7. (UESPI) Tendo o conhecimento de como as liga-ções químicas se formam, podemos entender as propriedades dos compostos e imaginar como os cientistas projetam novos materiais. Novos remédios, produtos químicos para agricultura e polímeros usados em artefatos, tais como: CDs, telefones celulares e fibras sintéticas, se tornaram possíveis porque os químicos entendem como os átomos se ligam em formas específicas. Com base nos diferentes tipos de ligações químicas, quais as ligações químicas responsáveis pela existência das substâncias: sódio metálico (Na), sal de cozinha (NaCℓ), ácido muriático (HCℓ) e gás oxigênio (O2)?

a) Iônica, metálica, iônica, covalente.

b) Metálica, iônica, iônico, covalente.

c) Metálica, iônica, iônico, iônico.

d) Metálica, covalente, covalente, covalente.

e) Metálica, iônica, covalente, covalente.

8. (UFRGS – RS) Considere as espécies químicas cujas fórmulas estão arroladas a seguir:

1 – HBr 2 – BaO 3 – CaCℓ2

4 – SiO2 5 – B2O3

Quais delas apresentam ligação tipicamente iônica?

a) Apenas 1 e 2. d) Apenas 2, 4 e 5.

b) Apenas 1 e 3. e) Apenas 3, 4 e 5.

c) Apenas 2 e 3.

9. (UEMS) Da combinação de um elemento químico A (Z = 37) juntamente com um elemento químico B (Z = 17) obtém-se uma substância que apresenta a seguinte fórmula e tipo de ligação:

a) AB e ligação iônica;

b) A2B e ligação iônica;

c) AB2 e ligação covalente;

d) AB2 e ligação iônica;

e) AB e ligação covalente.

10. (UFPI) Observe os dados do quadro:

SubstânciaPonto de

fusão (°C)

Ponto de

ebulição (°C)

Condutor elétrico

Sólido Líquido

A 1 713 2 230 Não Não

B 1 180 — Não Sim

C 110 210 (decomp.) Não Não

D 1 660 3 287 Sim Sim

Analise as assertivas apresentadas a seguir e as-sinale V, para as verdadeiras, ou F, para as falsas.

a) ( ) A substância A é um sólido iônico.

b) ( ) A substância B é um sólido covalente.

c) ( ) A substância C é um sólido molecular.

d) ( ) A substância D é um metal.

11. (UFF – RJ) Para o estudo das relações entre o tipo de ligação química e as propriedades físicas das substâncias X e Y, sólidas à temperatura ambien-te, foi realizado um experimento que permitiu as seguintes constatações:

I. A substância X, no estado sólido, não conduz a corrente elétrica, porém, no estado líquido, a conduz.

II. A substância Y não conduz a corrente elétri-ca no estado sólido nem no estado líquido. Pode-se, então, concluir que:

a) as substâncias X e Y são covalentes;

b) as substâncias X e Y são iônicas;

c) a substância X é iônica e a substância Y é co-valente;

d) a substância X é um metal;

e) a substância Y é um metal.

12. (PUCSP) Analise as propriedades físicas na tabela:

AmostraPonto de

fusão

Ponto de

ebulição

Condução de

corrente elétrica

a 25°C a 1 000°C

A 801°C 1 413°C isolante condutor

B 43°C 182°C isolante —

C 1 535°C 2 760°C condutor condutor

D 1 248°C 2 250°C isolante isolante

Segundo os modelos de ligação química, A, B, C e D podem ser classificados, respectivamente, como


QUÍMICA

51

16. (UFPR) Com base nos elementos da tabela periódi-ca e seus compostos, considere as seguintes afir-mativas:

1. Elementos que apresentam baixos valores da primeira energia de ionização, mas altos valo-res de afinidade eletrônica são considerados bastante eletronegativos.

2. Os compostos gerados por elementos de baixa eletronegatividade possuem caráter metálico.

3. Os compostos gerados por elementos de alta eletronegatividade possuem caráter covalente.

4. Os elementos representativos que possuem valores mais altos da primeira energia de ioni-zação são os mais eletronegativos.


a) somente as afirmativas 2, 3 e 4 são verdadeiras;

b) somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras;

c) somente as afirmativas 1, 3 e 4 são verdadeiras;

d) somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras;

e) somente as afirmativas 3 e 4 são verdadeiras.

17. (UFPR) Com base nas propriedades periódicas, discuta, justificando, a veracidade ou falsidade das seguintes afirmativas:

a) Os elementos dos grupos 1 e 2, quando se as-sociam com elementos dos grupos 16 e 17, tendem a formar compostos iônicos.

b) Dentro de um mesmo período, a energia de ionização tende a diminuir da esquerda para a direita da tabela periódica.

18. (IFSul – RS)Os sais minerais, assim como as vitaminas, são

componentes nutricionais não sintetizados pelo organismo, portanto devem ser obtidos através da alimentação. São encontrados nos organismos de animais e vegetais dissolvidos na forma iônica, na forma de cristais ou associados a moléculas.

Realizam diversas funções: estruturais, a exemplo do cálcio, do flúor e do fósforo na cons-tituição dos ossos e dentes; potássio e sódio na regulação de impulsos nervosos; magnésio na contração muscular, atividade enzimática e tam-bém na composição da molécula de clorofila nos vegetais; ferro na composição da hemoglobina; cobre na substância melanínica da pele; e cloro no equilíbrio dos líquidos corpóreos.Disponível em: <http://www.brasilescola.com/biolo-gia/sais-minerais.htm>.

Sobre os elementos citados no texto acima, é correto afirmar que

a) composto iônico, metal, substância molecu-lar, metal.

b) metal, composto iônico, composto iônico, substância molecular.

c) composto iônico, substância molecular, me-tal, metal.

d) substância molecular, composto iônico, com-posto iônico, metal.

e) composto iônico, substância molecular, me-tal, composto iônico.

13. (UFV – MG) Os elementos oxigênio, cloro, sódio e cálcio são reativos e na natureza são encontra-dos combinados. O oxigênio e o cloro formam moléculas diatômicas e o sódio e o cálcio podem formar substâncias, como o cloreto de sódio e o óxido de cálcio. Assinale a alternativa em que es-tão corretas as informações sobre a fórmula quí-mica, a ligação química e o estado físico dessas substâncias, respectivamente:

a) O2, iônica, gás;

b) Cℓ2, covalente, gás;

c) NaCℓ, iônica, líquido;

d) CaO, covalente, líquido.

14. (UEMS) Um átomo do elemento químico X perde dois elétrons para formar o cátion X2+, ficando com dez elétrons e doze nêutrons. Outro ele-mento Y apresenta em seus átomos, oito pró-tons e oito nêutrons.

Com base nessas informações, pode-se afirmar que

a) X tem A = 22.

b) X tem Z = 10.

c) a ligação química entre X e Y é covalente.

d) a fórmula do composto formado entre X e Y é XY.

e) Y tem N = 10.

15. (UFC – CE) Considere a espécie química molecular hipotética XY2, cujos elementos X e Y possuem eletronegatividades 2,8 e 3,6, respectivamente. Experimentos de susceptibilidade magnética in-dicaram que a espécie XY2 é apolar. Com base nessas informações, é correto afirmar que a es-trutura e as ligações químicas da molécula XY2 são, respectivamente:

a) piramidal e covalentes polares;

b) linear e covalentes polares;

c) bipiramidal e covalentes apolares;

d) angular e covalentes apolares;

e) triangular e covalentes apolares.Tabela periódica; Ligações químicas52

a) o elemento que participa na contração mus-cular apresenta subnível mais energético 3s2 e raio atômico maior que o do Ba.

b) entre os íons que regulam os impulsos nervo-sos, o potássio é o mais eletronegativo.

c) entre os elementos que realizam funções na constituição dos ossos e dentes, a ordem cres-cente de raio atômico é cálcio, fósforo e flúor.

d) o elemento que colabora no equilíbrio dos lí-quidos corpóreos é um halogênio que se liga ao potássio formando composto que apresen-ta alto ponto de fusão e ebulição.

19. (UESC – BA) Os elementos químicos magnésio, potássio, cálcio, nitrogênio e fósforo são essen-ciais para a formação e o crescimento de vege-tais. Considerando-se a posição desses elementos químicos na tabela periódica, suas propriedades e a teoria de ligação de valência, pode-se afirmar:

a) o composto binário formado pela reação entre o cálcio e o nitrogênio é predominantemente covalente;

b) o cálcio e o magnésio formam ânions mais fa-cilmente que o cloro e o bromo;

c) o potássio e o fósforo formam um composto predominantemente iônico representado pela fórmula K3P;

d) o potencial de ionização do cálcio é maior do que o do fósforo;

e) o magnésio e o fósforo formam íons que apre-sentam raios iônicos iguais.

DesafioDesafio

20. (CEFET – BA)

Substância química

Ponto de fusão (°C) a 1,0 atm

Ponto de ebulição (°C)

a 1,0 atm

Condução da corrente

elétrica

Magnésio, Mg 650 1 100Só nos estados sólido e líquido

Cloro, Cℓ2 –110 –34 Não conduz

Cloreto de magnésio,

MgCℓ2

708 1 412Apenas no

estado líquido

Os átomos se ligam para formar substâncias quí-micas e algumas propriedades dessas substâncias dependem da maneira como essas ligações ocor-rem. A tabela em destaque apresenta as proprie-dades de algumas substâncias químicas antes e após a formação de ligação entre seus átomos.

A partir das informações do texto e dos dados dessa tabela, é correto concluir:

a) o cloreto de magnésio é uma substância com-posta, predominantemente covalente;

b) o elemento químico cloro é representado pela fórmula Cℓ2;

c) a primeira energia de ionização do magnésio é maior do que a do cloro;

d) as configurações eletrônicas dos átomos de magnésio e de cloro, no cloreto de magnésio, são iguais;

e) a 820°C o magnésio e o cloreto de magnésio conduzem a corrente elétrica.

DesafioDesafio

21. (UFSC) São dadas, a seguir, as configurações ele-trônicas dos átomos genéricos A e B:

Átomos Configuração eletrônica

A 2, 8, 8, 1

B 2, 8, 18, 7

Com base nesses dados, é correto afirmar que:

(01) se o átomo A ligar-se ao átomo B formar- -se-á um composto de fórmula AB; a liga-ção química estabelecida entre eles é do tipo covalente;

(02) A é metal e B é um não metal;

(04) o raio atômico de A é maior que o raio atô-mico de B;

(08) o átomo A pertence à família dos metais al-calinos e o átomo B pertence à família dos calcogênios;

(16) o raio atômico de A é menor que o raio de seu íon A+;

(32) a configuração eletrônica na camada de valên-cia de A e B é, respectivamente, ns1 e ns1 np6;

(64) se o átomo B ligar-se a outro átomo B, formar-se-á a substância de fórmula B2; a ligação formada entre os dois átomos será do tipo covalente.

22. Numere a segunda coluna (moléculas) de acordo com a primeira coluna (estruturas geométricas):

1. Tetraédrica

2. Angular

3. Piramidal

4. Trigonal plana

5. Octaédrica

6. Linear

7. Quadrado planar

8. Bipirâmide trigonal

( ) NH3

( ) CO2

( ) SF6

( ) CF4

( ) XeF4

( ) BH3

( ) PCℓ5

( ) H2OEnsino Médio | Modular

QUÍMICA

53

25. (UFMS) Um elemento A, de número atômico 16, combina-se com um elemento B, de número atô-mico 17. O composto formado entre A e B terá a fórmula molecular, a forma geométrica e a proprie-dade citada, de acordo com qual opção abaixo?

a) AB; linear; sólido.

b) AB2; angular, polar.

c) A2B; angular, ponto de fusão acima de 100ºC.

d) AB2; linear; apolar.

e) A2B; linear; conduz corrente elétrica quando fundido.

26. (UFMS) As interações entre os íons produzem aglo-merados, com formas geométricas definidas, deno-minados retículos cristalinos, caraterísticos dos só-lidos iônicos. Por outro lado, as moléculas surgem do compartilhamento de elétrons entre os átomos, que as constituem e apresentam geometrias pró-prias. Considerando as moléculas de dióxido de car-bono, de trióxido de enxofre, de água, de amônia e de tetracloreto de carbono, é correto afirmar que suas respectivas geometrias moleculares são

a) angular; piramidal; angular; trigonal; bipirâ-mide trigonal.

b) trigonal; linear; piramidal; angular; tetraédrica.

c) linear; piramidal; angular; trigonal; tetraédrica.

d) linear; trigonal; angular; piramidal; tetraédrica.

e) angular; linear; piramidal; tetraédrica; tetraé-drica.

23. (PUC-Rio – RJ) A maior aplicação industrial da hi-drazina, N2H4, é a remoção de O2 de águas de cal-deiras. A reação que representa esse processo é:

N2H4(ℓ) + O2(g) N2(g) + 2 H2O(g)

No que diz respeito às espécies químicas envolvi-das no processo, como reagentes e produtos, bem como aos elementos que a constituem, podemos afirmar que

a) o elemento N pertence ao grupo dos gases nobres.

b) o elemento N pertence ao primeiro período da tabela periódica.

c) o elemento H tem estrutura eletrônica 1s2.

d) todas as espécies químicas são substâncias compostas.

e) a molécula de H2 apresenta geometria linear.

24. (PUCRS) O dióxido de carbono possui molécula apolar, apesar de suas ligações carbono-oxigênio serem polarizadas. A explicação para isso está as-sociada ao fato de

a) a geometria da molécula ser linear.

b) as ligações ocorrerem entre ametais.

c) a molécula apresentar dipolo.

d) as ligações ocorrerem entre átomos de ele-mentos diferentes.

e) as ligações entre os átomos serem de natureza eletrostática.

Em condições ambientes, os compostos iônicos e metálicos, geralmente, encontram- -se no estado sólido. Isso não acontece com as substâncias moleculares, já que, em iguais condições, podem ocorrer nos três estados físicos: sólido, líquido ou gasoso. Ao se compararem os estados condensados da matéria – líquido e sólido –, verifica-se que, entre as partículas que os constituem, há forças de coesão. Essas forças, que mantêm associadas as moléculas nesses estados, são denominadas forças intermoleculares.

As forças intermoleculares são, genericamente, denominadas interações de Van der Waals, em homenagem ao cientista holandês Johannes Diderik Van der Waals (1837-1923), que permitiu o desenvolvimento desse estudo.

Existem vários tipos de forças entre as moléculas, as mais comuns são: dipolo ins-tantâneo – dipolo induzido, dipolo permanente – dipolo permanente e ligações de hidrogênio. Essas forças mantêm as moléculas unidas nos estados sólido e líquido e influenciam diretamente em suas propriedades, sendo capazes de explicar, por exemplo, os valores referentes aos pontos de fusão e de ebulição. Quanto mais intensas forem as forças de atração existentes entre as moléculas, maiores serão as propriedades físicas.

Forças intermoleculares

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Van der Waals desenvol-veu estudos sobre as intera-ções entre as moléculas

Forças

intermoleculares

@QUI778


Lagartixa Van der Waals

Uma dúvida cruel tem atormentado muitos cientistas: como, de fato, a lagartixa consegue caminhar pelas paredes, mesmo no teto?

Alguns sugeriram que suas patas possuíssem microventosas. Entretanto, todas as tentativas de se provar a existência de tais ventosas falharam: as lagartixas possuem tal comportamento mesmo sob vácuo ou sobre uma superfície muito lisa e molhada.

Em 1960, o alemão Uwe Hiller sugeriu que um tipo de força atrativa, entre as moléculas da parede e as moléculas da pata da lagartixa, fosse

a responsável. Hiller sugeriu que essas forças fossem as forças in-termoleculares de Van der Waals. Tudo bem que elas mantenham moléculas unidas, mas... uma la-gartixa? Poucos deram crédito à sugestão de Hiller. Até que, em um exemplar recente da revista Nature, Autumn escreveu o artigo “Full, Adhesive force of a single gecko

foot-hair” (AUTUMN, K. et al., Nature, 405, 681-685 (2000)), trazendo evidências de que, de fato, são forças intermoleculares as responsáveis pela adesão da pata da lagartixa à parede. Mais precisamente entre a superfície e as moléculas dos “setae”, pelos microscópicos que cobrem as patas das lagartixas.

LAGARTIXA Van der Walls. Disponível em: <http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/forcas_intermoleculares.html>. Acesso em: 20 set. 2010.

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Interações do tipo Van der Waals

1. De acordo com a crença popular, as lagartixas usam ventosas para se locomoverem pelas paredes. Análises microscópicas comprovam que esses animais não apresentam ventosas. Com base no texto, explique como se dá essa locomoção.

2. Vários pesquisadores têm apresentado trabalhos que imitam a pata da lagartixa. Verifique que benefícios científico-tecnológicos estão sendo obtidos com a descoberta da existência de forças atrativas entre as moléculas da parede e as moléculas das patas desses animais.

Interações de dipolo instantâneo – dipolo indu-zido ou London

Essas interações ocorrem em moléculas apolares ou entre átomos dos gases nobres. O movimento contínuo dos elétrons permite que, em determinado momento, a nuvem eletrônica se encontre um pouco mais deslocada para uma das extremidades da molécula, provocando nela mesma uma polarização momentânea (dipolo instantâ-neo) que, consequentemente, causará a polarização de uma molécula vizinha (dipolo induzido), resultando em uma fraca atração entre ambas. Devido às deformações nas nuvens eletrônicas que ocasionam a formação de dipolos induzidos, essas interações são chamadas também de forças de dispersões de London, homenagem ao físico alemão Fritz London (1900-1951), que sugeriu uma explicação para esse fenômeno.

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Fritz London sugeriu que moléculas apolares poderiam formar dipolos temporários


QUÍMICA

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Interações dipolo permanente – dipolo permanente

Esse tipo de interação ocorre entre moléculas polares de uma mesma substância ou de subs-tâncias diferentes. Devido à distribuição de suas cargas elétricas, as moléculas polares possuem dipolos elétricos permanentes. Com isso, a extremidade positiva de uma molécula é atraída pela extremidade negativa de outra, bem como a extremidade negativa interage atrativamente com a parte positiva de outra molécula vizinha. Essa atração eletrostática entre os dipolos opostos é cerca de dez vezes mais forte do que as forças dipolo instantâneo – dipolo induzido. Alguns exemplos de moléculas polares que interagem por forças intermoleculares do tipo dipolo – dipolo: HCℓ, HBr, HI, H2S, PH3 e CO.

A formação de um dipolo permanente se estabelece devido à diferença de eletronegatividade entre os átomos, oriundos de uma molécula polar

Na verdade, essas interações ocorrem em todos os átomos e em todas as substâncias, sejam polares ou apolares. No entanto, embora fraca, é o único tipo de interação intermolecular que ocorre entre as moléculas das substâncias apolares. Alguns exemplos de átomos e moléculas apolares que interagem por esse tipo de força: I2, Br2, CCℓ4, He, Ne e Ar.

Na água, a principal força de interação entre suas moléculas são as ligações de hidrogênio

Interações de dipolo instantâneo – dipolo induzido, em molécula apolar

Ligações de hidrogênio

Entre as interações, as ligações de hidro-gênio são as mais fortes. Ocorrem quando o átomo de hidrogênio está ligado a átomos de pequeno raio e de alta eletronegatividade, como flúor, oxigênio e nitrogênio, por isso haverá uma grande polarização nessa intera-ção. Os dipolos acentuados vão interagir in-tensamente com outros dipolos de moléculas polares.

Exemplos: H2O, HF e NH3.

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Interações

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Ligações de

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Intensidade das forças intermoleculares

Dipolo instantâneo – dipolo permanente – ligações dedipolo induzido dipolo permanente hidrogênio

Aumento da intensidade das forças

Ao se comparar a intensidade das ligações entre as moléculas (forças intermoleculares) com as ligações entre os átomos (covalente, iônica e metálica), pode-se verificar que as interações inter-moleculares são muito mais fracas. Para se ter uma ideia, é necessário menos energia para fundir um sólido ou vaporizar um líquido (rompimento de forças intermoleculares) do que para quebrar ligações covalentes em moléculas (forças intramoleculares).

Quando uma substância molecular, como o HCℓ, muda de esta-do físico, as moléculas em si permanecem intactas, devido ao fato de as interações intramoleculares (entre átomos) serem intensas.

Em uma mudança de estado físico, observa-se que a identi-dade das moléculas não é alterada, pois suas ligações intramo-leculares não são modificadas. Na realidade, ocorre alteração nas ligações intermoleculares (entre as moléculas), pois elas possuem menor energia que as ligações existentes entre os átomos (iônica, covalente e metálica).

Comparação entre as interações intramolecular e intermolecular

Tensão superficialObserve que o mosquito parece repousar sobre uma fina película na superfície da água.

O fato é que as moléculas de água que estão no interior do líquido sofrem interações mole-culares em todas as direções, de tal modo que essas forças se equilibram. As moléculas da superfície, ao contrário, são atraídas apenas pelas moléculas laterais e inferiores, criando uma espécie de membrana elástica na superfície. Essa “compactação” maior entre as moléculas da superfície permite que alguns insetos repousem e, até mesmo, andem sobre o líquido.

A propriedade que faz com que o líquido se comporte como se tivesse uma membrana elástica em sua superfície é denominada tensão superficial. Pode ser observada pra-ticamente em todos os líquidos e é responsável pela forma esférica de gotas ou bolhas.

A tensão superficial na água permite que os insetos repousem sobre sua superfície

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1. D

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Intensidade das ligações

entre as moléculas:

considerando substâncias com

massas próxi-mas, a intensida-

de das forças intermoleculares

influencia a polaridade e a

solubilidade des-sas substâncias.

Comparação entre os compostos iônicos, moleculares e metálicos

PropriedadesMoleculares

Iônicas MetálicasPolares Apolares

Partículas constituintes

Moléculas polaresMoléculas apolares

Íons positivos e negativos

Átomos em retículo cristalino e elétrons livres

Tipo de ligaçãoDipolo permanente – dipolo permanente e

ligações de hidrogênio

Dipolo instantâneo – dipolo induzido

Iônica Metálica

Pontos de fusão e ebulição

Baixos Muito baixos Altos Variável, de muito altos a muito baixos

Condutividade elétrica

Baixa, porém boa quando ionizados

Muito baixaAlta quando

dissolvidos em água ou estado líquido

Extremamente alta no estado sólido (bons condutores de eletricidade)

Outras propriedades

Solúveis nos solventes polares

Solúveis em solventes apolares

Solúveis nos solventes polares

Maleáveis, dúcteis, alta conductividade elétrica e térmica, insolúvel nos solventes

Exemplos H2O, HCℓ, NH3 O2, Cℓ2, CO2, CCℓ4 NaCℓ, KBr, Cal2 Todos os metais e suas ligas

Co


QUÍMICA

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Café com leite e tensão superficial

Materiais e reagentes Café frio Leite frio Copo Cortiça Conta-gotas

Procedimentos

1. Coloque o leite no copo.

2. Equilibre um pedaço de cortiça sobre o leite.

3. Com o conta-gotas, coloque cuidadosamente o café em cima da cortiça, até que ele se es-palhe por toda a superfície.

Questões para discussão

a) Ao se realizar o experimento, por que o café não se solubiliza no leite?

b) Dê uma justificativa para a utilização de líqui-dos frios no experimento proposto.

c) Com base em seus conhecimentos, responda: Por que a cortiça não afunda no leite?

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1. (UFPE) No tocante a ligações de hidrogênio, é cor-reto afirmar que

a) ligações de hidrogênio ocorrem somente en-tre moléculas e nunca dentro de uma mesma molécula.

b) o ponto de fusão da água é menor que o do sulfeto de hidrogênio, por conta das ligações de hidrogênio, que são muito intensas na mo-lécula de água.

c) ligações de hidrogênio têm a mesma energia que uma ligação covalente simples.

d) ligações de hidrogênio podem influenciar na densidade de uma substância.

e) átomos de hidrogênio ligados covalentemente a átomos de oxigênio não podem participar de ligações de hidrogênio.

2. (UFJF – MG) As substâncias químicas constituem parte fundamental da nossa vida. A respiração, a alimentação, a ingestão de água ou outros lí-quidos e o tratamento com medicamentos são alguns exemplos de atividades essenciais que en-volvem compostos formados por átomos ou íons que se unem uns aos outros.

Assinale a resposta incorreta:

a) no sal (NaCℓ) que costumamos adicionar aos nossos alimentos, a ligação química é iônica;

b) a molécula de gás oxigênio que inspiramos é composta de dois átomos que se unem através de ligação covalente polar;

c) a molécula de gás carbônico que expiramos apresenta duas ligações duplas;

d) as moléculas de água se unem umas às outras através de ligação de hidrogênio;

1 (U(U((((((((((UUUUFFFFFPE) No tocant

Contudo, quanto maior a força intermolecular de um líquido, maior é a sua tensão superficial. A água, por exemplo, apresenta elevada tensão superficial quando comparada com outros líquidos, devido às suas fortes ligações de hidrogênio. Ao passo que a tensão superficial do mercúrio é ainda maior do que a da água, devido ao fato de as ligações metálicas entre os átomos de mercúrio serem mais intensas.

A diminuição da tensão superficial pode ocorrer com a ação de agentes tensoativos e surfac-tantes, por exemplo, sabões e detergentes. Essas substâncias tendem a se acumular na superfície do líquido, diminuindo a força atrativa entre as moléculas.


e) A grande maioria dos medicamentos é cons-tituída de substâncias orgânicas, nas quais o tipo mais comum de ligação química presente é a covalente.

3. (UFC – CE) Recentemente, uma pesquisa publica-da na revista Nature (ano 2000, v. 405, p. 681) mostrou que a habilidade das lagartixas (víboras) em escalar superfícies lisas como uma parede, por exemplo, é resultado de interações intermo-leculares. Admitindo-se que a parede seja reco-berta por um material apolar e que se encontre seca, assinale a alternativa que classifica correta-mente o tipo de interação que prevalece entre as lagartixas e a parede, respectivamente:

a) íon-íon;

b) íon-dipolo permanente;

c) dipolo induzido-dipolo induzido;

d) dipolo permanente-dipolo induzido;

e) dipolo permanente-dipolo permanente.

4. (UFAL) Três frascos rotulados X, Y e Z contêm, res-pectivamente, KCℓ(s), HNO3(ℓ) e CO2(g). Em termos de forças intermoleculares, é correto afirmar que

a) nos frascos X e Y, os compostos são apolares.

b) nos frascos Y e Z, os compostos são polares.

c) no frasco X, as forças mais relevantes são inte-rações dipolo-dipolo.

d) no frasco Y, observam-se forças eletrostáticas.

e) no frasco Z, observam-se forças de Van der Waals.

5. (UNEMAT – MT) Quando há aproximação de duas ou mais moléculas apolares, os núcleos exercem uma atração sobre a eletrosfera da molécula vizi-nha, gerando polarizações eventuais e interação de natureza fraca. A intensidade dessa força de atração depende da superfície de contato entre as moléculas e é proporcional à massa molar.

O texto acima refere-se a

a) ligações iônicas.

b) pontes de hidrogênio.

c) ligações covalentes.

d) ligações dativas.

e) ligações de Van der Waals.

6. (FTC – BA) Embora a água possua peso molecular baixo, o seu ponto de ebulição é alto. Esse fato pode ser explicado devido

a) à molécula apolar da água.

b) à natureza iônica da substância.

c) à estrutura molecular do composto.

d) às intensidades das forças da ligação de Van der Waals.

e) às ligações intermoleculares por pontes de hi-drogênio.

7. (EMESCAM – ES) A interação entre as bases cito-sina e guanina como parte estrutural da cadeia em dupla hélice da molécula do ADN é represen-tada a seguir:

Que tipo de interação está indicado pelas linhas pontilhadas que aparecem no esquema?

a) Ligações iônicas.

b) Ligações covalentes.

c) Ligações de hidrogênio.

d) Interações por dipolos induzidos.

e) Interações por dipolos permanentes.

8. (UNEMAT – MT) Assinale a alternativa incorreta:

a) as pontes de hidrogênio são formadas por atração dipolo-dipolo e têm estabilidade maior que a ligação covalente;

b) ligações apolares apresentam diferença de eletronegatividade igual a zero;

c) numa ligação covalente entre átomos iguais, o raio covalente é igual à metade do compri-mento da ligação;

d) na ligação iônica, cátions e ânions se mantêm unidos pela atração entre as cargas opostas;

e) a ligação covalente é a união entre átomos es-tabelecidos pelo compartilhamento de pares de elétrons.

9. (UFCG – PB) Pesquisas indicam que o uso de lubri-ficantes, como loções oleosas e cremes, que con-têm vaselina, óleo mineral ou outros derivados de petróleo, acarretam danificações nos preservativos masculinos (camisinhas). Estes danos, geralmente, constituem-se de microrrupturas das camisinhas, imperceptíveis a olho nu, que permitem o fluxo de esperma através das mesmas, acarretando gravi-


QUÍMICA

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dez indesejável, ou mesmo transmissão de doen-ças sexualmente transmissíveis, particularmente a Aids. Os preservativos são geralmente constituídos de um material denominado látex (poli-1,4-isopre-no), cujo momento dipolar é aproximadamente igual a zero ( 0). Considerando as afirmativas acima, assinale a alternativa correta:

a) substâncias apolares seriam mais adequadas como lubrificantes dos preservativos;

b) os lubrificantes bastante solúveis em tetraclo-reto de carbono (CCℓ4), geralmente, não inte-ragem com o látex;

c) os lubrificantes que provocam danificações nos preservativos são, geralmente, de nature-za bastante polar;

d) substâncias, cujas forças intermoleculares se assemelham às presentes no látex, seriam mais adequadas como lubrificantes dos preservativos;

e) substâncias com elevados valores de momen-to de dipolo seriam mais adequadas como lu-brificantes dos preservativos.

DesafioDesafio

10. (UFSCAR – SP) Balões de festa de aniversário deixa-dos sob sol forte podem estourar porque o volu-me do gás contido em seu interior aumenta com o aumento da temperatura e acaba rompendo a su-perfície do balão depois que este se estica até um tamanho máximo. Isso ocorre porque o aumento da temperatura eleva a energia das partículas que, com maior movimento, passam a ocupar um volu-me maior, no caso das moléculas dos gases conti-dos no balão. A variação da energia das partículas com a variação da temperatura também causa a compactação, que reduz o volume de substâncias ao se solidificarem com o abaixamento da tempe-ratura, quando a energia das partículas diminui. Com a água é diferente: ao passar do estado líqui-do para o estado sólido, com o abaixamento da temperatura ocorre aumento de volume, por isso não se deve colocar no congelador garrafa cheia com água e lacrada. Assinale a alternativa que ex-plica corretamente o comportamento da água ao passar do estado líquido para estado sólido.

a) No estado sólido, as moléculas de água for-mam pontes de hidrogênio com a superfície interna da garrafa, que se rompe devido ao efeito da pressão adicional exercida.

b) Na água líquida, há sais minerais dissolvidos, que se cristalizam quando o gelo é formado

e ocupam maior espaço. Assim, o volume do gelo é maior que o volume da água líquida.

c) Na formação do gelo, as moléculas de água assumem posições definidas numa estrutura organizada, mantida por ligações de hidro-gênio. As moléculas nesta estrutura ocupam maior espaço do que no estado líquido, onde se organizam de maneira diferente.

d) No estado sólido, as moléculas de água for-mam estrutura cristalina tridimensional, com átomos unidos por ligação iônica em posições fixas, que ocupam maior espaço que a geome-tria planar das moléculas no estado líquido.

e) A autoionização da água, responsável pelas espécies iônicas que são unidas por ligações iônicas no estado líquido, é desfavorecida com o abaixamento da temperatura. Assim, a força de ligação das moléculas de água no gelo é mais fraca e a distância entre elas aumenta, aumentando o volume ocupado.

11. (UFRGS – RS) Um cubo de gelo flutua em um copo com água. Tal fenômeno ocorre porque a água no estado sólido é menos densa que a água no esta-do líquido, visto que a água apresenta a particula-ridade de aumentar de volume quando solidifica.

Qual das afirmações abaixo apresenta uma justi-ficativa adequada para esse fenômeno?

a) Na água líquida, as interações intermolecula-res se dão através de ligações de hidrogênio, enquanto no gelo essas interações são do tipo Van der Waals, mais fracas, o que resulta em maior afastamento entre as moléculas.

b) O gelo é mais volumoso porque nele as molécu-las de água se organizam em posições bem de-finidas em uma rede cristalina hexagonal, a qual ocupa um espaço maior que a disposição pouco ordenada dessas moléculas no estado líquido.

c) No estado sólido, as baixas temperaturas pro-vocam uma significativa diminuição da polari-dade das moléculas de água, o que contribui para um maior afastamento entre elas.

d) Quando passa ao estado sólido, a água apri-siona em uma rede cristalina átomos de oxigê-nio, transformando suas moléculas em H2O2, que são mais volumosas que as de H2O.

e) Durante a formação dos cristais de gelo, ocor-re alteração da geometria molecular das mo-léculas de água, que passa de angular para linear, a fim de permitir um melhor ajuste das moléculas aos nós da rede cristalina.


Material de apoio


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