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1aa Questão (2,0 pontos): Questão (2,0 pontos): Observando a tabela abaixo, que descreve a afinidade eletrônica de Observando a tabela abaixo, que descreve a afinidade eletrônica de alguns elementos de transição, sugira explicações para as tendências observadas:
alguns elementos de transição, sugira explicações para as tendências observadas:
(a)
(a) Por que as afinidades eletrônicas dos elementos do grupo 2B são Por que as afinidades eletrônicas dos elementos do grupo 2B são maiores que zero?
maiores que zero?
(1,0 ponto):
(1,0 ponto): Todos estes elementos apresentam na distribuiçãoTodos estes elementos apresentam na distribuição
eletrônica os subníveis completos, isto acarreta num ganho de
eletrônica os subníveis completos, isto acarreta num ganho de
estabilidade que torna a recepção de mais um elétron um processo
estabilidade que torna a recepção de mais um elétron um processo
endotérmico não favorável, como no caso de outros grupos.
endotérmico não favorável, como no caso de outros grupos.
Tabela Tabela
Afinidade Eletrônica (kJ/mol Afinidade Eletrônica (kJ/mol
1A 2B 1A 2B Li -60 Li -60 Zn Zn >0>0 Na Na -53 -53 Cd Cd >0>0 K K -48 -48 Hg Hg >0>0 (b)
(b) Por que as afinidades eletrônicas dos elementos do grupo 1A Por que as afinidades eletrônicas dos elementos do grupo 1A tornam-se menos negativos quando descemos no grupo?
tornam-se menos negativos quando descemos no grupo?
(1,0 ponto):
(1,0 ponto): A afinidade eletrônica mede a capacidade de receber um elétron. Quanto maisA afinidade eletrônica mede a capacidade de receber um elétron. Quanto mais
negativo for este valor, maior será esta capacidade. No Grupo 1A, podemos verificar que à
negativo for este valor, maior será esta capacidade. No Grupo 1A, podemos verificar que à
medida que o elemento aumenta seu raio atômico temos uma diminuição da afinidade
medida que o elemento aumenta seu raio atômico temos uma diminuição da afinidade
eletrônica. Isto se deve a redução do efeito da carga nuclear para estabilizar a recepção de mais
eletrônica. Isto se deve a redução do efeito da carga nuclear para estabilizar a recepção de mais
um elétron.
um elétron.
A distribuição eletrônica do grupo 1A é: ns
A distribuição eletrônica do grupo 1A é: ns11
A distribuição eletrônica do grupo 2B é: ns
A distribuição eletrônica do grupo 2B é: ns22(n-1)d(n-1)d1010
Obs: Obs:
O sinal dos valores de afinidade eletrônica está definido pelo conceito termodinâmico. O sinal dos valores de afinidade eletrônica está definido pelo conceito termodinâmico.
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2aa Questão (2,0 pontos): Questão (2,0 pontos):
Um ácido de fórmula molecular desconhecida foi analisado em sua composição e foi determinada a Um ácido de fórmula molecular desconhecida foi analisado em sua composição e foi determinada a seguinte composição: 5,89% de H, 70,6% de C e 23,5% de O em massa. Reagindo 0,2053g deste ácido seguinte composição: 5,89% de H, 70,6% de C e 23,5% de O em massa. Reagindo 0,2053g deste ácido com 15,0 ml de Hidróxido de Sódio com concentração 0,1008 mol/L, numa reação de neutralização é com 15,0 ml de Hidróxido de Sódio com concentração 0,1008 mol/L, numa reação de neutralização é sabido que o ácido é monoprótico, isto é para cada mol de ácido será gasto 1 mol de base na reação. sabido que o ácido é monoprótico, isto é para cada mol de ácido será gasto 1 mol de base na reação. Com estes dados,
Com estes dados, (a)
(a) Qual a Qual a fórmula Mínima fórmula Mínima deste ácido?deste ácido? (b)
(b) Através da reação de neutralização determine a massa moAtravés da reação de neutralização determine a massa molar do ácido.lar do ácido. (c)
(c) Qual será a Qual será a fórmula molecular fórmula molecular do ácido?do ácido?
(Atenção: só será aceita resposta com o desenvolvimento da questão) (Atenção: só será aceita resposta com o desenvolvimento da questão)..
Resposta:
Resposta:
(a) Para calcular a fórmula mínima, temos os seguintes dados:
(a) Para calcular a fórmula mínima, temos os seguintes dados:
Em qualquer proporção de massa encontramos a seguinte porcentagem dos elementos: 5,89%
Em qualquer proporção de massa encontramos a seguinte porcentagem dos elementos: 5,89%
de H, 70,6% de C e 23,5% de O. Assim, estima uma massa inicial de 100g de amostra
de H, 70,6% de C e 23,5% de O. Assim, estima uma massa inicial de 100g de amostra
podemos definir a massa e o número de mols de elemento:
podemos definir a massa e o número de mols de elemento:
H = 5,89% em
C = 70,6% em 100g = 70,6g. Em mols temos:
O = 23,5% em 100g = 23,5g. Em mols temos:
Dividindo pela menor valor de mols, temos a seguinte fórmula mínima: C5,88/1,47H5,89/1,47O1,47/1,47 = C4H4O1
(b) Através da neutralização de um mol de ácido monoprótico, será consumido um mol de base. Na reação dada, sabendo que
Concentração molar = número de mols/Litro.
O número de mols de base usada foi de 0,1008mol/Litro *0,015L = 0,001512 mol. Esta quantidade é igual a reação de ácido presente: 0,001512 mol.
Se 1 mol = Massa/Peso molecular, temos: 0,001512 mol = 0,2053g /Peso molecular.
Assim, o peso molecular do ácido é 0,2053/0,001512 = 136 g
(c) Sabendo que o Peso molecular da fórmula mínima C4H4O1é: 68g
Desta forma, a fórmula molecular será 2* a fórmula mínima: C8H8O2
3a Questão (2,0 pontos): No espectro de linhas do átomo de hidrogênio, observa-se uma linha violeta em 434 nm. Determina a energia e a freqüência desta linha. Tendo conhecimento da série de Balmer (n1 = 2), determine os níveis de energia que corresponde essa linha espectral.
Existe mais alguma linha neste espectro que seja observada na região do espectro visível (entre 700 e 400 nm), calcule o comprimento de onda para as linhas para comprovar sua resposta?
A linha observada em 434 nm está na região do visível. Assim a série de Balmer (n1 = 2) deve
ser utilizada para calcular o nível n2 que corresponde a referida linha.
Mas primeiro, nós temos que responder qual é a energia e freqüência desta linha: Cálculo da freqüência:
ν=c/λ = (3,00.108 m.s-1)/(434.10-9m) = 6,91.1014s.
Cálculo da energia:
Cálculo do nível de energia, sabendo que R = 109678cm-1: 1/λ =1/(434.10-7cm)=23041cm-1= R[1/n12-1/n22]
[1/n12-1/n22]= 23041cm-1/109678cm-1= 0,21
Para a série de Balmer: n1=2.
[1/4-1/n22]=0,21, ou melhor: [0,25-1/n22]=0,21
Assim: 1/n22=0,25-0,21=0,04
n22=1/0,04 = 25
Isto é: n2 = (25)1/2= 5
A linha em 434 nm representa a transição entre o nível 2 e o nível 5.
Sabendo que os espectros de linha da série de Balmer descrevem transições no visível, teremos então várias linhas no visível. Mas é somente necessário calcular se existe uma transição em comprimento menor que 400 nm. Os valores são:
n1 n2 1/λ (cm-1) λ (nm) Região 2 3 15237 656,3 Visível 2 4 20572 486,1 Visível 2 5 23041 434,0 Visível 2 6 24378 410,2 Visível 2 7 25181 397 não
Assim, teremos 4 linhas na região do visível.
4a Questão (2,0 pontos): Responda as questões, justificando sua resposta:
(a) Quais as diferenças entre os orbitais 1s e 2s? Cite uma semelhança.
Os orbitais 1s e 2s estão em níveis de energia diferentes, 1s está no nível 1 e o 2s no nível 2 (apresentam numero quântico principal 1 e 2). O orbital 2s tem um nó interno na função de onda em que a probabilidade de encontrar o elétron é muito pequena enquanto o 1s não possui nó.
A semelhança esta na forma esférica dos orbitais que pode ser descrita pelo mesmo número quântico azimutal l=0.
Nó
Explicou os espectros de linha atômicos, especialmente do átomo de hidrogênio.
(b) Como Bohr provou suas observações para os espectros de linha?
Descreveu de forma teórica que a diferença dos níveis de energia são compatíveis com as observações experimentais da equação de Balmer.
∆E = En2 – En1 = (-A.1/n22)- (-A.1/n12) = A(1/n12-1/n22)
onde A é uma constante (2,18.10-18J). Se ∆E = hν= hc/λ
Substituindo na equação de energia, podemos dizer que 1/λ =(A/hc) (1/n12-1/n22).
O valor de (A/hc) será muito próximo do valor de Rydberg.
(c) Qual foi sua contribuição para a teoria moderna dos orbitais atômicos?
Determinou a existência dos níveis de energia, que representa atualmente o número quântico principal.
(d) A figura ao lado mostra as funções distribuição radial para os orbitais hidrogenóides 2s e 2p. Qual orbital tem a maior probabilidade encontrar o elétron próximo ao núcleo?
Observando a figura, verificamos que a densidade de probabilidade do orbital 2s apresenta uma probabilidade, mesmo que pequena, mais próxima do núcleo que no orbital 2p.
5a Questão (2,0 pontos): Uma mistura de 10,325g de óxido de ferro(II) e 5,734g de metal alumínuo é colocado em um cadinho e aquecida em alta temperatura em um forno. Ocorrerá a redução do óxido produzindo Ferro líquido e óxido de alumínio(III). Responda:
(a) Descreva a reação balanceada. (b) Qual o reagente limitante?
(c) Determine a quantidade máxima de ferro (em mol Fe) que podem se produzidas. (d) Calcule a massa do reagente em excesso que permanece no cadinho.
(Atenção: só será aceita resposta com o desenvolvimento da questão). (a) A reação balanceada é 3FeO(s) + 2 Al(l) → 3Fe(l) + Al2O3(s)
(b) Para resolver este problema devemos determinar qual dos reagentes regula ou limita a formação de produtos. Aplicando a razão molar apropriada, definida pela equação química balanceada podemos verificar isto. A razão molar é 3FeO(s) para 2 Al(l), isto significa que para
cada 1 mol de FeO(s) será necessário 2/3mol de Al(l) para completar a reação.
Assim, pela informação da questão:
Para a reação completa do FeO(s), temos que reagir:
(d) Isto indica que vai sobrar Al(l):
que em massa representam:
(b e c) Assim, o reagente limitante é o FeO(s). A quantidade Fe(l) obtido será de 0,1437 mol já
que a reação estequiométrica indica isto.
