Lista 3 - Estrutura Atômica da Matéria - 2024-1

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS – UFMG INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS – ICEx Departamento de Química – Setor de Química Inorgânica Estrutura Atômica da matéria – Lista 3 Questão 1. Considere a seguinte tabela de energias de ionização (kJ mol-1). As letras não representam símbolos químicos dos elementos. Elemento 1ª EI 2ª EI 3ª EI 4ª EI 5ª EI A 496 4562 6910 9543 13354 B 738 1451 7733 10541 13629 C 789 1577 3232 4356 16091 D 419 3052 4420 5877 7975 E 1140 2100 3500 4560 5760 a) Qual destes elementos tem maior tendência para formar um cátion com carga 2+? Justifique sua resposta. (Elemento B) b) Qual par de elementos deve pertencer ao mesmo grupo na classificação periódica? Nesse par, qual tem maior Z? Justifique sua resposta. (Elementos A e D) Questão 2. Escreva a configuração eletrônica completa para as espécies químicas abaixo e determine a carga nuclear efetiva para o elétron mais energético. A partir do valor de Zef calculado, coloque-os em ordem crescente de energia de ionização e justifique. a) S (Zef = 5,45) b) Ni (Zef = 4,05) c) Ca (Zef = 2,85) Questão 3. Explique por que a energia de ionização do potássio é menor do que a do sódio, ainda que a carga nuclear efetiva do sódio seja menor. Questão 4. Considere os seguintes elementos: P e Ni. a) Dê a configuração eletrônica completa e calcule a carga nuclear efetiva para o elétron mais energético de cada um desses elementos. P (Zef = 4,80) b) Considerando os valores de carga nuclear efetiva, indique qual elemento tem o maior valor de energia de ionização. Justifique sua resposta. Questão 5. Organize os elementos dos seguintes conjuntos em ordem decrescente de raio atômico. a) Lítio, carbono, flúor b) Escândio, vanádio, ferro c) Ferro, rutênio, ósmio d) Iodo, bromo, cloro Questão 6. Escreva as configurações eletrônicas para o titânio e para seu íon Ti2+. Calcule a carga nuclear efetiva (Zef) para o elétron mais energético em cada caso. (Ti ⇨ Zef = 3,15 e Ti2+ ⇨ Zef = 3,65). Questão 7. Os íons Li2+ e He+ são isoeletrônicos e a energia de ionização (EI) dessas espécies é de 11815 e 5250,5 kJ mol-1, respectivamente. Escreva a equação química que representa o processo de ionização dessas espécies e justifique a diferença observada nos valores da energia de ionização. Questão 8. Observe o desenho que mostra representações em escala de algumas espécies químicas monoatômicas. Leia as afirmativas abaixo e indique aquelas que considerar falsas ou verdadeiras. ( ) O raio do Cl− é maior do que o de Ar e o de K+, porque o núcleo de Cl− é de menor carga positiva. ( ) O raio do F− é maior do que o de Ne e o de Na+, porque F− é a espécie que tem menos elétrons. ( ) O raio de F− é menor do que o de Cl− e o de Br−, porque F− é a espécie com o menor número de níveis eletrônicos preenchidos. ( ) O raio de Ne é menor do que o de Ar e o de Kr, porque Ne tem a menor repulsão entre os elétrons do nível de valência. ( ) O raio do Br- é maior do que o de Kr e o de Rb+, porque Br- é a espécie que tem mais níveis eletrônicos preenchidos. Questão 9. Escreva as equações que representam os processos descritos a seguir. a) A afinidade eletrônica do íon S−. b) A terceira energia de ionização do átomo de titânio. c) A afinidade eletrônica do átomo de magnésio d) A primeira energia de ionização do átomo de oxigênio. Questão 10. Analise os gráficos abaixo que mostram as afinidades eletrônicas (AE) e as energias de ionização (EI) para uma série de elementos do 4º período. a) Explique a razão da afinidade eletrônica do Ge ser mais exotérmica que a do As. b) Explique a razão das afinidades eletrônicas do Ca e do Zn serem iguais a zero. c) Explique a descontinuidade observada na curva da energia de ionização entre o As e Se. K Ca Zn Ga Ge As Se Br -350 -300 -250 -200 -150 -100 -50 0 Afinidade Eletrônica (kJ/mol) Elemento # K Ca Zn Ga Ge As Se Br 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 Energia de Ionização (kJ/mol) Elemento # Questão 11. Os gráficos abaixo mostram as sucessivas energias de ionização para os átomos A, B, C e D. 1º 2º 3º 4º 5º 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 EI (kJ/mol) Elétrons Átomo A 1º 2º 3º 4º 5º 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 EI (kJ/mol) Elétrons Átomo B 1º 2º 3º 4º 5º 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 EI (kJ/mol) Elétrons Átomo C 1º 2º 3º 4º 5º 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 EI (kJ/mol) Elétrons Átomo D a) Usando a tabela periódica, indique um elemento químico que possa representar cada um dos átomos citados. Átomo A corresponde a: _______. Átomo B corresponde a: _______. Átomo C corresponde a: _______. Átomo D corresponde a: _______. b) Indique os átomos (A, B, C ou D) que podem formar cátions estáveis com carga 1+, 2+ e 3+. Cátion com carga 1+: _______. Cátion com carga 2+: _______. Cátion com carga 3+: _______. c) Considerando que os átomos (A, B, C e D) representados em cada um dos gráficos estejam em um mesmo período da Tabela Periódica, coloque-os em ordem crescente de raio atômico. Raio: _____ < _____ < _____ < _____ Bons estudos!