Lista - Tópico L - Interações Intermoleculares - Química Geral 2022-1

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS – UFMG INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS – ICEx Departamento de Química – Setor de Química Inorgânica Tópico L – Interações intermoleculares – Química Geral Questão 01. O gráfico abaixo mostra as forças intermoleculares de várias moléculas, assim como o somatório destas forças. Com base nas informações contidas no gráfico, responda às questões abaixo: a. Dos três haletos de hidrogênio (HX), qual tem a maior força intermolecular total? b. Por que as forças de dispersão são maiores para o HI do que para o HCl? c. Por que as forças dipolo-dipolo são maiores para o HCl do que para o HI? d. Das sete moléculas mostradas na figura, qual delas envolve as maiores forças de dispersão? Explique. Questão 02. Considere as propriedades relacionadas no quadro abaixo de cloretos de elementos X e Y. Explique como os diferentes tipos de ligação presentes nesses dois cloretos levam à propriedades físicas tão distintas. Propriedade XCl YCl4 Temperatura de fusão (oC) 801 -22,6 Solubilidade em água (g/100 g) 37 0,08 Solubilidade em benzeno (g/ 100 g) 0,063  Questão 03. Suponha que você tenha iodo sólido, I2, e os líquidos água e tetracloreto de carbono, CCl4. a. Que forças intermoleculares prevalecem entre os possíveis pares de compostos? b. Descreva o que você observaria se estes compostos forem misturados. 0 10 20 30 40 50 60 Ar CO HI HBr HCl NH3 H2O Força intermolecular (KJ/mol) dipolo-dipolo dipolo-dipolo induzido dipolo induzido-dipolo induzido força total Questão 04. Faça o que se pede em cada item abaixo. a. O etanol, H3CCH2OH, e o éter dimetílico, H3COCH3, são isômeros, ou seja, têm a mesma fórmula, mas um arranjo de átomos diferente. Para qual destes compostos você esperaria a temperatura de ebulição mais elevada? Justifique. b. Os sólidos covalentes tendem a ser duros e a ter temperaturas de fusão elevadas, enquanto que os sólidos moleculares tendem a ser moles e ter temperaturas de fusão baixas. Explique estas diferenças, visto que a ligação covalente ocorre nos dois tipos de sólidos. Questão 05. Três substâncias desconhecidas (X, Y e Z) foram submetidas a alguns testes de modo que pudessem ser classificadas como metálica, iônica, covalente ou molecular. Os dados obtidos estão listados na tabela abaixo. Substância Aparência Temperatura de fusão,oC Condutividade elétrica Solubilidade em água X Dura, sem cor 800 Só se fundida ou dissolvida na água Solúvel Y Brilhante, maleável 1500 Alta Insolúvel Z Macia, amarela 113 Nenhuma Insolúvel Classifique cada uma das substâncias e justifique sua resposta. Questão 06. Considere as temperaturas de ebulição dos compostos formados entre o hidrogênio e os quatro primeiros elementos do grupo 15 da tabela periódica: NH3 (240 K), PH3 (185 K), AsH3 (218 K) e SbH3 (256 K) a. Explique a tendência observada nas temperaturas de ebulição de PH3, AsH3 e SbH3. b. Por que a amônia é uma exceção a essa tendência? Questão 07. O cloreto de sódio, NaCl, é um sólido iônico altamente solúvel em água. As figuras abaixo apresentam quatro modelos distintos para descrever a solvatação do NaCl pelas moléculas de água. INDIQUE qual dos modelos (A, B, C ou D) descreve melhor a solvatação do NaCl em uma solução aquosa diluída. JUSTIFIQUE sua resposta, considerando as interações entre as espécies em solução. Questão 08. Após decidir qual é o tipo de força envolvida em cada caso, ordene, segundo os valores crescentes das intensidades das interações, os seguintes sistemas: CO2(s), CH3OH(l), KCl(s) e KCl(aq). Questão 09. Considere as seguintes afirmações e determine se são verdadeiras ou falsas. Justifique sua resposta. a. O hexano é líquido e o metano é gasoso nas condições ambientes porque as forças de London são tanto mais intensas quanto menor for a massa molecular das partículas. b. Nas condições ambientes o bromo (Br2) apresenta-se no estado líquido porque no bromo existem ligações covalentes. Questão 10. Faça o que se pede em cada item abaixo. a. O etilenoglicol, CH2(OH)CH2(OH), componente principal de muitos líquidos para radiador de automóvel, é ligeiramente viscoso, pouco volátil a temperatura ambiente e tem temperatura de ebulição de 198oC. O pentano, C5H12, tem massa molar pouco maior que a do etilenoglicol, é um líquido pouco viscoso, muito volátil a temperatura ambiente, com temperatura de ebulição de 36oC. Explique as diferenças entre as propriedades físicas dos dois compostos. b. Quando se substitui, no benzeno, C6H6, um átomo de hidrogênio, as temperaturas de ebulição se alteram. Explique a ordem das seguintes temperaturas de ebulição: C6H6 (80oC); C6H5Cl (132oC); C6H5Br (156oC); C6H5OH (182oC). Questão 11. Explique, através da Teoria dos Orbitais Moleculares, por que a molécula Ne2 não se forma. Questão 12. Desenhe os diagramas de orbitais moleculares para C2, N2, O2 e B2. Mostre quais orbitais estão ocupados e determine as ordens de ligação e as propriedades magnéticas dessas espécies. Questão 13. Considere os dados contidos no quadro a seguir. Substância Massa Molar (g mol-1)  (D) H3C(CH2)2CHO 72 2,5 H3C(CH2)2CO2H 74 1,7 H3CCO2CH3 74 1,6 Organize as substâncias em ordem de temperatura de ebulição crescente. Indique a substância com a temperatura de fusão mais baixa. Indique a substância mais solúvel em água. Justifique todas as respostas. Questão 14. Leia as afirmações que são apresentadas abaixo. Marque (V) para aquelas que julgar verdadeiras e (F) para aquela que julgar falsa. Justifique sua escolha para cada alternativa falsa. ( ) O metanol (CH3OH) tem temperatura de ebulição superior à do metanotiol (CH3SH). ( ) O nitrato de potássio sólido (KNO3) é um não condutor de eletricidade, mas dissolve-se em água para formar uma solução condutora. ( ) O cloreto de iodo (ICl) possui temperatura de ebulição menor do que o bromo (Br2). ( ) O grafite (C) é um composto covalente, enquanto o estanho (Sn) é um composto metálico, apesar de estarem no mesmo grupo da tabela periódica. Questão 15. Sobre a temperatura de ebulição de um líquido, verifique se as afirmações a seguir são verdadeiras (V) ou falsas (F). Justifique aquelas que considerar falsas. I. Aumenta com o aumento da força da ligação química intramolecular. II. Aumenta com o aumento da força da ligação química intermolecular. III. Aumenta com o aumento da pressão exercida sobre o líquido. IV. Aumenta com o aumento da quantidade de líquido. Questão 16. Considere uma amostra de um sólido branco. Descreva algumas experiências simples que poderiam ser utilizadas a fim de ajudar a decidir se o tipo de ligação existente na amostra é fundamentalmente iônica, covalente ou devido a interações intermoleculares. Questão 17. Indique quais as principais diferenças existentes entre sólidos iônicos, moleculares, covalentes e metálicos? Questão 18. Considerando a Teoria de Bandas, apresente as diferenças que devem existir entre sólidos condutores, semicondutores e isolantes. Questão 19. Considere as seguintes superposições de orbitais atômicos: I) 2px ‒ 3dxz, ao longo do eixo z. II) 2pz + 2pz, ao longo do eixo z. III) 3dxy + 2px – 3dxy, ao longo do eixo y. Utilizando diagramas de superfície limite e desconsiderando diferenças de energia, faça desenhos que representem os orbitais atômicos (OA) e os orbitais moleculares (OM) gerados. Rotule todos os orbitais e os eixos cartesianos. Indique os sinais das funções de onda adequadamente. Questão 20. Explique as razões de o ferro ser muito mais duro que o sódio, apesar de os dois serem metálicos. Questão 21. Alguns dados termodinâmicos são apresentados no quadro abaixo: Composto Erede (kJ mol-1) ∆Hhidratação (kJ mol- 1) Hsolução (kJ mol-1) LiF + 1046 − 1041 KF + 826,0 − 844,0 NaF + 929,0 − 927,0 a) Represente o ciclo termodinâmico para a dissolução de um dos compostos listados, calcule o valor de Hsolução para cada um dos sais apresentados no quadro e complete-o. b) Considerando apenas os valores de Hsolução, coloque os sais apresentados no quadro em ordem crescente de solubilidade. c) Indique qual dos sais apresenta o maior valor para a entalpia de hidratação e justifique sua resposta.