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Anomalias na Química: Propriedades Periódicas e Exceções, Resumos de Matemática

Este documento explica as anomalias observadas na tendência de algumas propriedades químicas periódicas, como energia de ionização, densidade e reatividade. O texto aborda as exceções observadas em elementos como boro, oxigênio, nitrogênio e gases nobres. Além disso, ele discute a relação entre as propriedades químicas e a estrutura atômica.

Tipologia: Resumos

2021

Compartilhado em 10/10/2022

lucas-rodrigues-6yc
lucas-rodrigues-6yc 🇧🇷

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Baixe Anomalias na Química: Propriedades Periódicas e Exceções e outras Resumos em PDF para Matemática, somente na Docsity! 1 Química Anomalias nas propriedades periódicas e outras propriedades periódicas: PF/PE, densidade e reatividade Resumo Algumas propriedades periódicas possuem exceções ou inconsistências. Para dominar as propriedades periódicas, é preciso conhecer também essas exceções. Eletronegatividade A tendência é que a eletronegatividade aumente da esquerda para a direita da tabela periódica. Isto é verdade mas esta tendência não inclui os gases nobres. Isto quer dizer que o flúor possui a maior eletronegatividade, não o neônio ou o hélio. Isto ocorre porque a eletronegatividade é definida apenas para átomos participando em uma ligação química. Como os gases nobres não formam ligações, eles não possuem eletronegatividade. É possível forçar ligações no xenônio (Xe) e no criptônio (Kr) a altas temperaturas e pressões com o flúor, portanto algumas tabelas listam valores de eletronegatividade para estes elementos, mas estes valores não têm muita importância. Energia de Ionização De acordo com o esperado para a energia de ionização dentro de um mesmo período, esta propriedade deve aumentar com o número atômico, ou seja, aumentar da esquerda para a direita, como mostra o gráfico abaixo, à esquerda. Na verdade, este gráfico está incorreto. O que apresenta os valores reais de E.I. para esses elementos é o da direita. Os elementos boro e oxigênio apresentam energia de ionização menor que seus antecessores. A explicação para isto tem a ver com as configurações eletrônicas. Por motivos de simetria, os orbitais p, d e f são mais estáveis quando estão totalmente preenchidos ou totalmente semipreenchidos, isto é, quando possuem seu número máximo de elétrons ou metade deles. A configuração eletrônica do nitrogênio é 1s2 2s2 2p3, com o orbital p de valência com 3 elétrons, que é especialmente estável. O oxigênio possui a configuração 1s2 2s2 2p4, com um elétron a mais que a configuração mais estável. Isto faz com que a retirada de um elétron deste elemento crie estabilidade, então seja mais favorecida que para o 2 Química nitrogênio, o qual perderia sua estabilidade. Desta forma, a energia de ionização do oxigênio é menor que a do nitrogênio, contrariando a tendência de aumento com o número atômico. Afinidade eletrônica A tendência da afinidade eletrônica é aumentar da esquerda para a direita no mesmo período. O gráfico esperado para a variação de A.E. no segundo período é representado abaixo, à esquerda. Novamente, o gráfico correto não coincide com o esperado: É possível notar que a A.E. do nitrogênio é menor que a do carbono e que a do neônio não é só menor que a do seu antecessor, flúor, mas menor também que a do lítio. A explicação também tem a ver com as configurações eletrônicas: A configuração do carbono é 1s2 2s2 2p2, com um elétron a menos que a configuração estável (orbital p semi-preenchido) do nitrogênio: 1s2 2s2 2p3. A adição de um elétron ao carbono o torna mais estável, provocando a liberação de mais energia no processo. Quando um elétron é adicionado ao nitrogênio, tornando-o instável, a liberação de energia é menor. Ao adicionar um elétron ao neônio, é destruída a grande estabilidade de um gás nobre e o elétron é adicionado a uma camada de energia maior (menos estável). Como resultado, a energia liberada no processo é muito pequena. Na verdade, a maioria dos gases ideais requerem que se forneça energia para que aceitem um elétron. Outras propriedades Ponto de fusão/ebulição As duas propriedades têm a ver com a força das interações entre os átomos dos elementos. Quanto mais fortes forem essas forças, maior a temperatura em que ocorrerá mudança de fase. As tendências que se observa são: • Metais tem altos PF e PE devido ao fato de as ligações metálicas serem mais fortes que as ligações covalentes, predominantes entre os ametais, que tipicamente formam moléculas apolares; • Entre os metais, os de maiores PF e PE são os que se encontram no centro da tabela periódica. A quantidade de elétrons desemparelhados na sua distribuição eletrônica permite formação de ligações metálicas mais fortes; 5 Química Com base no gráfico e em conhecimentos de Química, responda aos itens a seguir. a) Como se explicam os elevados valores de energia de ionização para os elementos de número atômico de 2, 10 e 18? b) No intervalo entre Z 3= e Z 10,= observa-se aumento da energia de ionização. Como se explica esse aumento da energia? c) Por que o elemento de número atômico 19 apresenta o menor potencial de ionização entre os elementos representados? d) Que número atômico, entre os elementos apresentados no gráfico, tem maior tendência a formar um ânion? 3. Os metais alcalinos reagem violentamente com água por reações de deslocamento, produzindo um composto iônico e um gás combustível. A reatividade desses metais varia no grupo em função do número de camadas eletrônicas. Compare as reatividades dos metais lítio e potássio. Justifique sua resposta com base no número de camadas eletrônicas. 4. O processo de deposição de filmes finos de óxido de índio-estanho é extremamente importante na fabricação de semicondutores. Os filmes são produzidos por pulverização catódica com radiofrequência assistida por campo magnético constante. Considere as afirmativas abaixo: I. O índio é um mau condutor de eletricidade. II. O raio atômico do índio é maior que o do estanho. III. A densidade do índio é menor que a do paládio. IV. O ponto de fusão do índio é maior que o do gálio. Analisando as afirmativas acima, conclui-se que a) todas estão corretas. b) apenas a II e a III estão corretas. c) apenas a II, a III e a IV estão corretas. d) apenas a I e a III estão corretas. e) apenas a IV está correta. 6 Química 5. O desenvolvimento da Tabela Periódica culminou na disposição sistemática dos elementos em grupos de acordo com características químicas similares entre si. Os elementos metálicos pertencentes ao Grupo 1 incluem rubídio (Rb), lítio (Li), frâncio (Fr), potássio (K), sódio (Na) e césio (Cs), os quais exibem diferentes reatividades. Quando pequena quantidade de cada elemento do Grupo 1 é adicionada a um frasco contendo água pura, ocorre uma reação química cuja velocidade e liberação de calor são proporcionais à reatividade dos referidos metais. Baseado nas propriedades químicas desses elementos metálicos, responda aos itens a seguir. Disponha todos os elementos do Grupo 1 em ordem decrescente de reatividade e explique a sequência. 6. A respeito das propriedades periódicas dos elementos, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). (01) A reatividade química dos metais aumenta com o caráter metálico crescente. (02) Os elementos químicos de maior densidade estão localizados na região central inferior da tabela periódica, onde estão o ósmio, o irídio e a platina. (04) Os elementos que possuem os maiores volumes atômicos são os metais alcalinos, seguidos dos gases nobres. (08) Quanto menor for o raio atômico, mais próximo estará o elétron do núcleo e, portanto, maior será a energia necessária para removê-lo. (16) Em uma mesma família da tabela periódica, a afinidade eletrônica cresce de cima para baixo. Soma: ( ) 7. Assinale o que for correto. (01) O rutênio possui maior densidade do que a prata. (02) O polônio possui maior volume atômico do que o chumbo. (04) O cobre possui menor afinidade eletrônica do que o arsênio. (08) O háfnio possui maior raio atômico do que o zinco. (16) A reatividade química dos metais aumenta de baixo para cima em uma mesma família da tabela periódica. Soma: ( ) 8. Lâmpadas incandescentes, como as de 60W, têm uma data-limite no Brasil para fabricação e importação. Para sua substituição são recomendadas as lâmpadas fluorescentes, mais econômicas, embora as incandescentes reproduzam mais fielmente a luz natural, produzida no Sol e filtrada pela atmosfera terrestre. A lâmpada incandescente tem em seu interior um filamento de tungstênio (W). A lâmpada fluorescente mais comum contém mercúrio (Hg), de massa molar 200 g/mol, que é uma substância tóxica, cujo limite máximo de seu vapor, estabelecido pela Organização Mundial da Saúde (OMS), é 0,04 mg por m3 de ar no ambiente de trabalho. Disponível em: www.brasil.gov.br.Adaptado. Com base nas posições dos metais W e Hg na Classificação Periódica dos Elementos Químicos, qual deles apresenta maior ponto de fusão e maior massa específica (densidade absoluta)? Justifique sua resposta. 7 Química 9. Com relação às propriedades periódicas dos elementos, assinale o que for correto. (01) Em um mesmo período o raio atômico aumenta com o número atômico devido ao aumento da repulsão eletrostática ocasionada pelo aumento do número de elétrons. (02) Os elementos de maior tamanho (volume) e menor densidade na Tabela Periódica são os metais alcalinos. (04) Em um mesmo período, a energia de ionização aumenta dos metais alcalinos para os gases nobres, porque o raio atômico diminui neste sentido. (08) Os não metais formam ânions com mais facilidade que os metais porque, em um mesmo período, estes apresentam uma afinidade eletrônica maior. (16) Em um mesmo grupo (ou família) da Tabela Periódica, o raio atômico cresce com o aumento do número atômico. Isto ocorre porque o número de níveis de energia nos quais se distribuem os elétrons aumenta de cima para baixo no grupo. Soma: ( ) 10. Mediante consulta à tabela periódica, assinale o que for correto sobre o elemento químico que possui a configuração eletrônica 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4 (01) É um elemento de transição cujos números quânticos principal e secundário do elétron diferenciador são, respectivamente, 3 e 2. (02) Dentre todos os elementos situados em períodos anteriores, é o que apresenta maior densidade. (04) É um halogênio e situa-se no terceiro período da tabela. (08) Trata-se de um elemento muito eletronegativo. (16) O número quântico magnético para o elétron diferencial deste elemento é +1. Soma: ( )