Exercicios cap11

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Exercícios resolvidos de química inorgânica.

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Exercicios cap11

  1. 1. Universidade Federal do Rio de Janeiro Instituto de Química Tarefa 1: Exercícios – Forças intermoleculares e estado sólido Professor: Marco Antônio Barreto Leite Disciplina: Química Inorgânica I Grupo: Gabriel Martins Da Silva Almeida Duarte Giovane Lourenço Robertson Jéssica Gorett Brito Fontes José Carlos Silva de Oliveira Junior Stela de Oliveira Camargo Stephanie Cardoso Granä Fantinatti
  2. 2. 11.08) Que tipo(s) de força(s) intermolecular(es) é(são) comuns para: (a) Xe e o metanol (CH3OH); Forças de dispersão de London. (b) CH3OH e a acetonitrila (CH3CN); Dipolo-dipolo e forças de dispersão de London. (c) NH3 e HF? Ligação de hidrogênio. 11.10) Que tipo de força intermoleclular explica as seguintes diferenças em cada caso: (a) CH3OH entra em ebulição a 65 °C, CH3SH entra em ebulição a 6 °C; (b): Xe é líquido a pressão atmosférica e 120 K, enquanto Ar é um gás; (c) Kr, peso atómico 84, entra em ebuliçäo a 120,9 K, enquanto Cl2, massa molecular aproximada de 71, entra em ebuliçâo a 238 K; (d) a acetona entra em ebulição a 56 °C, enquanto o 2-metilpropano entra em ebuliçäo a - 12 °C? a) O metanol apresenta ligação de hidrogênio, porém o CH3SH não. b) Ambos os gases são influenciados pelas forças de dispersão de London. Quanto mais pesadas são as partículas gasosas, mais forte é a interação de dispersão de London. O Xe, mais pesado, é um líquido nas condições específicas, enquanto que o Ar , mais leve é um gás . c) Ambos os gases são influenciados pelas forças de dispersão de London. O Cl2, de maior tamanho é mais polarizável e experimenta uma maior força de dispersão e possui um maior ponto de ebulição. d) Acetona e 2-metilpropano são moléculas com massas molares parecidas e forças de dispersão de London também parecidas. A acetona também está sujeita a forças dipolo-dipolo e tem um maior ponto de ebulição. 11.12 (a) Por que a intensidade das forças de dispersão aumenta com o aumento da polarizabilidade? (b) Calcule o aumento constante no ponto de ebulição dos gases nobres com o aumento da massa atómico (Tabela
  3. 3. 11.3). (c) Qual regra geral do polegar se aplica à relação entre as forças de dispersão e a massa molecular? (d) Comente se a seguinte afirmativa é correta: "Com todos os outros fatores sendo os mesmos, as forças de dispersão entre moleculas aumentam com o número de elétrons nas moléculas”. a) Uma molécula mais polarizável pode apresentar um dipolo transitório, aumentando a força das atrações eletrostáticas entre moléculas polarizadas. b) Todos os gases nobres são monoatômicos. Descendo no grupo, o raio e a nuvem eletrônica aumentam. Quanto maior for a nuvem eletrônica, mais polarizável é o átomo . Mais fortes serão as forças de dispersão de London e maiores serão os pontos de ebulição. c) Geralmente, pode-se dizer que quanto maior for o peso atômico, mais forte será a dispersão de London experimentada pela molécula. Isso acontece pois as tendências com relação ao peso atômico e o tamanho do átomo são paralelas . d) Normalmente é verdade que com o aumento no número de elétrons, há também o aumento do tamanho da molécula. Moléculas maiores tendem a apresentar nuvens eletrônicas difusas, o que leva a uma maior polarizabilidade. Logo, a afirmação de que mais elétrons leva a um aumento da polarizabilidade é correta. 11.14) Qual membro dos seguintes pares tem as forças de dispersão intermoleculares mais fortes: (a) Br2 ou O2; Para essa molécula, O Br2 tem maior força de dispersão intermolecular, pelo fato de apresentar um tamanho da molécula maior. A molécula de Br2 apresenta também um maior peso molecular e número de elétrons que são essenciais para distinguir a força de dispersão intermolecular de moléculas semelhantes. (d) CH3CH2SH ou CH3CH2CH2SH;
  4. 4. Nas moléculas acima, percebe-se também uma semelhança. E nesse caso, assim como no item (a), a molécula que tiver um maior tamanho irá apresentar uma força de dispersão também maior. Portanto, a molécula de CH3CH2CH2SH tem maior força de dispersão intermolecular. (e) CH3CH2CH2Cl ou (CH3)2CHCl? Essas duas moléculas apresentam a mesma fórmula molecular, e portanto, o mesmo peso molecular, e então a forma que as moléculas estão estruturadas determinam a força de dispersão intermolecular. Na molécula de (CH3)2CHCl, a repulsão entre carbonos é maior e portanto, sua força é menor. Dessa forma, a molécula que tem mais força de dispersão intermolecular é a de CH3CH2CH2Cl. 11.16) O álcool propílico (CH3CH2CH2OH) e o álcool isopropílico [(CH3)2CHOH], cujos modelos de preenchimento de espaço são mostrados, têm pontos de ebuliçäo de 97,2 °C e 82,5 °C, respectivamente. Explique por que o ponto de ebulição do alcool propílíco é mais alto apesar de ambos terem a forma molecular C2H8O? Nas duas moléculas, é perceptível a presença das ligações de hidrogênio (- OH). No álcool isopropilico, o fato da hidroxila estar posicionada com a distância dela para os carbonos, menor do que no álcool propílico, faz com que dificulte a interação desse grupo –OH, provocando então uma maior dificuldade de abordagem de outras moléculas, gerando uma menor força de dispersão intermolecular. 11.56) A perovskita, um mineral composto de Ca, O e Ti, tem a célula unitária cúbica mostrada na ilustração. Qual é a fórmula química deste mineral? Ca: ( Ca2+ por vértice) x 8 vértices = 1 Ca2+ O2- : ( O2- por face) x 6 faces = 3 O2- Ti: Há apenas um átomo de titânio no centro da célula unitária (1 Ti4+ ) Fórmula química: CaTiO3.
  5. 5. 11.58) O rutilo é um mineral composto de Ti e O. Sua célula unitária, mostrada na ilustração, contém átomos de Ti em cada vértice e um átomo de Ti no centro da célula. Quatro átomos de O estão nas faces opostas da célula, e dois estão completamente dentro dela. (a) Qual é a fórmula química desse mineral? (b) Qual é a natureza da ligação que mantém o sólido unido? a) Ti: [( Ti4+ por vértice) x 8 vértices] + 1 átomo de titânio no centro = 2 Ti4+ O: [( O2- por face) x 4 faces] + 2 átomos de oxigênio no interior da célula = 4 O2- Fórmula química: Ti2O4 11.59) O irídio cristaliza-se com uma célula unitária cúbica de face centrada que tem uma aresta de 3,833 Å de comprimento. O átomo no centro da face está em contato com os átomos dos vértices, como mostrado na figura. (a) Calcule o raio atómico de um átomo de irídio. (b) Calcule a densidade do irídío metálico. a) Observa-se, pela vista superior da célula unitária, que a diagonal do cubo corresponde a 4 vezes o raio atômico do irídio. Assim, temos: A = ; (A = área da face, D = diagonal; L = comprimento da aresta; r = raio atômico) D = L x √2 = 4r L = 3,833 Å r = ( = 1,355 Å
  6. 6. b) A densidade é dada pela massa da célula unitária, composta por quatro átomos de irídio, sobre sua massa. d = ( ( = 22,67 g/cm³ 11.72 Que tipo (ou tipos) de sólido cristalino é caracterizado por cada um dos seguintes: (a) Alta mobilidade de elétrons por todo o sólido; Sólidos Metálicos (b) Maciez, ponto de fusão relativamente baixo; Sólidos Moleculares (f) Alto ponto de fusão e condutividade elétrica pequena; Sólidos Covalentes (d) Rede de ligações covalentes; Sólidos Covalentes (e) Partículas carregadas por todo o sólido. Sólidos Iônicos 11.76 Para cada um dos seguintes pares de substâncias, determine qual terá o ponto de fusão mais alto e indique por quê: (a) Ar, Xe; Xe, pois tem força de dispersão mais forte e maior peso atômico. (b) SiO2, CO2; SiO2, pois tem estrutura de rede covalente que é mais forte que a força intermolecular entre as moléculas de CO2.
  7. 7. (c) KBr, Br2; KBr tem ponto de fusão mais alto, pois é um sólido iônico (alta força de interação intermolecular). (d) C6Cl6, C6H6. C6Cl6 tem maior ponto de fusão por ter maior massa molar, já que ambos tem o mesmo tipo de força intermolecular (London)

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