quÍmica - caderno de revisÃo
DESCRIPTION
Conheça mais em http://conecte.editorasaraiva.com.br/TRANSCRIPT
1. Teoria do octetoDe acordo com a teoria do octeto, quando os átomos interagem, eles
tendem a perder, ganhar ou compartilhar elétrons até atingirem a distribui-ção eletrônica do gás nobre mais próximo deles, na tabela periódica.
Os gases nobres são encontrados isoladamente porque são estáveis por natureza (possuem 8 elétrons na camada de valência, com exceção do hélio, que possui apenas 2 e– na camada de valência (camada K)). Os outros átomos podem atingir essa estabilidade por meio de ligações químicas.
2. Ligações químicasLigação iônica
Observe a distribuição eletrônica do átomo de sódio:
11Na: 1s2 2s2 2p6 3s1
Ele apresenta apenas um elétron na sua camada de valência (3s1). Como o sódio é um metal, tem facilidade em perder elétrons. Assim, forma-se o íon positivo (cátion) sódio.
Veja sua distribuição eletrônica:
11Na+: 1s2 2s2 2p6
11 prótons e 10 elétrons = cátion de carga +1
Podemos concluir que os metais frequentemente se desfazem de elétron(s), atingindo o octeto na camada de valência.
Agora vamos avaliar um outro exemplo: o átomo de cloro.
17Cℓ: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
Sete elétrons na camada de valência conferem instabilidade. A solução é ganhar mais um elétron. Essa é uma tendência natural dos ametais: ga-nhar elétrons, pois apresentam alta eletronegatividade. Veja:
17Cℓ –: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
17 prótons e 18 elétrons = ânion de carga –1
Ligação química e
geometria molecular
21
O que acontece quando um átomo de sódio intera-ge com um átomo de cloro? Ocorre transferência de um elétron do primeiro elemento para o segundo.
A forte atração elétrica entre esses íons é conhecida por ligação iônica. Os compostos que apresentam essa ligação são chamados compostos iônicos.
Essa substância é conhecida como sal de cozinha, NaCℓ.
Fórmula iônicaÉ possível predizer a fórmula iônica sem antes fazer
a representação de Lewis. Observe:
Cx+
x
y–
yA
Cátion Ânion
Observe que o cruzamento de cargas deve ser feito apenas quando x for diferente de y.
Exemplo: O alumínio (metal do grupo 13 ou família IIIA) forma cátion Aℓ 3+; o oxigênio (ametal do grupo 16 ou família VIA) forma ânion O2–.
Portanto, sua fórmula iônica é Aℓ2O
3.
Características das substâncias iônicas
As fortes atrações elétricas entre cátions e ânions, em uma substância iônica, têm suas conse quências:
I. Toda substância iônica é sólida e forma um retí-culo cristalino iônico, nas condições ambientes.
II. Os pontos de fusão (PF) e de ebulição (PE) são bem altos.
III. As substâncias iônicas conduzem corrente elé-trica quando fundidas ou quando dissolvidas em água (veremos o porquê mais adiante).
Portanto, lembre-se:
Ligaçãoiônica
Substânciaiônica
Sólido(aglomerado
iônico)
Metal +
ametal ou H
Ligação covalenteA ligação covalente ocorre por compartilhamento
de elétrons, entre os ametais e/ou o H, elementos mui-to eletronegativos (com exceção do H, que é pouco ele-tronegativo) e que quase nunca doam seus elétrons para atingirem o octeto: o gás cloro (Cℓ
2) é um exemplo.
Há várias maneiras de representar essa substância:
Cℓ Cℓ Cℓ — Cℓ
Representaçãode Lewis
Fórmulaestrutural
Par eletrônicocompartilhado
Substitui-se o parcompartilhadopor um traço
Fórmula molecular
Cℓ2
Podemos concluir que:
Ligaçãocovalente
Substânciamolecular
Sólido oulíquido ou
gás
Ametal +
ametal e/ou H
O átomo de hidrogênio estabiliza-se com apenas dois elétrons na camada de valência (sua única cama-da!), pois assim atinge a configuração eletrônica igual à do gás nobre hélio.
Outros exemplos:
O2 :
Dupla-ligação covalente
Tripla-ligação covalente
O O N2 : N N
Um caso especial: ligação covalente dativa
Observe o caso especial da molécula do SO2. Tanto o
enxofre quanto o oxigênio pertencem ao grupo 16 ou família VIA. A ambos faltam dois elétrons para que se complete o octeto.
Fórmula estrutural:
S O
Onde podemos “encaixar” o outro átomo de oxigênio?
O átomo de enxofre apresenta dois pares de elé-trons que não foram utilizados em nenhuma ligação (pa-res de elétrons não ligantes ou pares de elétrons livres). O segundo átomo de oxigênio passa a usar um desses pares eletrônicos do enxofre (estes se unem por liga-ções covalentes dativas). O par passa a pertencer tanto ao enxofre quanto a esse “novo” oxigênio (como na li-gação covalente “normal”). A estrutura fica:
Representação de Lewis Fórmula estrutural
Par de elétrons originalmentepertencente ao enxofre
A seta representa o parde elétrons que constituia ligação dativa. Essa seta
aponta sempre para o átomoque precisava do par para
atingir o octeto
O S O O S O
O segundo átomo de oxigênio fez a ligação dativa com o enxofre, e não com o outro oxigênio, que tam-bém apresenta pares de elétrons não ligantes por cau-sa da diferença de eletro negatividade.
22
3. Substâncias metálicas
Como vimos, toda substância iônica é sólida nas condições ambientes. Nem todo sólido, porém, é uma substância iônica. Alguns são formados somente por me-tais. São as chamadas substâncias metálicas. Observe:
Ligaçãometálica
Substânciametálica
Sólido(cristal metálico)*exceção: mercúrio
Metal +
metal
Os sólidos metálicos são cristais formados por agrega-dos atômicos gigantes. Como os metais são constituídos por átomos pertencentes a um mesmo elemento químico (com exceção das ligas), a fórmula de uma substância metálica é o próprio símbolo do elemento, sem indicação da quantida-de (extremamente grande) de átomos envolvidos.
Exemplos:
· Fórmula química para o ouro de um anel: Au
· Fórmula química para o mercúrio dos termômetros: Hg
O mercúrio é o único metal líquido quando em tempe ratura ambiente (25 °C), ao passo que o gálio (PF = 29,7 °C) e o césio (PF = 28,4 °C) se fundem pouco acima de 25 °C. Todos os demais são sólidos.
A mobilidade dos elétrons de valência, que “circu-lam” livremente por todo o cristal metálico, é responsá-vel pelas características dos metais.
Características dos metais · Alta maleabilidade e alta ductibilidade.
· Alta condutividade elétrica.
· Alta condutividade térmica.
· Altos pontos de fusão e de ebulição.
· Brilho metálico.
Ligas metálicas
Ligas metálicas são materiais com propriedades metálicas feitos de dois ou mais elementos dos quais pelo menos um é metal.
· Bronze: cobre (90%) e estanho (10%).
· Ouro 18 quilates: ouro (75%) e prata/cobre (25%). O ouro é pouco resistente (mole); a adição de prata e cobre aumenta sua resistência mecânica.
· Chumbo para solda: chumbo (67%) e estanho (33%).
· Latão: cobre (67%) e zinco (33%).
· Aço: ferro com um pouco de carbono. O objetivo da adição de carbono é o aumento da resistência me-cânica, principalmente à tração.
4. Geometria molecular
Quando os átomos se unem para formar moléculas, elas podem adquirir várias formas diferentes. É o que chamamos geometria molecular.
Para determinarmos a geometria de uma molécula, podemos utilizar o modelo da repulsão dos pares ele-trônicos. As nuvens eletrônicas ao redor do átomo cen-tral de uma molécula repelem-se mutuamente, pois to-das elas apresentam carga elétrica negativa. Assim, as nuvens eletrônicas posicionam-se o mais afastadas pos-sível umas das outras.
Entenda por “nuvem eletrônica” uma ligação co-valente simples, dupla ou tripla ou, ainda, um par de elétrons não ligantes.
Veja no quadro a seguir os tipos de geometria molecular:
Número de nuvens
eletrônicas ao redor do átomo
central
Número de
átomos ligados ao
átomo central
Geometria molecular
Exemplo
2 2 LinearCℓ — Be* — Cℓ
O C OH — C N
3
2 AngularO O
S
3Trigonal plana
F — B*F
FO C
Cℓ
Cℓ
4
2 AngularO
HH
S
CℓCℓ
3 PiramidalN
HH HP
CℓCℓCℓ
4 Tetraédrica C
Cℓ
Cℓ
CℓCℓ
*Berílio (Be) e boro (B) são algumas exceções da teoria do octeto. O berílio estabiliza-se com apenas 4 elétrons, e o boro, com apenas 6 elétrons na camada de valência.
23
Atividades1 (U. E. Ponta Grossa-PR) Considere os elementos X, Y e Z, com as respec-
tivas configurações eletrônicas de seus átomos:
X → 1s2 2s2 2p6 3s2
Y → 1s2 2s2 2p5
Z → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
Com relação ao comportamento desses átomos na formação de ligações químicas, assinale o que for correto.
(01) O elemento X apresenta maior eletroafinidade do que os elementos Y e Z.
(02) Os átomos dos elementos Y e Z apresentam tendência em formar ânions monovalentes e divalentes, respectivamente.
(04) Os elementos X e Y formam um composto molecular de fórmula X2Y.
(08) Os elementos X e Y formam entre si compostos de caráter iônico.
Dê a soma dos números dos itens corretos.
2 (PUC-MG) O elemento bromo forma compostos iônicos e moleculares. Assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, um composto iônico e um mole-cular formados pelo bromo.
(Dado: números atômicos: Ca = 20; Br = 35; H = 1; C = 6; K = 19; Na = 11; Mg = 12; N = 7)
a) CaBr2 e HBr
b) CBr4 e KBr
c) NaBr e MgBr2
d) KBr e NH4Br
3 (Cefet-PR)
Nas indústrias de fabricação de alumínio, mais de 70% dos recursos em-pregados são energia elétrica, um recurso que, apesar de escasso, ainda é muito barato no Brasil. Esse custo é ainda inferior para empresas que pos-suem subsídio e pagam até um terço do preço pago pelos consumidores residenciais. Grande parte dos lingotes produzidos aqui é exportada e, lá fora, eles são transformados em componen tes automotivos e equipamen-tos que o Brasil precisa comprar por um preço muito mais alto.
Veja, ano 34, n. 21, 2001.
As ligações químicas entre os átomos de alumínio presentes nos lingotes produzidos são do tipo:
a) iônicas.
b) dipolo-dipolo.
c) metálicas.
d) covalentes.
e) cristalinas.
4 (UFRS) O modelo de repulsão dos pares de elétrons da camada de valên-cia estabelece que a configuração eletrônica dos elementos que consti-tuem uma molécula é responsável pela sua geometria molecular. Relacio-ne as moléculas com as respectivas geometrias:
(Dado: números atômicos: H (Z = 1), C (Z = 6), N (Z = 7), O (Z = 8), S (Z = 16)
X
X
24
1. As características dos elementos são:
X – 2s2 2p6 3s21s2
K L M
2 8 2
Alcalinoterroso
3º período
tendência para doar 2 e–
Y – 2s2 2p51s2
K L
2 7
Halogênio
2º período
tendência para receber 1 e–
Z – 1s2
K
2
2s2 2p6
L
8
3s2 3p4
M
6
Calcogênio
3º período
tendência para receber 2 e–
Então:
(01) (F) O elemento de maior eletroafinidade é o Y.
(02) (V)
(04) (F) X2+ Y
1– ∴ XY2
(08) (V)
Soma = 10 (02 + 08)
2. As distribuições eletrônicas serão:
20
222 2 62 62 62 62 62 62 62 62 62 62 62 62 62 62 6 2 62 62 62 62 62 62 62 62 6CaCaCa 1s
KKK
222
2s 2p2 62p2 6
LLL
888
3s3s3s 3p3p3p2 63p2 62 62 63p2 62 6
MMM
888
sssNNNNNNNNN
222222222
�4 222
∴ doa 2 e–
35
2 2 62 62 6 2 62 62 6BrBrBr 1s1s1s
K
2
2s2s2s2s2s2s2s 2p2p2p2 62p2 6
L
8
3s3s3s3s3s3s3s3s3s 3p3p3p3p3p3p3p3p3p2 63p2 62 62 63p2 62 6 dddM
8
s ps ps ps ps ps ps pN
2
�3 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 4d3 4ddd3 4dddd3 4dddd3 4dddd3 4dd s p4s ps ps p4s ps ps ps p4s ps ps ps p4s ps ps ps p4s ps p103 4103 4 2 52 52 5s p2 5s p42 54442 544s p4s p2 5s p4s ps ps p4s ps p2 5s ps p4s ps p
∴ recebe 1 e–
Então: Ca2+ Br–1 ⇒ CaBr2 →
→ Ligação iônica ∴ composto iônico
Br H — BrH1H = ∴∴1s1
K1
∴Ligação covalente composto molecular
4.
S
O
O O
Trigonal plana
N
H
O —— C —— O
H H
Piramidal
Linear
O OAngular
S
3. São constituídos somente por átomos de metais, portanto são ligações metálicas.
Coluna I – Geometria molecular
1. Linear
2. Quadrada
3. Trigonal plana
4. Angular
5. Pirâmide trigonal
6. Bipirâmide trigonal
Coluna II – Moléculas
( 3 ) SO3
( 5 ) NH3
( 1 ) CO2
( 4 ) SO2
Exercícios complementares1 (PUC-MG) Um elemento X (Z = 20) forma com Y um composto de fórmula
X3Y
2. O número atômico de Y é:
a) 7 c) 11
b) 9 d) 12
2 (Urca-CE, adaptada) Qual das seguintes fórmulas estruturais e seus elétrons livres está incorreta?
I.
O — N — O
O– IV. H — C —— N
II.
O —— N — O
O– V.
O — S — O
O
O
=
III. O —— O — O
a) I d) IV
b) II e) V
c) III
3 (UFSC) Assinale a(s) proposição(ões) correta(s). Os compostos formados a partir dos elementos oxigênio, cloro, sódio e cálcio devem apresentar fór-mulas, ligações químicas predominantes e estados físicos, em condições ambientes, respectivamente:
(01) CaCℓ2, iônica, sólido.
(02) NaCℓ, iônica, líquido.
(04) Cℓ2, covalente, gás.
(08) Na2O, covalente, líquido.
(16) O2, iônica, gás.
Dê a soma dos números dos itens corretos.
X
X
25
1. Se a fórmula do composto é X3Y
2, conclui-
-se que Y forma um ânion de carga 3–, portanto sua camada de valência possui 5 elétrons.
3. Soma = 5 (01 + 04)
(01) Correta.
(02) Incorreta. O composto é iônico, portanto sólido.
(04) Correta.
(08) Incorreta. O composto é iônico e, portanto, sólido.
(16) Incorreta. O tipo de ligação é covalente.
2. Consultar a tabela periódica.
NCH ⇒ H — C — NFórmula de
LewisFórmulaestrutural
4 (U. F. Uberlândia-MG) Julgue (V ou F) as informações a seguir:
Na reação NH3 + H+ → NH
4�, as geometrias moleculares do primeiro e do
último composto são:
I. tetraédrica e tetraédrica.
II. piramidal e quadrado-planar.
III. piramidal e tetraédrica.
IV. triangular e quadrado-planar.
5 (PUC-MG) Sejam dadas as seguintes moléculas: H2O, BeH
2, BCℓ
3 e CCℓ
4.
As configurações espaciais dessas moléculas são, respectivamente:
a) angular, linear, trigonal, tetraédrica.
b) angular, trigonal, linear, tetraédrica.
c) angular, linear, piramidal, tetraédrica.
d) trigonal, linear, angular, tetraédrica.
6 (Cefet-SP) Sobre diferentes materiais, afirma-se que:
I. ouro, latão e cobre são metais utilizados em esculturas, por causa do brilho duradouro que conferem a essas peças de arte;
II. cobre é bom condutor de calor;
III. cerâmicas são classificadas como isolantes, pois não conduzem a corrente elétrica;
IV. ouro e vidro são materiais resistentes a transformações químicas com agentes do ambiente e por isso se preservam por muito tempo.
É correto o que se afirma apenas em:
a) I, II e III
b) II, III e IV
c) I, II e IV
d) I e II
e) II e III
F
F
V
F
X
X
26
4. As fórmulas estruturais são:
Piramidal
N
HH H e
Tetraédrica
H+
N
HH H
5. O
H H
H — Be — H
Cℓ
CℓCℓ
Cℓ—
C
Cℓ
Cℓ Cℓ
B
H2O
BeH2
BCℓ3
CCℓ4
(exceção à regra do octeto) →→ linear
→ angular
(idem ao anterior) →→ trigonal plana
→ tetraédrica
6. I. (F) São usados porque são maleáveis e de difícil oxidação.
II. (V)
III. (V)
IV. (V)