Ficha nº3 : Exames e TI (2012 – 2014)

• Opção (D)

⇒ Cada átomo de hidrogénio tem 1 eletrão de valência. O átomo de enxofre é do grupo 16 logo tem 6 eletrões de valência. Assim, a molécula H₂S tem 2 x 1 + 6 = 8 eletrões de valência.

⇒ O enxofre estabelece ligações covalentes simples com os átomos de hidrogénio, restando 2 pares de eletrões não ligantes (4 eletrões).

• Opção (D)…………. 5 pontos

• Opção (A)

⇒ Na fórmula de estrutura representada por (A), a cadeia mais longa contém 4 átomos de carbono e um substituinte metil.

⇒ As fórmulas (C) e (D) representam o pentano; a fórmula (B) o 2,2-dimetilpropano.

• Opção (A)…………. 5 pontos

⇒ Nas ligações que se estabelecem no CO₂ o carbono é o átomo central e forma ligações duplas com cada oxigénio.

⇒ Como o carbono e o oxigénio têm, respetivamente, 4 e 6 eletrões de valência, não há eletrões não ligantes no átomo central carbono.

⇒ Há dois pares de eletrões não ligantes em cada oxigénio mas o que determina a geometria a minimização da energia das repulsões entre os pares de eletrões não ligantes no átomo central, a qual corresponde a um maior afastamento dos eletrões, o que neste caso significa uma geometria linear.

• A resposta deve apresentar os seguintes tópicos:

A) Na molécula de dióxido de carbono, não existem pares de eletrões [de valência] não ligantes no  átomo central.

B) Para minimizar as repulsões que se estabelecem entre os pares de eletrões ligantes, a molécula de dióxido de carbono assume uma geometria linear.

A classificação da resposta a este item é feita em função do enquadramento da mesma num dos níveis de desempenho, de acordo com a tabela seguinte.

⇒ O enxofre e o oxigénio encontram-se no mesmo grupo da tabela periódica (grupo 16).

⇒ No grupo o enxofre encontra-se a seguir ao oxigénio.

⇒ O raio atómico em cada grupo aumenta com o número atómico, por isso o enxofre tem maior raio atómico do que o oxigénio.

⇒ Os átomos de oxigénio e de enxofre ligam-se a átomos do mesmo elemento (hidrogénio).

⇒ O maior raio do átomo do enxofre deverá, previsivelmente, implicar um maior comprimento da ligação com o átomo de hidrogénio.

• A resposta deve apresentar os seguintes tópicos:

A) Como o oxigénio antecede o enxofre no mesmo grupo da tabela periódica [e como o raio atómico tende a aumentar ao longo do grupo,] o átomo de enxofre terá maior raio do que o átomo de oxigénio.

B) O átomo de oxigénio e o átomo de enxofre estão ligados [nas moléculas H₂O e H₂S, respetivamente,] a átomos do mesmo elemento.

C) É, assim, de prever que a ligação H – S [na molécula H₂S] tenha maior comprimento do que a ligação H – O [na molécula H₂O].

A classificação da resposta a este item é feita em função do enquadramento da mesma num dos níveis de desempenho, de acordo com a tabela seguinte.

• Opção (C)

⇒ Para dissociar 1 mol de moléculas de Cl2 é fornecida a energia de 242,7 kJ e são originadas duas moles de átomos de Cl.

⇒ A variação de energia é +242,7 kJ.

• Opção (C)…………. 5 pontos

• Opção (B)

⇒  Cada átomo de oxigénio tem 6 eletrões de valência (2 pares de eletrões emparelhados e 2 eletrões desemparelhados).

⇒  Na molécula de oxigénio, O₂, os dois átomos unem-se compartilhando dois dupletos (quatro eletrões), de modo que cada átomo fique rodeado por oito eletrões, como o gás nobre mais próximo.

Assim, a ligação formada é uma ligação dupla, o que está de acordo com a opção (B).

⇒  As opções (A) e (C) não estão corretas pois têm eletrões de valência a menos: 10 e 6, respetivamente, e no total são 6 + 6 = 12.

⇒  A opção (D) está igualmente incorreta pois tem 4 eletrões de valência a mais.

• Opção (B)…………. 5 pontos

• Opção (D)

⇒ O ião  CN^– apresenta o mesmo número de eletrões que N₂ .

⇒ O nitrogénio tem número atómico 7 e, portanto, o átomo de azoto tem 7 eletrões.

⇒ A molécula N₂ constituída por 2 átomos de azoto tem 2 x 7 = 14 eletrões.

O nitrogénio é do grupo 15.

• Portanto, deve apresentar 5 eletrões de valência.

⇒ Conclui-se que a molécula N₂ tem 2 x 5 = 10 eletrões de valência.

⇒ Assim,  CN^– também deverá ter 10 eletrões de valência.

• Opção (D)…………. 5 pontos

⇒ Como o carbono antecede o nitrogénio no mesmo período da tabela periódica e o raio atómico diminui, em geral, ao longo do período, prevê-se que o raio atómico do nitrogénio seja menor do que o raio atómico do carbono.

Em consequência, o comprimento da ligação N ≡ N deverá ser menor do que o comprimento da ligação C ≡ N.

Para situações semelhantes a um menor comprimento da ligação corresponde uma ligação mais forte.

Assim, prevê-se que a energia de ligação N ≡ N seja maior do que a energia de ligação C ≡ N.

ou

⇒ O nitrogénio segue-se ao carbono no mesmo período da tabela periódica.

Ao longo do período verifica-se o predomínio do efeito do aumento da carga nuclear, prevendo-se que os eletrões de valência do nitrogénio sejam mais atraídos do que os do carbono.

Assim em N₂ há maior atração dos núcleos sobre os eletrões da ligação comparativamente a CN^– .

Prevê-se, portanto, que a ligação em N₂ sega mais forte o que significa maior energia de ligação.

• Na resposta, são apresentados os seguintes tópicos:

A) Como o carbono antecede o nitrogénio no mesmo período da tabela periódica [e como o raio atómico tende a diminuir ao longo do período], o átomo de nitrogénio terá menor raio do que o átomo de carbono.

B) Assim, o comprimento da ligação N ≡ N será menor do que o comprimento da ligação C ≡ N.

C) [Quanto menor for o comprimento da ligação, mais forte será a ligação.] Será, assim, de prever que a ligação N ≡ N apresente maior energia de ligação.

A classificação da resposta a este item é feita em função do enquadramento da mesma num dos níveis de desempenho, de acordo com a tabela seguinte.

• Opção (B)

⇒ Molécula de oxigénio na notação de Lewis:

 ⇒  Em cada átomo de oxigénio existem dois pares de eletrões de valência não ligantes.

• Opção (B) …………. 5 pontos

Fórmula de estrutura de Lewis do metano:

Número total de eletrões ligantes: 8, correspondentes aos quatro pares eletrónicos que constituem as quatro ligações covalentes simples C-H.

• Na resposta, são apresentados os seguintes tópicos:

A)

B) A molécula de metano apresenta[, no total,] oito eletrões de valência ligantes.

A classificação da resposta a este item é feita em função do enquadramento da mesma num dos níveis de desempenho, de acordo com a tabela seguinte.

• Opção (A)

Deve-se salientar que a cadeia fundamental foi numerada da esquerda para a direita porque assim se atribuem números mais baixos aos substituintes. Os substituintes (cloro e metilo) são indicados por ordem alfabética.

• Opção (A)…………. 5 pontos

• A geometria da molécula de água é angular.

⇒ Na molécula de água, H₂O, cada átomo de hidrogénio liga-se ao átomo de oxigénio através de uma ligação covalente simples, ligação que é assegurada por um par de eletrões (dupleto eletrónico ligante), existindo ainda dois pares de eletrões de valência não ligantes no átomo de oxigénio.

⇒ As repulsões que se estabelecem entre estes pares de eletrões e os restantes dois pares de eletrões de valência ligantes forçam a molécula a assumir uma geometria angular.

• Geometria angular …………. 8 pontos

• Opção (B)

⇒ Na molécula de água, H₂O, cada átomo de hidrogénio liga-se ao átomo de oxigénio através de uma ligação covalente simples, ligação que é assegurada por um par de eletrões (dupleto eletrónico ligante), o que confere um total de quatro eletrões ligantes.

⇒ Existem ainda dois pares de eletrões de valência não ligantes no átomo de oxigénio.

• Opção (B)…………. 8 pontos

• Opção (D)

⇒ Na notação de Lewis apenas se representam os eletrões de valência (ligantes e não ligantes).

• Opção (D) …………. 5 pontos

• Opção (A)

⇒ Na molécula de amoníaco cada um dos três átomos de hidrogénio liga-se ao nitrogénio.

⇒ A molécula assume uma geometria piramidal triangular, ocupando o nitrogénio um dos vértices da pirâmide.

• Opção (A) …………. 5 pontos

• Opção (A)

⇒ Tendo em consideração a notação de Lewis para a molécula de ácido acético CH₃COOH, e sabendo que cada traço representa um par de eletrões ligantes (dois eletrões) e que cada dois pontos representam um par de eletrões (dois eletrões) não partilhados e que neste tipo de representação apenas são representados os eletrões de valência, verifica-se que a molécula de ácido acético apresenta no total 24 eletrões de valência.

Nota: Poder-se-ia ter chegado à mesma conclusão tendo em conta que o número de eletrões de valência, n.e.v., que uma molécula apresenta é a soma do número de eletrões de valência dos átomos que a constituem. Assim, neste caso, sabendo que os eletrões de valência, para os elementos representativos são os do último nível, tendo em consideração a configuração eletrónica de estado fundamental, começaríamos por escrever as respetivas configurações eletrónicas dos elementos envolvidos:

₁H ⇒ 1s¹

₆C ⇒ 1s² 2s² 2p²

₈O ⇒ 1s² 2s² 2p⁴

• n.e.v.(CH₃COOH) = 4 n.e.v.(H) + 2 n.e.v.(C) +2 n.e.v.(O) ⇔ n.e.v.(CH₃COOH) = 4(1) + 2(4) +2(6) ⇔ n.e.v.(CH₃COOH) = 4 + 8 +12 ⇔ n.e.v.(CH₃COOH) = 24

⇒ Chegando-se, como seria de prever, à conclusão que cada molécula de ácido acético tem 24 eletrões de valência.

• Opção (A) …………. 5 pontos