Capítulo 9 TESTANDO SEUS CONHECIMENTOS QUÍMICA. Ligações químicas. Agora é com você Pág. 56. Agora é com você Pág. 59. Agora é com você Pág.

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1 Resoluções Capítulo 9 Ligações químicas Agora é com você Pág X: 6s X + 5 Y = 4s 4p Y [ X ][ Y ][ Y ] XY Agora é com você Pág a) Por meio da distribuição eletrônica dos átomos que compõem a molécula de água, podem-se identificar seus números de elétrons de valência: H: 1s1 1 hidrogênio, por possuir 1 elétron de valência desemparelhado, formará uma ligação covalente. 8 : 1s s p 4 oxigênio possui 6 elétrons em sua camada de valência, porém apenas elétrons de valência desemparelhados. Portanto, ele formará duas ligações covalentes. Assim, tem-se cada um dos hidrogênios que compõem a molécula efetuando uma ligação covalente, e o oxigênio efetuando duas ligações. Veja: H + + H H H H H ( ) ( estrutural plana) b) Por meio da distribuição eletrônica do oxigênio, determina-se o número de elétrons de valência e as ligações que serão formadas: + ( ) ( estrutural plana) Note que, ao formar duas ligações covalentes com um mesmo átomo, cada um dos oxigênios forma uma ligação dupla. c) Por meio da distribuição eletrônica do nitrogênio, determina-se o número de elétrons de valência e as ligações que serão formadas: 7 N: 1s s p 3 nitrogênio possui 5 elétrons em sua camada de valência, porém apenas 3 elétrons de valência desemparelhados. Portanto, ele formará três ligações covalentes. Logo, têm-se dois átomos de nitrogênio realizando três ligações covalentes, cada. Veja: N + N N N N N ( ) ( estrutural plana) Note que, ao formar três ligações covalentes com um mesmo átomo, cada um dos nitrogênios forma uma ligação tripla. Há, ainda, outro tipo de ligação covalente, que muitos autores denominam ligação covalente dativa. Essa ligação difere da ligação covalente normal devido ao fato de o par de elétrons compartilhado ser proveniente de apenas um dos átomos ligantes. Esse tipo de ligação será estudado no Ensino Médio. Agora é com você Pág a) abe-se que a ligação covalente é polar quando ocorre entre átomos de elementos químicos com valores diferentes de eletronegatividade; e apolar quando ocorre entre átomos de elementos químicos com valores iguais de eletronegatividade. Assim, nas ligações numeradas do composto I, são polares 1, 3 e 4; e apolar,. No composto II, 1 é apolar, e é polar. b) rdem crescente de polaridade das ligações no composto I: < 4 < 3 < 1. 8 : 1s s p 4 oxigênio possui 6 elétrons em sua camada de valência, porém apenas elétrons de valência desemparelhados, portanto, ele formará duas ligações covalentes. Assim, tem-se dois átomos de oxigênio realizando duas ligações covalentes cada. Veja: TETAND EU CNHECIMENT 01 D Por meio da distribuição eletrônica, identifica-se qual ou quais elementos são metais ou ametais (não metais). 9 o ano? a série Ensino Ensino Fundamental Médio Livro Livro? 31

2 Ca: 0 [Ar]4s Com elétrons na camada de valência, o elemento pertence ao grupo, sendo, portanto, um metal que precisa perder elétrons ao se combinar com o não metal Br. Dessa forma, o metal Ca adquire configuração de gás nobre, isto é, fica com 8 elétrons na camada de valência, transformando-se no cátion Ca +. Br: 35 [Ar]3d10 4s 4p 5 Com 7 elétrons na camada de valência, o elemento pertence ao grupo 17, sendo, portanto, um não metal que precisa ganhar 1 elétron ao se combinar com o metal Ca. Dessa forma, o não metal Br adquire configuração de gás nobre, isto é, fica com 8 elétrons na camada de valência, transformando-se no ânion Br. composto formado pelo par Ca e Br é iônico, e sua fórmula é dada a seguir. Ca Br + Ca Br ou CaBr Br bserva-se que a proporção entre os íons é de: 1 cátion Ca + para ânions Br, portanto, 1 :. N: 7 [He]s p 3 Com 5 elétrons na camada de valência, o elemento pertence ao grupo 15, sendo, portanto, um não metal que precisa compartilhar 3 elétrons ao se combinar com o não metal C. Dessa forma, o não metal N adquire configuração de gás nobre, isto é, fica com 8 elétrons na camada de valência. C : 17 [Ne]3s 3p 3 Com 7 elétrons na camada de valência, o elemento pertence ao grupo 17, sendo, portanto, um não metal que precisa compartilhar 1 elétron ao se combinar com o não metal N. Dessa forma, o não metal C adquire configuração eletrônica de gás nobre, isto é, fica com 8 elétrons na camada de valência. composto formado pelo par N e C é molecular, e sua fórmula é dada a seguir. C N C C NC 3 bserva-se que a proporção entre os átomos é de 1 átomo de N para 3 átomos de C, portanto, 1 : 3. Mg: 1 [Ne]3s Com elétrons na camada da valência, o elemento pertence ao grupo, sendo, portanto, um metal que precisa perder elétrons ao se combinar com o não metal. Dessa forma, o metal Mg adquire configuração de gás nobre, isto é, fica com 8 elétrons na camada de valência, transformando-se no cátion Mg +. : 8 [He]s p 4 Com 6 elétrons na camada de valência, o elemento pertence ao grupo 16, sendo, portanto, um não metal que precisa ganhar elétrons ao se combinar com o metal Mg. Dessa forma, o não metal adquire configuração eletrônica de gás nobre, isto é, fica com 8 elétrons, na camada de valência, transformando-se no ânion. composto formado pelo par Mg e é iônico e sua fórmula é dada a seguir. Mg Mg + ou Mg bserva-se que a proporção entre os íons é de: 1 cátion Mg + para 1 ânion, portanto, 1 : 1. : 16 [Ne]3s 3p 4 Com 6 elétrons na camada da valência, o elemento pertence ao grupo 16, sendo, portanto, um não metal que precisa compartilhar elétrons ao se combinar com o H. Dessa forma, o não metal adquire configuração eletrônica de gás nobre, isto é, fica com 8 elétrons na camada de valência. H: 1 1s1 Com 1 elétron na camada de valência, o H precisa compartilhar esse elétron com o não metal. Dessa forma, o H adquire configuração eletrônica do gás nobre He, isto é, fica com elétrons na camada de valência. composto formado pelo par e H é molecular e sua fórmula é dada a seguir. H H H bserva-se que a proporção entre os átomos é de: átomos de H para 1 átomo de, portanto, : 1. 0 D Por meio da distribuição eletrônica, identifica-se o grupo desse elemento na tabela periódica e se ele é um metal, não metal ou hidrogênio. X: 1 1s1 (hidrogênio, que estabelece ligação covalente com átomos de elementos não metálicos e ligação iônica com átomos de elementos metálicos). Y: [Ne] 17 3s 3p 5 Grupo 17 (não metal). W: [Ne] 11 3s1 Grupo 1 (metal alcalino). T: [Ne] 9 s p 5 Grupo 17 (não metal). Dessa forma, no composto X T, a ligação é covalente polar, visto que ocorre entre o átomo do elemento X (hidrogênio) e o átomo do elemento T, que é mais eletronegativo. No composto W Y, há ligação iônica, visto que ocorre entre o átomo do elemento metálico W e o átomo do elemento não metálico Y. No composto W X, há ligação iônica, já que ocorre entre o átomo do elemento metálico W e o átomo do elemento X (hidrogênio). Já no T T, há ligação covalente apolar, visto que ocorre entre átomos do mesmo elemento químico T. 03 E fato de ser um arranjo de íons metálicos distribuídos em uma nuvem eletrônica formada por elétrons semilivres dotados de certo movimento justifica a propriedade que os metais possuem de conduzir corrente elétrica e calor tanto na fase sólida como na fase líquida. ATIVIDADE PRPTA 01 C A ligação iônica entre dois átomos é caracterizada pela transferência de elétrons. 9 o ano Ensino Fundamental Livro série Ensino Médio Livro? 4?a

3 0 D Após análise das proposições, tem-se: I. (F) s cátions lítio ( 3 Li + ), de metal alcalino, e berílio ( 4 Be + ), de metal alcalinoterroso, não apresentam 8 elétrons na última camada. II. (V) s metais alcalinos, alcalinoterrosos e o alumínio perdem, respectivamente, 1, e 3 elétrons de valência, transformando-se em cátions muito estáveis. III. (V) Na formação da ligação iônica, quem recebe elétrons são os não metais ou o hidrogênio (H) e, ao fazê-lo, adquirem configuração eletrônica de gás nobre, transformando-se em ânions. IV. (F) Na formação da ligação iônica, somente os metais representativos, ao perder elétrons, adquirem configuração eletrônica de gás nobre. Isso não ocorre com os metais de transição, embora eles também transformem-se em cátions. 03 A Por meio das configurações eletrônicas, identifica-se qual ou quais átomos são de elementos metálicos ou não metálicos. Na: 11 [Ne]3s1 Com 1 elétron de valência, localiza-se no grupo 1, sendo, portanto, um metal com tendência a perder 1 elétron e a adquirir configuração eletrônica de gás nobre, transformando-se no cátion Na +. Mg: 1 [Ne]3s Com elétrons de valência, localiza-se no grupo, sendo, portanto, um metal com tendência a perder elétrons e a adquirir configuração eletrônica de gás nobre, transformando-se no cátion Mg +. : 16 [Ne]4s 4p 4 Com 6 elétrons de valência, localiza-se no grupo 16, sendo, portanto, um não metal com tendência a ganhar elétrons e a adquirir configuração eletrônica de gás nobre, transformando-se no ânion. Br: 35 [Ar]3d10 4s 4p 5 Com 7 elétrons de valência, localiza-se no grupo 17, sendo, portanto, um não metal com tendência a ganhar 1 elétron e a adquirir configuração eletrônica de gás nobre, transformando-se no ânion Br. H: 1 1s1 Com 1 elétron de valência, pode estabelecer ligação iônica com metais. Ao receber 1 elétron do metal, adquire a configuração eletrônica do gás nobre He e se transforma no ânion H. Dessa forma, os compostos iônicos, resultantes das ligações estabelecidas por íons dos átomos desses elementos, são: Na + + Na Na + + H NaH Na + + Br NaBr Mg + + Mg Mg + + H MgH Mg + + Br MgBr 04 B Por meio da distribuição eletrônica, identifica-se qual elemento é metálico e qual é não metálico, sendo possível prever se a ligação química entre eles é iônica ou covalente. A: 1 1s s p 6 3s Com elétrons de valência, localiza-se no grupo, sendo, portanto, um metal com tendência a perder elétrons e a adquirir configuração eletrônica de gás nobre, transformando-se no cátion A +. B: Halogênio (ns np 5 ) Com 7 elétrons de valência, localiza-se no grupo 17, sendo, portanto, um não metal com tendência a ganhar 1 elétron e a adquirir configuração eletrônica de gás nobre, transformando-se no ânion B. Dessa forma, o composto iônico resultante da ligação entre o cátion A + e o ânion B é AB. 05 A Após a análise das fórmulas das substâncias, tem-se: a) (V) Nas substâncias H e HC, há compartilhamento de elétrons entre o átomo de H e os átomos dos não metais e C, respectivamente. No N, o compartilhamento de elétrons ocorre entre os átomos do não metal N. Dessa forma, as substâncias N, H e HC são moleculares. b) (F) Na substância KC, há transferência de elétrons do metal K para o não metal C, sendo, portanto, iônica. c) (F) As substâncias NaH, KC e Ca são todas iônicas, visto que há transferência de elétrons do metal Na para o H e dos metais K e Ca para os não metais C e, respectivamente. d) (F) Na substância Na, há transferência de elétrons do metal Na para o não metal, sendo, portanto, iônica. e) (F) Nas substâncias NaC e Ca, há transferência de elétrons dos metais Na e Ca para os não metais C e, respectivamente, sendo, portanto, essas substâncias iônicas. No Fe, a ligação é metálica. 06 A bservando as espécies químicas dadas, pode-se identificar, em cada caso, a natureza da ligação química entre os átomos. Ligação covalente (não metal + não metal), é apolar, porque ocorre entre átomos iguais. NaC Ligação iônica (metal + não metal). HC Ligação covalente (hidrogênio + não metal), é polar, porque o C é mais eletronegativo que o H. A (s) Ligação metálica (metal + metal). 07 D Quando o composto não apresenta diferença de eletronegatividade entre os átomos dos elementos, tem-se uma ligação covalente apolar. Com o aumento da diferença de eletronegatividade, tem-se a ligação covalente polar e, finalmente, a ligação iônica. 08 E A ligação metálica é estabelecida pela atração elétrica entre cátions do metal e elétrons livres. 9 o ano? a série Ensino Ensino Fundamental Médio Livro Livro? 53

4 09 A Após relacionar as colunas, tem-se: (3) Ligação metálica Latão (liga de cobre + zinco). (1) Ligação iônica NaC (metal + não metal). (4) Ligação covalente apolar N (átomos iguais). () Ligação covalente polar H (o é mais eletronegativo que o H). 10 A Após a análise das propriedades relativas às ligações metálicas, tem-se: a) (V) b) (F) A estrutura cristalina dos metais é determinada pela interação entre os elétrons livres e os cátions. c) (F) A ligação metálica é encontrada nos metais nas fases líquida e sólida, portanto, também é encontrada no mercúrio. d) (F) s átomos de Na, assim como os de K, ao se combinarem, não originam moléculas. e) (F) A ligação metálica é encontrada no K (s) e no Na (s), visto que são compostos metálicos. MERGULHAND FUND 01 D elétron encontra-se na camada M (n =3), no subnível p ( = 1), no orbital correspondente a m = 1, e tem spin positivo (seta para baixo). Dessa forma, esse subnível e seus orbitais podem ser representados por: 3p 4 m = 1 m = 0 m = +1 e, no subnível 3p 4, há 4 elétrons, é porque os subníveis anteriores já estão preenchidos com o número máximo de elétrons. Logo, tem-se a seguinte distribuição eletrônica para o átomo do elemento químico X: X: [Ne]3s 3p 4 Com 6 elétrons de valência, localiza-se no grupo 16, sendo, portanto, um não metal com tendência a ganhar elétrons e a adquirir configuração eletrônica de gás nobre, transformando-se no ânion X. átomo do elemento químico Y pertence ao grupo 1, apresenta 1 elétron de valência, sendo, portanto, um metal com tendência a perder 1 elétron e a adquirir configuração de gás nobre, transformando-se no cátion Y +. Assim, a ligação química entre os íons Y + e X será iônica, e a fórmula mínima do composto será Y X. 0 I. Óxido de cálcio Por meio da configuração eletrônica da camada de valência do átomo de um elemento químico, pode-se identificar aquele capaz de ganhar, perder ou emparelhar elétrons para adquirir estabilidade. Assim, para o Ca (Z = 0) e (Z = 8), tem-se: 0 Ca: [Ar]4s Com elétrons de valência, localiza-se no grupo, sendo, portanto, um metal com tendência a perder elétrons e a adquirir configuração eletrônica de gás nobre, transformando-se no cátion Ca +. 8 : [He]s p 4 Com 6 elétrons de valência, localiza-se no grupo 16, sendo, portanto, um não metal com tendência a ganhar elétrons e a adquirir configuração eletrônica de gás nobre, transformando-se no ânion. Dessa forma, a ligação química estabelecida pelos íons Ca + e é iônica. Pode-se então apresentar, para o composto dado, as fórmulas e iônica a seguir. Ca II. ulfeto de hidrogênio Ca + [ ] ; Ca iônica 16 : [Ne]3s 3p 4 Com 6 elétrons de valência, localiza-se no grupo 16, sendo, portanto, um não metal que, ao estabelecer ligação covalente com o hidrogênio, emparelha elétrons. Dessa forma, o composto dado terá as seguintes fórmulas, estrutural plana e molecular. H H III. Óxido de alumínio H H estrutural plana H molecular A : 13 [Ne]3s 3p 1 Com 3 elétrons de valência, localiza- -se no grupo 13, sendo, portanto, um metal com tendência a perder 3 elétrons e a adquirir configuração eletrônica de gás nobre, transformando-se no cátion A 3+. : 8 [He]s p 4 Com 6 elétrons de valência, localiza- -se no grupo 16, sendo, portanto, um não metal com tendência a ganhar elétrons e a adquirir configuração eletrônica de gás nobre, transformando-se no ânion. Dessa forma, a ligação química estabelecida pelos íons A 3+ e é iônica. Pode-se, então, apresentar para o composto dado, as fórmulas e iônica a seguir. A IV. Gás cloro A A 3+ [ ] 3 ; A 3 iônica 17 C : [Ne]3s 3p 5 Com 7 elétrons de valência, localiza- -se no grupo 17, sendo, portanto, um não metal com tendência a emparelhar 1 elétron ao estabelecer ligação covalente com outro átomo de cloro. Dessa forma, o composto dado terá as seguintes fórmulas, estrutural plana e molecular. C C C C estrutural plana C molecular 4 9 o ano Ensino Fundamental Livro série Ensino Médio Livro? 4?a

5 03 D Por meio da configuração eletrônica da camada de valência do átomo de um elemento químico, identifica-se aquele capaz de ganhar, perder ou emparelhar elétrons, adquirindo configuração eletrônica de gás nobre ao estabelecer ligação covalente ou iônica. Dessa forma, para os átomos dos elementos químicos A, B e C de números atômicos 11, 8 e 1, respectivamente, tem-se: A: 11 [Ne]3s1 Com 1 elétron de valência, localiza-se no grupo 1, sendo, portanto, um metal. B: 8 [He]s p 4 Com 6 elétrons de valência, localiza-se no grupo 16, sendo, portanto, um não metal. C: 1 1s1 Com 1 elétron de valência, trata-se do hidrogênio. Dessa forma, no composto ABC, a ligação química entre A e B (metal + não metal) é iônica, e a ligação química entre B e C (não metal + hidrogênio) é covalente polar, porque B é mais eletronegativo que C. 04 E Uma ligação covalente é polar quando os átomos dessa ligação apresentam eletronegatividades diferentes, e, quanto maior for essa diferença de eletronegatividade, mais polar será a ligação. Dessa forma, a ordem crescente de polaridade das ligações é dada por H Br < H C < H F, visto que, para os halogênios, a ordem crescente de eletronegatividade é dada por Br < C < F. 9 o ano? a série Ensino Ensino Fundamental Médio Livro Livro? 5