EXERCÍCIOS CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA E PROPRIEDADES ATÔMICAS E TENDÊNCIAS PERIÓDICAS

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1 EXERCÍCIOS CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA E PROPRIEDADES ATÔMICAS E TENDÊNCIAS PERIÓDICAS Questão 1 O cloreto de tionila, SOCl 2, é um importante agente de coloração e um importante agente oxidande em química orgânica. Ele é preparado industrialmente através de transferência de um átomo de oxigênio de SO 3 para SCl 2. SO 3 (g) + SCl 2 (g) SO 2 (g) + SOCl 2 (g) a) Dê a configuração eletrônica de um átomo de enxofre usando a notação de b) O enxofre é paramagnético? Justifique. c) Quantos elétrons de valência possui o átomo de enxofre? d) Qual dos elementos envolvidos nesta reação (S, O, Cl) deve ter a menor energia de ionização? E o menor raio? Justifique. e) O íon sulfeto, S 2-, é maior ou menor que o átomo de enxofre? Justifique? Questão 2 Na tabela abaixo estão representados os valores da carga nuclear efetiva (Z ef ) sobre os elétrons mais externos de alguns elementos do terceiro período, assim como os valores da primeira energia de ionização correspondente. Elemento Z ef Energia de Ionização / kj mol -1 Al 3,50 577,6 Si 4,15 786,5 P 4, ,8 S 5,45 999,6 Cl 6, ,1 a) Observa-se que, embora a carga nuclear efetiva do enxofre seja maior que a do fósforo, sua energia de ionização é menor. Explique. b) Qual dos elementos apresentado na tabela apresentará o maior raio atômico? c) Qual dos elementos apresentado na tabela apresentará a afinidade eletrônica mais negativa? d) Dê a configuração eletrônica de um átomo de alumínio usando a notação de e) O alumínio é paramagnético? E o íon Al 3+? Justifique.

2 Questão 3 a) Coloque os seguintes elementos em ordem crescente de energia de ionização: F, O, S. b) Qual destes elementos tem a afinidade eletrônica mais negativa: Se, Cl ou Br? c) Coloque as seguintes espécies em ordem crescente de tamanho: O 2-, Na +, F - e F. d) Seria possível diferenciar os íons cobre(i) de cobre(ii) através de suas propriedades magnéticas? e) Para retirar o segundo elétron do lítio é necessária uma maior quantidade de energia do que para retirar o quarto elétron do carbono. Explique. Questão 4 a) O fósforo pode ter número de oxidação positivo ou negativo. Quais seriam os valores positivos e negativos máximos que o fósforo poderia ter dentro de um critério químico realista para o número de oxidação. b) Qual dos seguintes elementos tem a energia de ionização mais alta: fósforo, arsênio ou antimônio. c) Organize os seguintes elementos em ordem decrescente de raio atômico: fósforo, arsênio e selênio.

3 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS PROPRIEDADES ATÔMICAS E TENDÊNCIAS PERIÓDICAS Questão 1 O cloreto de tionila, SOCl 2, é um importante agente de coloração e um importante agente oxidande em química orgânica. Ele é preparado industrialmente através de transferência de um átomo de oxigênio de SO 3 para SCl 2. SO 3 (g) + SCl 2 (g) SO 2 (g) + SOCl 2 (g) a) Dê a configuração eletrônica de um átomo de enxofre usando a notação de S: [Ne]3s 2 3p 4 S = [Ne] 3s 3p b) O enxofre é paramagnético? Justifique. Sim. Ele possui dois elétrons desemparelhados. c) Quantos elétrons de valência possui o átomo de enxofre? Seis elétrons de valência. d) Qual dos elementos envolvidos nesta reação (S, O, Cl) deve ter a menor energia de ionização? E o menor raio? Justifique. O enxofre possui o menor energia de ionização, pois seus elétrons de valência estão no nível três e sua carga nuclear efetiva é menor que a do cloro. O oxigênio possui o menor raio, pois seus elétrons de valência estão no nível 2, enquanto que os elétrons de valência do enxofre e do cloro estão no nível 3. e) O íon sulfeto, S 2-, é maior ou menor que o átomo de enxofre? Justifique? Maior. Os ânions são sempre maiores que seus elementos de origem.

4 Questão 2 Na tabela abaixo estão representados os valores da carga nuclear efetiva (Z ef ) sobre os elétrons mais externos de alguns elementos do terceiro período, assim como os valores da primeira energia de ionização correspondente. Elemento Z ef Energia de Ionização / kj mol -1 Al 3,50 577,6 Si 4,15 786,5 P 4, ,8 S 5,45 999,6 Cl 6, ,1 a) Observa-se que, embora a carga nuclear efetiva do enxofre seja maior que a do fósforo, sua energia de ionização é menor. Explique. A configuração eletrônica do P é [Ne]3s 2 3p 3, ou seja, o subnível 3p encontra-se parcialmente preenchido o que é uma configuração estável. Por isso, é mais difícil ionizar o P do que o S. b) Qual dos elementos apresentado na tabela apresentará o maior raio atômico? Como todos os elementos estão no terceiro período da tabela periódica, o Al terá o maior raio atômico, já que sua carga nuclear efetiva é a menor. c) Qual dos elementos apresentado na tabela apresentará a afinidade eletrônica mais negativa? O Cl terá a afinidade eletrônica mais negativa, pois sua configuração eletrônica é [Ne]3s 2 3p 5, sendo assim ele tem tendência de ganhar um elétron para adquirir a configuração do argônio. d) Dê a configuração eletrônica de um átomo de alumínio usando a notação de Al: [Ne]3s 2 3p 1 Al = [Ne] 3s 3p e) O alumínio é paramagnético? E o íon Al 3+? Justifique. O Al é paramagnético, pois possui um elétron desemparelhado. O íon Al 3+ é diamagnético, pois tem a configuração do neônio.

5 Questão 3 a) Coloque os seguintes elementos em ordem crescente de energia de ionização: F, O, S. S < O < F O S está no terceiro período da tabela periódica, enquanto que o O e o F estão no segundo. Logo, os elétrons do S são menos atraídos pelo núcleo do que os elétrons do O e F, portanto, é mais fácil ionizar o S que os demais elementos. Em relação ao O e F, será mais fácil ionizar o O, já que a sua carga nuclear efetiva é menor que a do do F. b) Qual destes elementos tem a afinidade eletrônica mais negativa: Se, Cl ou Br? Cl. O Cl está no terceiro período da tabela periódica, enquanto que o Se e o Br estão no quarto período. Tanto o Cl como o Br adquirem a configuração do gás nobre quando ganham um elétron. No entanto, quando esse elétron é adicionado ao Cl ele é mais fortemente atraído pelo núcleo do que quando adicionado ao Br. c) Coloque as seguintes espécies em ordem crescente de tamanho: O 2-, Na +, F - e F. Na + < F < F - < O 2- O cátion será o menor de todos, uma vez que os cátions são sempre menores que seus átomos de origem. O flúor e o oxigênio estão no mesmo período da tabela periódica. Como os ânions são maiores que seus átomos de origem, o íon O 2- será o maior da série. d) Seria possível diferenciar os íons cobre(i) de cobre(ii) através de suas propriedades magnéticas? Sim. A configuração eletrônica do íon cobre(i) é [Ar]3d 10, ou seja, esse íon é diamagnético. A configuração eletrônica do íon cobre(ii) e [Ar]3d 9, sendo, portanto paramagnético. e) Para retirar o segundo elétron do lítio é necessária uma maior quantidade de energia do que para retirar o quarto elétron do carbono. Explique. A configuração eletrônica do lítio é [He]2s 1, ou seja, ao perder um elétron o lítio adquire a configuração do hélio. Já a configuração eletrônica do carbono é [He]2s 2 2p 2, ou seja, para adquirir a configuração do gás nobre o carbono precisaria perder quatro elétrons. Por isso, é mais fácil retirar dois elétrons do carbono do que do lítio.

6 Questão 4 a) O fósforo pode ter número de oxidação positivo ou negativo. Quais seriam os valores positivos e negativos máximos que o fósforo poderia ter dentro de um critério químico realista para o número de oxidação. P 5+ e P 3-. A configuração eletrônica do fósforo é [Ne]3s 2 3p 3, portanto o número máximo de elétrons que o P poderia perder é 5, desse modo ele teria a configuração do neônio e, ganhando três elétrons ele adquiriria a configuração do argônio. b) Qual dos seguintes elementos tem a energia de ionização mais alta: fósforo, arsênio ou antimônio. O P, uma vez que ele está no 3º período da tabela periódica, enquanto o As está na quarta e o Sb na quinta. c) Organize os seguintes elementos em ordem decrescente de raio atômico: fósforo, arsênio e selênio. P < As < Sb O P está no 3º período da tabela periódica, enquanto o As está na quarto e o Sb na quinto.