EXERCÍCIOS CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA E PROPRIEDADES

EXERCÍCIOS
CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA E PROPRIEDADES ATÔMICAS E TENDÊNCIAS
PERIÓDICAS
Questão 1
O cloreto de tionila, SOCl2, 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 SO3 para SCl2.
SO3(g) + SCl2(g) → SO2(g) + SOCl2(g)
a) Dê a configuração eletrônica de um átomo de enxofre usando a notação de
orbitais em caixa e a notação do gás nobre.
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, S2-, é maior ou menor que o átomo de enxofre? Justifique?
Questão 2
Na tabela abaixo estão representados os valores da carga nuclear efetiva (Zef) sobre os
elétrons mais externos de alguns elementos do terceiro período, assim como os
valores da primeira energia de ionização correspondente.
Elemento
Zef
Energia de Ionização / kJ mol-1
Al
3,50
577,6
Si
4,15
786,5
P
4,80
1011,8
S
5,45
999,6
Cl
6,10
1251,1
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?
Justifique sua resposta.
c) Qual dos elementos apresentado na tabela apresentará a afinidade eletrônica
mais negativa? Justifique sua resposta.
d) Dê a configuração eletrônica de um átomo de alumínio usando a notação de
orbitais em caixa e a notação do gás nobre.
e) O alumínio é paramagnético? E o íon Al3+? Justifique.
Questão 3
a) Coloque os seguintes elementos em ordem crescente de energia de ionização:
F, O, S. Justifique sua resposta.
b) Qual destes elementos tem a afinidade eletrônica mais negativa: Se, Cl ou Br?
Justifique sua resposta.
c) Coloque as seguintes espécies em ordem crescente de tamanho: O2-, Na+, F- e F.
Justifique sua resposta.
d) Seria possível diferenciar os íons cobre(I) de cobre(II) através de suas
propriedades magnéticas? Justifique sua resposta.
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. Justifique sua resposta.
b) Qual dos seguintes elementos tem a energia de ionização mais alta: fósforo,
arsênio ou antimônio. Justifique sua resposta.
c) Organize os seguintes elementos em ordem decrescente de raio atômico:
fósforo, arsênio e selênio. Justifique sua resposta.
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
PROPRIEDADES ATÔMICAS E TENDÊNCIAS PERIÓDICAS
Questão 1
O cloreto de tionila, SOCl2, 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 SO3 para SCl2.
SO3(g) + SCl2(g) → SO2(g) + SOCl2(g)
a) Dê a configuração eletrônica de um átomo de enxofre usando a notação de
orbitais em caixa e a notação do gás nobre.
S: [Ne]3s23p4
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, S2-, é maior ou menor que o átomo de enxofre? Justifique?
Maior. Os ânions são sempre maiores que seus elementos de origem.
Questão 2
Na tabela abaixo estão representados os valores da carga nuclear efetiva (Zef) sobre os
elétrons mais externos de alguns elementos do terceiro período, assim como os
valores da primeira energia de ionização correspondente.
Elemento
Zef
Energia de Ionização / kJ mol-1
Al
3,50
577,6
Si
4,15
786,5
P
4,80
1011,8
S
5,45
999,6
Cl
6,10
1251,1
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]3s23p3, 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?
Justifique sua resposta.
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? Justifique sua resposta.
O Cl terá a afinidade eletrônica mais negativa, pois sua configuração eletrônica é
[Ne]3s23p5, 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
orbitais em caixa e a notação do gás nobre.
Al: [Ne]3s23p1
Al = [Ne]
3s
3p
e) O alumínio é paramagnético? E o íon Al3+? Justifique.
O Al é paramagnético, pois possui um elétron desemparelhado. O íon Al3+ é
diamagnético, pois tem a configuração do neônio.
Questão 3
a) Coloque os seguintes elementos em ordem crescente de energia de ionização:
F, O, S. Justifique sua resposta.
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?
Justifique sua resposta.
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: O2-, Na+, F- e F.
Justifique sua resposta.
+
Na < F < F- < O2O 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 O2- será o maior da
série.
d) Seria possível diferenciar os íons cobre(I) de cobre(II) através de suas
propriedades magnéticas? Justifique sua resposta.
Sim. A configuração eletrônica do íon cobre(I) é [Ar]3d10, ou seja, esse íon é
diamagnético. A configuração eletrônica do íon cobre(II) e [Ar]3d9, 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]2s1, ou seja, ao perder um elétron o lítio
adquire a configuração do hélio. Já a configuração eletrônica do carbono é [He]2s22p2,
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.
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. Justifique sua resposta.
5+
P e P3-. A configuração eletrônica do fósforo é [Ne]3s23p3, 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. Justifique sua resposta.
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. Justifique sua resposta.
P < As < Sb
O P está no 3º período da tabela periódica, enquanto o As está na quarto e o Sb na
quinto.