Estudo Dirigido 1

Centro Universitrio Vila VelhaCurso de Engenharia Qumica

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Disciplina: Qumica Geral e Inorgnica Professor: Jos Jlio Garcia de Freitas Alunos:

Turma: EQ1N Semestre: 2

Data: 24/08/2010 Valor: 0,5 pto

Nota:

Estudo Dirigido

Embora possam existir "zilhes" de substncias qumicas diferentes, elas so combinaes de pouco mais de uma centena de elementos qumicos. Um elemento qumico qualquer substncia que no pode ser decomposta em outras substncias mais simples atravs de processos qumicos ordinrios: os elementos so os tijolos fundamentais com os quais toda a matria feita. Dos 116 elementos qumicos conhecidos, cerca de 20% no existe na natureza: foram preparados sinteticamente em laboratrios. Os elementos qumicos podem se combinar e formar substncias mais complexas, chamadas de compostos, que possuem caractersticas diferentes dos elementos que o constitui. Por exemplo, dois tomos do elemento Hidrognio e um tomo do elemento Oxignio podem se combinar e formar uma molcula de gua (H2O). A gua em nada se assemelha aos gases oxignio e hidrognio. Os filsofos gregos Tales, Anaximenes e Herclitos, muito antes de Cristo, foram os primeiros a sugerir a composio elementar da matria: Thales achava que o elemento fundamental era a gua; Anaximenes dizia que era o ar e Herclitos acrediva que era o fogo. Um outro filsofo grego, Epdocles, disse que todas as substncias eram compostas de 4 elementos: gua, fogo, terra e ar. Aristteles tambm pensava assim, e inclusive atribuiu as propriedades fsicas das substncias como derivao das propriedades elementares. Embora parea estranho, o pensamento grego j trazia os fundamentos da qumica moderna: falava-se em elementos, compostos, substncias... Demcrito e Lucipo, em torno de 400 anos A.C., criaram o termo "tomo" (do grego, "indivisvel") para descrever o que, na sua concepo, seriam as unidades elementares da matria. Em 1661, o qumico ingls Robert Boyle estabeleceu a diferena entre elemento e substncia e, em 1789, o qumico francs Antoine-Laurent Lavoiser publicou o que pode ser considerada a primeira lista de elementos baseada nas definies de Boyle. Nesta lista estavam


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citados "slica" e "alumina", entre outros, que hoje sabemos se tratar de substncias, e no elementos. Mesmo os antigos j conheciam 7 dos elementos qumicos (ouro, prata, chumbo, ferro, mercrio, zinco e cobre), sendo citados mesmo na Bblia. Os outros elementos foram descobertos a partir da segunda metade do sculo 18, quando as tcnicas de separao e caracterizao foram aprimoradas.

No exemplo acima, o Potssio reage com o Cloro para formar KCl.

O ano da descoberta dos Elementos At o ano 1 Au Ag Cu Fe Pb Sn Hg S A.D. Alquimistas As Sb Bi 1 A.D. to 1735 1735-1745 1745-1755 1755-1765 1765-1775 H N O Cl Mn F Co Pt Ni P Zn C


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1775-1785 1785-1795 1795-1805 1805-1815 1815-1825 1825-1835 1835-1845 1845-1855 1855-1865 1865-1875 1875-1885 1885-1895 1895-1905 1905-1915 1915-1925 1925-1935 1935-1945 1945-1955

Mo W U V

Te Y

Nome em Nome Smbolo Portugus Original Antimnio Cobre Ouro Ferro Chumbo Mercrio Sb Cu Au Fe Pb Hg K Ag Na Sn W Stibium Cuprum Aurum Ferrum Plumbum Hydragyrum Kalium Argentum Natrium Stannum Wolfram

Sr Ti

Cr Be Nb Ta Ce Pd Rh Os Ir Ba Ca Mg B Zr I

Na K Li

Cd Se Si

Al Br Th La Tb Er Ru

Potssio Prata Sdio

Cs Rb Tl

In

Estanho Tungstnio

Ga Yb Sm Sc Ho Tm Pr Nd Gd Dy Ge Ar He Eu Kr Ne Xe Po Ra Ac Rn Lu Hf Pa Re Tc Fr At Np Pu Cm

Um pouco de histria!

Md Fm Es Am Pm Bk Cf

Na tabela ao lado, o ano da descoberta de cada elemento qumico. Na tabela abaixo, alguns exemplos que justificam por que alguns smbolos no tem, aparentemente, nenhuma relao com o nome do elemento. E, em seguida, dois novos elementos

qumicos.Qual o elemento mais abundante?? E qual a resposta certa??? Bem, a pergunta refere-se crosta, somente crosta, terrestre - isto , a camada superficial do planeta que fica exposta atmosfera. O oxignio, o silcio e o alumnio so os mais abundantes, e constituem cerca de 80% da crosta terrestre. Confira os 10 elementos mais abundantes na crosta do nosso planeta: 10 elementos mais abundantes O = 49,5 % Na = 2,6 % Si = 25,7 % K = 2,4% Al = 7,5 % Mg = 1,9% Fe = 4,7 % H = 0,9% Ca = 3,5 % Ti = 0,6% Como a crosta tem sofrido a ao da exposio atmosfera por tantos anos, natural que o Oxignio seja o mais abundante: todos os outros elementos formam xidos! Dois novos elementos foram descobertos (ou criados?) pelo grupo de cientistas liderado por Ken Gregorich, no Lawrence Berkeley National Laboratory, na Califrnia.No 88-Inch Cyclotron, os cientistas aceleraram ons de kriptnio-86 a energias da ordem de 449 milhes de eltrons-volt. Este fluxo de ons foi colidido contra uma populao de chumbo-208. Os elementos 118 e 116 so extremamente instveis, e sua existncia s pode ser confirmada pela anlise de seus produtos de decaimento radioativo. A interpretao dos resultados, indicou que o 86Kr e 208Pb se fundiram em umelemento transitrio 118 (massa atmica de 293 com 175 nutrons). Em menos de 1 milisegundo, este elemento decaiu para formar uma partcula alfa (2 prtons e 2 nutrons) e um tomo do elemento 116 (massa atmica 289 com 173 nutrons). Eliminaes sucessivas de partculas alfa resultaram nos elementos 114, 110, 108 e 106.


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I-Yang Lee, diretor cientfico do 88Inch Cyclotron, resumiu a importncia deste experimento: "From the discovery of these two new superheavy elements, it is now clear that the island of stability can be reached. Additionally, similar reactions can be used to produce other elements and isotopes, providing a rich new region for the study of nuclear and even chemical properties."

43 85 93 Estes no foram os 94 primeiros elementos a 95 serem descobertos no 96 Lawrence Berkeley 97 National Laboratory. 98 Confira, ao lado, a lista 99 dos elementos 100 descobertos (nomes em 101 ingls) neste laboratrio. 102 103 104 105 106 116 118

technetium (1936) astatine (1940) neptunium (1940) plutonium (1940) americium (1944) curium (1944) berkelium (1949) californium (1950) einsteinium (1952) fermium (1952) mendelevium (1955) nobelium (1958) lawrencium (1961) ruterfordium (1969) hahnium (1970) seaborgium (1974) sem nome (1999) sem nome (1999)

Fonte: www.qweb.ufsc.br


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1. O texto a seguir trata da classificao peridica dos elementos, proposta por D. I. Mendeleiev (1869).

Embora a Tabela de Mendeleiev tivesse algumas imperfeies bvias, a periodicidade das propriedades e a tendncia de agrupar elementos semelhantes so evidentes. Ela tambm incorporava diversos princpios que contriburam para a aceitao da lei peridica: a listagem seguindo massas atmicas crescentes, a separao entre o hidrognio e os elementos imediatamente seguintes, os espaos vazios para elementos desconhecidos, e a incerteza em relao localizao dos elementos mais pesados. Alguns elementos pareciam estar fora do lugar quando colocados estritamente em ordem crescente de massas atmicas. Isto pareceu a Mendeleiev ser decorrente de erros na determinao das massas atmicas: por isso, ele deixou de aderir estritamente ao aumento das massas atmicas. Assim, ele colocou o ouro depois do smio, do ndio e da platina e determinaes posteriores das massas atmicas demonstraram que isso estava correto. Outras inverses, porm, no foram corrigidas por meio de melhorias nos mtodos de determinao de massas atmicas, e somente foram explicadas pelo trabalho de Moseley a respeito dos nmeros atmicos em 1913. Entretanto, o maior insight de Mendeleiev est em seu artigo de 1871 a respeito dos espaos vazios na tabela peridica. A partir de suas posies na tabela, ele deduziu as propriedades desses elementos e de seus compostos. Essas previses foram verificadas de maneira espetacular durante as duas dcadas seguintes, com a descoberta de trs elementos: glio, escndio e germnio.(Traduzido e adaptado de: IHDE, A. J. The Development of Modern Chemistry. Nova York: Dover, 1984, p. 245, 247 248.)

Considerando o que abordado nesse texto e que o trabalho de Mendeleiev pode ser usado didaticamente para discutir alguns aspectos da qumica e da atividade cientfica, pode-se concluir que (A) a proposio da lei peridica por Mendeleiev um exemplo de descoberta acidental. (B) Mendeleiev no poderia ter descoberto a lei peridica sem um conhecimento prvio da distribuio eletrnica em nveis e sub-nveis de energia. (C) a impreciso das previses de Mendeleiev acerca das propriedades do glio e do escndio gerou descrdito em relao lei peridica, somente superado aps o trabalho de Moseley. (D) a lei peridica foi deduzida por Mendeleiev a partir de suas especulaes tericas a respeito do ncleo atmico; as propriedades observveis dos elementos serviram para comprov-la. (E) os cientistas s vezes atribuem ao erro experimental as evidncias que contrariam suas hipteses, assim como fez Mendeleiev, ao justificar a mudana de posio de alguns elementos em sua tabela. 2. Considere as seguintes molculas no estado gasoso: OF , BeF , AlCl e AlS .2 2 2 2

a) D as estruturas de Lewis e as geometrias moleculares de cada uma das molculas. b) Indique as molculas que devem apresentar carter polar. 3. Suponha que um pesquisador tenha descoberto um novo elemento qumico, M, de nmero atmico 119, estvel, a partir da sua separao de um sal de carbonato. Aps diversos experimentos foi observado que o elemento qumico M apresentava um comportamento qumico semelhante aos elementos que constituem a sua famlia (grupo). a) Escreva a equao balanceada da reao entre o elemento M em estado slido com a gua (se ocorrer). b) O carbonato do elemento M seria solvel em gua? Justifique a sua resposta. 4. A frmula de Balmer-Rydberg, expressa por em que


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o comprimento de onda de uma linha do espectro de emisso do hidrognio, H; RH a constante de Rydberg para o hidrognio; nf e ni so nmeros inteiros, com nf < ni, foi obtida a partir da anlise de resultados experimentais e sugere que as linhas espectrais de emisso do hidrognio esto relacionadas a nmeros inteiros. Explique o modo como o cientista dinamarqus Niels Bhr, por meio de procedimentos tericos, obteve a frmula de Balmer-Rydberg e destaque os aspectos novos de sua teoria. 5. O acesso gua de boa qualidade essencial para o desenvolvimento de uma sociedade. A desinfeco da gua pelo cloro uma das maiores conquistas em sade pblica da histria da humanidade conseguiu diminuir os ndices de doenas, a exemplo de tifo e de clera, causadas por bactrias. Entretanto, em 1974, cientistas descobriram que a clorao da gua d origem a uma srie de produtos orgnicos secundrios carcingenos e capazes de interferir no sistema endcrino humano, a exemplo dos THMs trialometanos, CHCl3 e CHBr3, dentre outros produzidos a partir de reaes dos cidos hipocloroso, HClO(aq), e hipobromoso, HBrO(aq), com substncias resultantes de atividade humana. (BROWN e outros, 2005, p. 672-673). A partir das consideraes presentes no texto, desenhe a frmula eletrnica de Lewis para o tribromometano e identifique a natureza das interaes intermoleculares entre a gua e o triclorometano; escreva a equao qumica que representa a reao reversvel de clorao da gua e apresente, com base nessa equao, um argumento que justifique a reduo da concentrao de THMs aquoso a partir da diminuio da quantidade de cloro adicionado gua. 6.

A tabela mostra propriedades fsicas de alguns slidos cristalinos e a natureza das partculas que os constituem. As propriedades fsicas dos slidos esto relacionadas com suas estruturas e ligaes qumicas. Slidos cristalinos, classificados como metlicos, inicos, moleculares e covalentes, apresentam tomos, ons ou molculas ordenados em arranjos tridimensionais totalmente regulares, denominados de retculos cristalinos. Esses slidos geralmente tm superfcies planas ou faces que formam ngulos definidos entre si, como consequncia de distribuies uniformes dessas partculas. As propriedades fsicas, a exemplo do ponto de fuso e da dureza, dependem tanto dos arranjos de partculas quanto das foras de interao.


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Considerando as informaes contidas no texto e na tabela, classifique os slidos cristalinos apresentados nessa tabela de acordo com suas propriedades fsicas e com seus retculos cristalinos; justifique, com base na intensidade das interaes interpartculas, a diferena entre as temperaturas de fuso dos slidos cristalinos MgO e I2. 7. Cobre e zinco so metais de larga utilizao na sociedade moderna. O cobre um metal avermelhado, bastante malevel e dctil. amplamente empregado na fiao eltrica devido sua alta condutividade. tambm encontrado em tubulaes de gua, devido sua baixa reatividade ( um metal nobre), alm de diversas ligas metlicas, sendo o 3 bronze a mais conhecida. Apresenta densidade de 8,96 g/cm a 20 C. O zinco um metal cinza bastante reativo. utilizado como revestimento de peas de ao e ferro, protegendo-as da corroso. Esse metal encontra grande aplicao na indstria de pilhas 3 secas em que utilizado como nodo (plo negativo). Sua densidade de 7,14 g/cm a 20 C. Pode-se afirmar que a diferena dos valores de densidade entre esses dois metais mais bem explicada A) pela maior reatividade do zinco em relao ao cobre. B) pela diferena do raio atmico do cobre em relao ao zinco, com o tomo de cobre apresentando tamanho muito menor do que o de zinco. C) pela diferena de massa atmica do cobre em relao ao zinco, com o zinco apresentando massa bem maior. D) pelo posicionamento do zinco na tabela peridica, no perodo imediatamente posterior ao cobre. E) pelo diferente arranjo cristalino apresentado pelos dois metais: o cobre tem os seus tomos mais empacotados, restando menos espaos vazios entre eles.

8. Sobre os elementos qumicos genricos X e Y que apresentam as distribuies eletrnicas: X = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 Y = 1s2 2s2 2p4 correto afirmar que A) X forma on de carga 2- . B) Y forma on de carga 4+ . C) X um metal do grupo 4 da Tabela Peridica. D) o composto resultante da reao entre X e Y pode ter frmula X2Y. E) o composto formado por X e Y, ao reagir com gua, forma uma base. 9. O esquema abaixo foi desenvolvido com vista a propiciar a anlise de propriedades dos elementos hipotticos A, B, C, D e E.


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Com base no esboo acima coerente afirmar que:a) A e D apresentam caractersticas bsicas. b) C forma xidos e cloretos de frmula mnima C2O e CCl2, respectivamente. c) D um no metal que apresenta configurao eletrnica da camada de valncia ns np . d) B um metal de transio com caractersticas anfotricas. e) E apresenta configurao eletrnica terminada em ns2 e alto valor de eletronegatividade.2 2

10. Foram selecionados modelos atmicos e esquemas para que voc possa avaliar aspectos evolutivos de um para o outro, apontando falhas de cada uma deles. Modelo I

Aspectos evolutivos:

Falhas:

Modelo II


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Falhas:

Modelo III


Falhas:

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