Unidade6 a 2012_csa_v2_gabarito

Unidade 6. Estudo da Tabela Periódica

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Aprenda Fazendo

LEIA O TEXTO PARA RESPONDER ÀS QUESTÕES 1 e 2

Tabela Periódica ganha 112º elemento, ainda sem nome

11 de junho de 2009 Cientistas na Alemanha estão tentando encontrar um nome para o mais novo elemento

da tabela periódica, que recebeu o número 112. Depois de mais de uma década de seu descobrimento, o elemento de número atômico 112 foi aceito oficialmente na tabela e recebeu, temporariamente, o nome de "ununbium" (ou unúmbio, que em latim quer dizer 112). Ele é super-pesado e altamente instável - existe por apenas alguns milionésimos de segundo e depois de desfaz.

Demorou muito para que a descoberta da equipe alemã do Centro para Pesquisa de Íons Pesados, liderada por Sigurd Hofmann, fosse reconhecida oficialmente pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC, em inglês). É que sua existência teve que ser confirmada de maneira independente - até agora apenas quatro átomos foram observados.

A Tabela Periódica dos elementos químicos é a disposição sistemática dos elementos, na forma de uma tabela, em função de suas propriedades. São muito úteis para prever as características e tendências dos átomos. “O novo elemento é aproximadamente 277 vezes mais pesado que o hidrogênio, o que converte no mais pesado da tabela periódica”, disse o pesquisador

Hofmann começou sua busca por elementos para a tabela periódica em 1976. Para criar o elemento 112, a equipe de Hormann usou um acelerador de partículas com 120 metros de comprimento para lançar um fluxo de íons de zinco (cátion bivalente) contra átomos de chumbo, cujos núcleos contêm 30 e 82 prótons, respectivamente.

Os núcleos dos dois elementos se fundiram para formar o núcleo do novo elemento. Estes núcleos muito grandes e pesados também são muito instáveis. Eles começam a se desintegrar pouco depois de formados. Isso libera energia, que os cientistas podem medir para descobrir o tamanho do núcleo que está se desfazendo.

Mas tais experiências resultam em poucas fusões bem sucedidas e os cientistas precisam de aceleradores de partículas cada vez mais poderosos para realizar experiências mais longas e descobrir os elementos mais evasivos e instáveis.

Equipes de pesquisadores na Rússia, nos Estados Unidos e no Japão estão participando do que Hofmann qualificou como "uma competição amistosa" para descobrir elementos novos e mais pesados.

Fonte: Adaptado de http://www.estadao.com.br/noticias/geral,tabela-periodica-ganha-112-

elemento,385930,0.htm. Acesso em 20/06/2009.

1. Considerando-se as informações do texto e outros conhecimentos, é CORRETO afirmar que o novo integrante da tabela periódica é um elemento químico A) bom condutor elétrico. B) sólido na temperatura ambiente. C) radioativo. D) representativo.


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2. Considerando-se o texto e outros conhecimentos, responda:

a) Qual a quantidade de nêutrons no novo elemento químico descoberto? Demonstre todo o raciocínio.

A = p + n 277 = 112 + n n = 165

b) Qual é a quantidade de elétrons de valência do átomo neutro utilizado na obtenção do

novo elemento? O elemento é o chumbo – coluna 4ª – 4 elétrons de valência. c) Qual é a distribuição eletrônica por subnível de energia do íon utilizado na obtenção do

novo elemento? Considere o íon no estado fundamental. O íon é o Zn 2+

1s22s22p63s23p63d10 Lembre-se que os elétrons a serem retirados primeiro são os da camada de valência

A distribuição do átomo neutro 1s22s22p63s23p6 4s23d10 e, primeiramente, deve-se tirar elétrons da 4ª camada.

LEIA O TEXTO PARA RESPONDER ÀS QUESTÕES 3 e 4

Mercúrio e seus compostos

O mercúrio, apesar de ser natural, é encontrado na natureza em baixas concentrações no ar, na água e no solo. Consequentemente, o mercúrio pode estar presente, em algum grau, nas plantas, animais e tecidos humanos. Quando as concentrações do mercúrio excedem os valores normalmente presentes na natureza, surge o risco de contaminação do meio ambiente e dos seres vivos, inclusive o homem. O mercúrio é o único metal líquido à temperatura ambiente. Seu ponto de fusão é -40°C e o de ebulição 357°C. É muito denso (13,5 g/cm3), e possui alta tensão superficial. Combina-se com outros elementos, como o cloro, o enxofre e o oxigênio, formando compostos inorgânicos de mercúrio, na forma de pó ou de cristais brancos. O mercúrio dissolve facilmente o ouro (Au), a prata (Ag), o chumbo (Pb) e o zinco (Zn) e metais alcalinos, como o sódio, lítio e potássio, formando ligas relativamente consistentes conhecidas como amálgamas. O mercúrio é obtido industrialmente pela reação do sulfeto de mercúrio (HgS) com o gás oxigênio. Nesta reação, há também a formação de dióxido de enxofre. Seu uso industrial é bastante amplo, podendo ser usado em termômetros, barômetros, lâmpadas, medicamentos, espelhos detonadores, corantes, entre outros.

Texto adaptado do site: http://www.areaseg.com/toxicos/mercurio.html


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3. Considere as informações do texto e outros conhecimentos para responder:

a) COMPLETE o quadro com os elementos que aparecem no texto. SÍMBOLO(S) DO(S) ELEMENTO(S)

Quatro metais de transição Hg, Au, Ag, Zn Três metais alcalinos Na, Li e K Dois calcogênios O e S Um halogênio Cl

b) ESCREVA a equação balanceada para a produção industrial do mercúrio.

HgS (s) + O2 (g) → SO2 (g) + Hg (l)

c) O mercúrio, citado no 3º parágrafo, do texto é elemento ou substância? EXPLIQUE utilizando argumentos científicos e dados do texto.

O mercúrio descrito no 3º parágrafo é uma substância porque apresenta propriedades de substâncias, tais como solubilidade (dissolve outros metais), forma misturas (ligas metálicas) e participa de reações químicas.

4. No projeto “Tabela Periódica: construindo saberes” fizemos um bloquinho contendo informações sobre substâncias e elementos químicos. Analise as informações adaptadas de duas páginas de um mesmo bloquinho:

Considerando-se as informações do bloquinho e outros conhecimentos, é CORRETO afirmar que o A) a substância mercúrio tem fórmula química Hg2. B) o átomo de mercúrio é líquido a 0oC. C) o elemento mercúrio tem maior energia de ionização que bário (Ba). D) um átomo de mercúrio tem massa igual a 200,6 g.

79

Hg Mercúrio

200,6

Raio atômico

171 pm

1ª Energia de Ionização

1007

Temperatura de fusão e ebulição/oC

-38 357


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5. Na atividade de laboratório, os alunos receberam um cartão (figura 1 e 2), contendo algumas informações sobre um elemento e sua substância elementar. Infelizmente, não constavam no cartão o símbolo e nome do elemento.

Figura 1

Figura 2

Considerando as informações contidas nas figuras 1 e 2 e outros conhecimentos, responda aos itens A a C:

a) COMPLETE o quadro.

Nome do elemento potássio Símbolo do elemento K

Localização na tabela periódica Nome da família: metais alcalinos Número do período: 4º período

Estado físico na CNTP sólido Classificação quanto à

ocorrência (natural ou artificial) natural

b) Em que condições a substância descrita na figura 2 deve ser armazenada no laboratório?

ESPECIFIQUE o tipo de frasco e o que deve estar contido nele.

Deve ser armazenada em frasco de vidro fechado, sem água e ar. Para isso, o sódio deve estar mergulhado em querosene.

c) ESCREVA as equações balanceadas para reações mencionadas na figura 2, sabendo-se que:

• Uma reação envolve a formação do monóxido do elemento do cartão cuja fórmula tem uma proporção de 2:1.

4K (s) + O2 (g) → 2 K2O (g) A proporção 2:1 indica que o óxido tem 2 átomos de potássio para cada átomo de oxigênio.

• A outra reação tem o gás hidrogênio como reagente.

2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (g) Esta reação corresponde a explosão do gás hidrogênio.


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6. (UFMG) Os valores das sucessivas energias de ionização de um átomo constituem uma evidência empírica da existência de níveis de energia. Os diagramas abaixo pretendem representar, qualitativamente, as quatro primeiras energias de ionização de átomos, inicialmente neutros, do terceiro período da classificação periódica.

a) Um dos diagramas não corresponde a nenhum elemento. IDENTIFIQUE esse

diagrama e JUSTIFIQUE sua resposta. Diagrama II. As sucessivas energias de ionização aumentam. Assim, para a retirada do terceiro elétron é necessário fornecer mais energia que para retirar o segundo elétron. No gráfico, a 3ª energia de ionização foi representada de forma errada, pois está menor que a segunda.

b) INDIQUE qual é o elemento que corresponde ao outro diagrama. ESCREVA a configuração eletrônica, por níveis, do átomo desse elemento. JUSTIFIQUE sua indicação. Sódio (Na). K(2) L(8) M(1). No diagrama I a segunda energia de ionização é muito maior que a primeira, indicando assim que os dois primeiros elétrons retirados estão em níveis diferentes. Logo concluímos que este átomo tem apenas um elétron na última camada, portanto pertence a família dos metais alcalinos (1A) e como está no 3º período só pode ser o sódio.

7. Esta questão está relacionada com a representação da classificação periódica. Nesta questão, os elementos químicos estão genericamente representados por A, B, C, D e E. Considere as informações a seguir sobre os elementos químicos A, B, C, D e E. • O átomo neutro do elemento A( Ne) tem 10 elétrons. • A, B– (F) e C+ (Na) são isoeletrônicos. • D(Rb) pertence ao 5º período e ao mesma família de C, da classificação periódica. • o átomo neutro E (Br)tem a distribuição eletrônica da calada de valência igual a

4s24p5. Com base nessas informações, é FALSO afirmar: a) A é um gás nobre e tem 8 elétrons na camada de valência. b) B é um halogênio e tem propriedades semelhantes ao elemento E. c) C é um metal alcalino terroso do terceiro período da tabela periódica. d) D tem configuração eletrônica da camada de valência igual a 5s1.


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8. O diagrama 1 representa a variação do ponto de fusão de quatro substâncias iônicas, em função da soma dos raios do cátion e do ânion de cada uma delas. As substâncias iônicas representadas no diagrama são formadas por íons isoeletrônicos (mesmo número de elétrons). Os valores dos raios iônicos (em Angstrons) de diferentes cátions e ânions são apresentados na tabela 1.

Tabela 1. Raios iônicos de cátions e ânions.

Diagrama 1. Variação do ponto de fusão de substâncias iônicas.

Analise o diagrama 1 e a tabela 1 e responda ao que se pede. a) REPRESENTE o cátion e o ânion da substância iônica de maior ponto de fusão. Só

serão consideradas as respostas com indicação correta dos dois íons. Na+ e F-

A substância com maior ponto de fusão tem raio atômico de 2,35 Å , que corresponde a soma dos raios do Na+ (1,02 Å) com a do F- (1,33 Å). Perceba que estes dois íons são isoeletrônicos, ou seja, possuem a mesma quantidade de elétrons (neste caso, cada um tem 10

elétrons)

b) EXPLIQUE, a partir da atração núcleo-elétron e da estrutura eletrônica dos íons, o maior tamanho do ânion Cllll

−−−− em relação ao cátion K+.

Os íons Cllll−−−− e K+ são isoeletrônicos, possuindo assim o mesmo

número de níveis. Como o cloro tem 17 prótons e o potássio tem 19, a atração elétron núcleo no potássio é maior, logo o raio


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é menor. c) DETERMINE E ESCREVA o valor de Y do diagrama 1. Não se esqueça da unidade.

3,90 Å

A substância Y é formada por íons isoeletrônicos Cs+ (1,70 Å) e I- (2,20 Å).

9. (UFMG) Observe o desenho que mostra representações em escala de algumas

espécies químicas monoatômicas.

Indique a alternativa que apresenta informações corretas com relação às causas da variação dos raios das espécies. A) O raio de Br – é maior do que o de Kr e o de Rb+, porque Br – é a espécie que tem

mais camadas eletrônicas ocupadas. B) O raio de Cl – é maior do que o de Ar e o de K+, porque o núcleo de Cl – é de

menor carga positiva. C) O raio de F – é maior do que de Ne e o de Na+, porque F – é a espécie que tem

menos elétrons. D) O raio de F – é menor que do que o de Cl

– e o de Br – , porque F – é a espécie com núcleo de menor raio.


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10. Os valores das energias de ionização, obtidos experimentalmente, são algumas das informações que os físicos e químicos utilizam para desenvolver teorias a respeito da estrutura do átomo, sendo, por isto, possível estabelecer uma relação entre os potenciais de ionização e as configurações eletrônicas. O gráfico ao lado representa a variação da primeira energia de ionização para alguns elementos químicos. Considerando-se os dados do gráfico e outros conhecimentos, responda o que se pede. A) QUAL o nome e o símbolo do elemento que

tem menor tendência em formar cátion? JUSTIFIQUE sua resposta utilizando dados do gráfico.

NOME: Hélio SÍMBOLO: He

JUSTIFICATIVA: Entre os elementos do gráfico, o elemento com número atômico 2 (Hélio) apresenta a maior energia de ionização, ou seja, menor facilidade em perder elétrons e se transformar em cátions.

B) O raio atômico do carbono é maior, menor ou igual ao do nitrogênio? JUSTIFIQUE sua comparação, mencionando a atração núcleo-elétron e a distribuição eletrônica dos elementos.

O carbono e o nitrogênio são ametais que pertencem ao mesmo período, ou seja, possuem o mesmo número de níveis. Portanto o elemento que tiver maior carga nuclear, no caso é o nitrogênio, terá maior atração elétron-núcleo e um raio menor.

C) REPRESENTE a equação da 2ª energia de ionização para o carbono.

C+ (g) + 2ª EI → C2+ (g) + 1 e-


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11. Determinou-se para um átomo do elemento do 3º período as quatro primeiras energias de ionização, cujos valores são:

1ª Ei = 495 kJ/mol 2ª Ei = 4562 kJ/mol 3ª Ei = 6912 kJ/mol 4ª Ei = 9543 kJ/mol. Considerando-se os dados e outros conhecimentos, faça o que se pede.

A) Qual o nome e o símbolo do elemento? B) Represente um esboço do gráfico das quatro primeiras energias de ionização em

função da ordem de ionização. EI

Ordem de ionização

C) Represente a distribuição eletrônica, em subníveis de energia, para o átomo excitado deste elemento.

Sódio - Na

1s12s22p63s2 São aceitas outras respostas


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12. O gráfico a seguir mostra, em ordem aleatória de posição na tabela periódica, as primeiras energias de ionização (EI) dos oito elementos representativos do quinto período da tabela periódica. Os oito elementos estão denominados genericamente por A, B, C, D, E, G, J e M.

Com base nos dados apresentados no gráfico e nos conhecimentos sobre o tema, analise as afirmativas. I. O elemento B possui dois elétrons na camada de valência. II. O elemento D possui apenas 4 camadas eletrônicas. III. O elemento G possui configuração de valência igual a 5s25p6. IV. O elemento C tende a perder 1 elétron da camada de valência. Assinale a alternativa que contém todas as afirmativas corretas. a) I e II. b) I e III. c) III e IV. d) I, II e IV. e) II, III e IV.

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