QUESTÕES RESOLVIDAS (CEFET) - Estrutura Eletrônica da Matéria

QUESTÃO 39 (2009/02)

Considere as configurações eletrônicas das camadas de valência dos seguintes átomos:

X → 2s² 2p³

Y → 2s² 2p⁵

Sobre os elementos X e Y, é correto afirmar que

a) pertencem à mesma família.

b) possuem o mesmo raio atômico.

c) formam um composto iônico de fórmula X3Y.

d) originam uma molécula com geometria piramidal.

RESPOSTA

A primeira coisa que devemos fazer nesse tipo de questão é identificar os elementos em questão, no caso identificar que é X e quem é Y. Podemos ver a distribuição eletrônica da camada de valência na tabela periódica, como pode ser observado abaixo:

Seguindo pela tabela podemos identificar a posição de X e Y:

Essas posições de X e Y são dos elementos nitrogênio e flúor, respectivamente. Eles estão no mesmo período, família é a coluna. O raio atômico é parecido, mas não é o mesmo pois o raio diminui da esquerda para a direita em um mesmo período, na tabela. Por serem dois ametais não fazem ligação iônica e portanto não podem formar um composto iônico. Flúor e nitrogênio podem formar um composto covalente com três átomos de flúor e um nitrogênio e geometria piramidal.

Resposta Correta: D

QUESTÃO 37 (2013/01)

O ânion de um átomo desconhecido (X^–) apresenta distribuição eletrônica finalizada em 4s². Esse átomo é o

a) hélio.

b) sódio.

c) cálcio.

d) potássio.

RESPOSTA

Como na questão anterior devemos identificar qual é o átomo que possui a distribuição eletrônica na última camada 4s¹, pois o ânion X^– tem distribuição 4s², o sinal negativo indica que esse átomo ganhou um elétron. Analisando a tabela acima podemos ver que esse átomo é o Potássio, K.

Resposta Correta: D

QUESTÃO 40 (2013/01)

A indústria de alimentos apresenta grande interesse em substâncias classificadas como aromas, pois podem tornar seus produtos mais atrativos aos consumidores. Um dos grupos de pesquisa do CEFET-MG sintetiza e analisa esses aromas comerciais. Entre as análises realizadas está espectrometria de massas, capaz de identificar as substâncias por meio do emprego de feixes de alta energia, responsáveis pela retirada de um elétron de cada molécula de aroma.

Se um aroma hipotético é simbolizado pela letra A, então, após a análise de espectrometria de massas, sua representação será ,

a) A.

b) A⁺.

c) A₂.

d) A^–.

RESPOSTA

De acordo com o texto introdutório, para realizar a espectrometria de massas um elétron é retirado de cada molécula de aroma, quando uma molecula perde um elétron ela adquire uma carga positiva, dessa maneira se a molécula é representada por A podemos representar  seu cátion como A⁺.

Resposta Correta: B

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QUESTÕES RESOLVIDAS (CEFET) - Modelos Atômicos

QUESTÃO 25 (2013/01)

Em relação aos modelos atômicos, afirma-se que:

I. De acordo com Bohr, os espectros de luz dos elementos são descontínuos, porque os níveis de energia são quantizados.

II. Segundo Dalton, os átomos eram partículas indivisíveis, o que foi comprovado através da descoberta da radioatividade.

III. Na experiência de Rutherford, a maioria das partículas alfa atravessou a placa de ouro sem sofrer desvio, porque a carga positiva do núcleo repele essas partículas.

IV. No modelo de Thompson, alguns átomos podem tornar-se eletrizados por fricção ou transferência de elétrons, apesar de a matéria ser eletricamente neutra.

São corretas apenas as proposições

a) I e III.

b) I e IV.

c) II e III.

d) II e IV.

e) III e IV. 

RESPOSTA

I. CORRETA

II. INCORRETA. A radioatividade foi importante para o experimento conhecido como de Rutherford, que provou que os átomos não eram indivisíveis, eles são compostos de partículas menores, os prótons, elétrons e os neutrons. 

III. INCORRETA. No experimento a maioria das partículas alfa atravessou a placa de ouro, mas não foi por causa do núcleo de carga positiva, as partículas que se encontraram com o núcleo foram as poucas que desviaram ou voltaram, as que passaram pela placa sem sofrer desvio foi por causa dos espaços vazios presentes no átomo, como a maior parte do átomo é espaço vazio, então a maior parte das partículas passam direto.

IV. CORRETA. Era essa eletrização  que o modelo de Dalton não conseguia explicar.

Resposta Correta: B

 

QUESTÃO 31 (2013/01)

As investigações realizadas pelos cientistas ao longo da história introduziram a concepção do átomo como uma estrutura divisível, levando à proposição de diferentes modelos que descrevem a estrutura atômica.

O modelo que abordou essa ideia pela primeira vez foi o de

a) Bohr.

b) Dalton.

c) Thomson.

d) Rutherford. 

RESPOSTA

O principal ponto dessa questão é a estrutura DIVISÍVEL do átomo. Dalton, o primeiro cientista a propor um modelo para o átomo, acreditava nesse como uma esfera maciça e indivisível. A partir de seus experimentos  Thomson descobriu os elétrons, que seriam cargas negativas incrustadas em uma massa positiva do átomo. Esses elétrons, de acordo com Thomson, poderiam ser transferidos de um corpo para o outro, causando o efeito da eletrização. Desta forma, a partir do modelo de Thomson o átomo foi considerado divisível.

Resposta Correta: C

 

QUESTÃO 38 (2009/02)

As partículas alfa, íons bivalentes de hélio, foram fundamentais para a proposição do modelo atômico de

a) Thomson, devido à característica positiva das partículas presentes no núcleo.

b) Dalton, porque essas partículas constituem a menor porção indivisível da matéria.

c) Rutherford, visto que a maioria das partículas atravessou a placa sem sofrer desvios.

d) Bohr, ao demonstrar que os prótons presentes nos átomos têm energia quantizada e fixa.

RESPOSTA

O modelo atômico de Rutherford foi proposto para explicar o observado em um experimento que lançava partículas alfa em uma placa fina de ouro, o resultado desse experimento levou Rutherford a propor o seu modelo.

Resposta Correta: C

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QUESTÕES RESOLVIDAS (CEFET) - Propriedade das Substâncias

QUESTÃO 38 (2013/01)

Durante uma aula prática, um professor solicita a um aluno que investigue qual a composição química de um determinado objeto metálico. Para isso, ele

• estima o volume em 280 cm³,

• mede a massa, obtendo 2,204 kg,

• consulta a tabela de densidade de alguns elementos metálicos. 

TABELA
Metais	Densidades (g/cm3)
Alumínio	2,7
Cobre	8,93
Estanho	7,29
Ferro	7,87

 

Nessa situação, o aluno concluiu, corretamente, que o objeto é constituído de

a) ferro.

b) cobre.

c) estanho.

d) alumínio. 

RESPOSTA

Densidade pode ser matematicamente calculada através da relação: d = m/v

A densidade é expressa em g/cm³, portanto devemos usar as unidades corretas e transformar os 2,204 kg em g.

1kg ----- 1000g       x = 2,204 . 1000 = 2204g

2,204 kg ----x

Aplicando os resultados encontrados pelo aluno na fórmula de densidade obtemos:

d = m/v   ---->  d = 2204g/208cm³ = 7,87 g/cm³

Resposta correta: A

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As Ideias do Atomismo - O Modelo de Dalton

As Ideias do Atomismo

A variedade e riqueza de tudo que vemos à nossa volta, no mundo e além dele, como é construído, como tudo se mantém unido, está tudo relacionado com átomos e as leis que obedecem. São os modelos criados para os átomos que tentam desvendar os mistérios do universo. Será que as ideias dos primeiros cientistas que propuseram a existência do átomo foram bem aceitas? Há de se imaginar que muitas controvérsias devem ter existido quando foi proposto o primeiro modelo para o átomo, vamos entender nesse texto alguns dos argumentos de cientistas atomistas (que acreditavam na teoria do átomo) e as contradições envolvendo suas ideias.

I

John Dalton (Imagem 1), grande interessado por meteorologia e pela física de gases trabalhava na Escola de Ciências de Manchester, Inglaterra, foi o primeiro cientista a propor um modelo para o átomo, para explicar a constituição da matéria. A origem da hipótese atômica de Dalton é algo muito controverso e discutido e, portanto, existem várias versões. A dificuldade para se entender essa trajetória se da por três motivos: 1) o próprio Dalton apresentou três explicações contraditórias para a trajetória que originou a sua proposta teórica; 2) os documentos contendo a sua teoria atômica sofreram alterações e adaptações; 3) muitos documentos foram destruídos durante a segunda guerra mundial.

Uma das interpretações das ideias que levaram John Dalton a sua hipótese atômica, amplamente aceita no século XIX e ainda hoje, baseia-se em estudos experimentais feitos por Dalton.

II

Os primeiros trabalhos de Dalton envolveram estudos da atmosfera, ele fez muitos estudos envolvendo misturas gasosas e a absorção de gases na água e esses estudos levaram Dalton a propor a “lei das pressões parciais dos gases” e a sua hipótese atômica. Em um de seus estudos sobre a absorção de gases na água, Dalton se mostrou muito intrigado com os resultados que obtinha.

Figura 1: John Dalton

Para resolver esse problema, Dalton concluiu que “essa circunstância depende do peso e do número das partículas últimas dos diversos gases”. Dalton utiliza o termo “partícula última” para se referir tanto a átomo quanto a molécula, acredita-se que a oposição da comunidade científica à hipótese atômica daltoniana estava relacionado com a dificuldade de diferenciar adequadamente, os conceitos de átomo e molécula.

Buscando explicar os resultados encontrados em seus experimentos, Dalton retoma a hipótese atômica e desenvolve uma teoria sobre a constituição da matéria. Ele postula que cada partícula de uma substância possuía forma esférica e peso, além disso, essas partículas constituiriam a menor unidade a preservar as propriedades daquela substância. Dalton descreve ainda uma atmosfera ao entorno dessas partículas de material fluido e rarefeito a qual chamava de calórico. Lavoisier acreditava que o calórico era fortemente atraído pela matéria e auto repulsivo, porém Dalton abandona essa ideia original e postula que átomos idênticos se repeliam e átomos diferentes se combinam para formar substâncias compostas.

Ao elaborar sua teoria, Dalton cria diferentes símbolos para demonstrar as combinações entre os átomos. Ele determina os pesos atômicos, atribuindo ao hidrogênio o peso de uma unidade e o toma como referência.

III

As ideias de Dalton foram muito difundidas na época. Antes mesmo de Dalton publicar a primeira parte de seu livro, o escocês Thomas Thomson, influente professor de Glasgow, iniciou a divulgação dessas ideias. Porém as ideias não foram aceitas por toda a comunidade científica, como havíamos previsto, elas enfrentaram grandes oposições de vários cientistas.

Em 1808 o químico Louis Joseph Gay Lussac (Imagem 2) por meio de estudos experimentais elabora uma lei que relaciona os volumes dos reagentes gasosos em uma reação química.

Imagem 2: Gay-Lussac

Gay-Lussac não compartilhava as ideias atomistas, portanto não interpretou suas ideias usando as de Dalton. Seus trabalhos baseavam-se em estudos experimentais os quais valorizavam propriedades que podiam ser medidas.

IV

Em 1811 Amedeo Avogadro de Quarenga questionou a possibilidade de interpretar os resultados experimentais obtidos por Gay-Lussac usando o ponto de vista de Dalton. Avogadro passou a diferenciar os termos átomos e moléculas, mas a aceitação não foi boa na época.

“[...] vamos supor que as moléculas constituintes de qualquer gás simples não são formadas de uma molécula elementar solitária, mas são feitas de um certo número dessas moléculas elementares, unidas por atração para formar uma molécula única.”

Essa hipótese de Avogadro encontrou forte oposição de Dalton que acreditava que átomos iguais se repeliam, o que tornaria impossível a formação de ‘partículas’ pela combinação de átomos idênticos. A importância da hipótese de Avogadro só foi reconhecida em 1860. Caso este reconhecimento tivesse acontecido logo após a sua formulação, a distinção entre os conceitos de átomo e molécula, possivelmente teria acontecido anteriormente, antecipando a compreensão das implicações do atomismo.  Uma das causas de dificuldade para a aceitação das ideias de Dalton foi o demorado processo de reconhecimento da necessidade de articulação dessas ideias com as contribuições de Gay-Lussac e Avogadro.

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O Segredo da Ligação Iônica

A ligação iônica é formada por um metal e um ametal. Um ametal é um átomo que necessita de ganhar elétrons para completar sua camada de valência (a última) e atingir uma maior estabilidade, um metal por sua vez, pelo mesmo motivo necessita de perder elétrons. Desta maneira um metal doa eletrons para um ametal  para que ambos fiquem estáveis, quando isso acontece os átomos adquirem cargas, quem ganha o elétron fica com uma carga negativa (ânion) e quem perde fica com uma carga positiva (cátion). Sabemos que cargas opostas se atrem e por tanto esses dois átomos carregados ficam unidos por uma força eletrostática.

A ilustração abaixo é uma analogia do que acontece na ligação iônica, lembramos que átomos não tem braços, pernas olhos... sentimentos e etc... Devemos tomar certo cuidado quando tratamos de analogias.


Abaixo um átomo presenteia outro com um elétron, como se fosse uma pessoa pedindo a outra em casamento oferecendo uma aliança.

Em seguida o átomo que recebeu o elétron fica carregado negativamente, já que o elétron é negativo e agora ele tem um a mais e quem perdeu o elétron tem agora prótons a mais, que são positivos, por isso a carga positiva e os átomos se unem por uma força eletrostática (cargas opostas se atraem) como se "sentissem" uma vontade incontrolável de ficarem juntos.

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EXERCÍCIO RESOLVIDO- Isótopos, Isótonos e Número Atômico

Estou recebendo dúvidas por e-mail e resolvi compartilha-la aqui, já que a dúvida de um pode ser a mesma que outros.


PROBLEMA:

Considere três átomos A, B e C, sabendo-se que: A, B e C têm números de massa consecutivos; B é isótopo de A, e A, isótono de C; B possui 23 nêutrons, e C, 22 prótons. Os números atômicos de A e C são, respectivamente,

a) 20 e 22.
b) 21 e 20.
c) 40 e 41.
d) 42 e 40.


RESOLUÇÃO

Para resolver essa questão deve-se ter em mente as definições de isótopos, isótonos e número atômico:

Isótopos: átomos com o mesmo número atômico

Isótonos: átomos com o mesmo número de nêutrons

Número atômico: número de prótons do átomo

Sabendo isso você ainda deve lembrar da relação entre número atômico, Z, número de massa, e número de neutrons, n:

Massa = Nº Atômico + Neutrons              

O problema fala que A, B e C tem número de massa consecutivo, ou seja:

Massa de B = Massa de A + 1            

Massa de C = Massa de B + 1 = Massa de A +2            

B é isótopo de A, ou seja o número de prótons de B é igual o de A [Z(A) = Z(B)]

A é isótono de C, ou seja o número de neutrons de A é igual o de C [n(A) = n(B)]

B possui 23 neutrôns, n(B) = 23

C, 22 prótons, Z(C) = 22
Ou seja já sabemos o número atômico (Z) de C = 22

Temos que calcular agora o número atômico de A, Z(A)

Sabemos então que Massa = Z + n

Substituindo valores:

Massa de (B) = Z(B) + n(B), sabemos que n(B) = 23, então
Massa de (B) = Z(B) + 23

A e B são isótopos, então Z(B) = Z(A), ou seja

Massa de (B) = Z(A) + 23

Massa de (C) = Z(C) + n(C), sabemos de Z(C) = 22, então
Massa de (C) = 22 + n(C)

C e A são isótonos, então n(C) = n(A), ou seja 

Massa de (C) = 22 + n(A)

Sabemos que
Massa de (B) = Massa de (A) + 1 e Massa de (C) = Massa de (A) +2
então substituimos essa relação nas equações sublinhadas acima,

Massa de (A) + 1 = Z(A') + 23

Massa de (A) +2 = 22 + n(A)

ou seja,

Massa de (A) = Z(A) + 22     (Eq. 1)

Massa de (A) = 20 + n(A)       (Eq. 2)

Como Massa de (A) = Z(A) + n(A) tiramos da Eq. 1 q n(A) = 22 e da Eq. 2 que Z(A) = 20

E com isso sabemos que a resposta correta é a letra A!

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