Questão 68 da FUVEST 2022

Question

Tabela periódica simplificada apresentando os símbolos dos elementos químicos com os números dos grupos de 1 a 18 e dos períodos de 1 a 7

A produção do vidro tem por base a modificação da estrutura cristalina do quartzo (\ce{SiO2}) por meio do seu aquecimento e da adição de óxidos alcalinos, dentre eles o \ce{Na2O}. Esse processo adiciona cátions sódio à estrutura do quartzo, tornando-a amorfa. Alguns vidros, como os utilizados em telas de smartphones, passam ainda por processo de troca iônica para aumentar a resistência a quedas e riscos. Para isso, o vidro é banhado em uma solução salina contendo íons potássio. Dessa forma, o potássio substitui o sódio na estrutura, sem que o volume do vidro se altere.

Com base nessas informações, é correto afirmar que os íons potássio

A
são maiores do que os íons sódio, dessa forma, a estrutura torna-se mais preenchida e mais resistente ao choque físico.
B
são mais resistentes ao choque físico do que os íons sódio, e esse caráter é conferido ao vidro.
C
são menores do que os íons sódio, tornando a estrutura menos preenchida e o vidro mais flexível.
D
fazem com que a estrutura do vidro deixe de ser amorfa quando substituem os íons sódio, tornando o vidro menos resistente ao choque físico.
E
têm o mesmo tamanho que os íons sódio, visto que ambos são metais alcalinos, permitindo sua completa substituição no vidro.

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 68 da FUVEST 2022

1ª fase · Química: Propriedades periódicas

Tabela periódica simplificada apresentando os símbolos dos elementos químicos com os números dos grupos de 1 a 18 e dos períodos de 1 a 7

A produção do vidro tem por base a modificação da estrutura cristalina do quartzo (\ce{SiO2}) por meio do seu aquecimento e da adição de óxidos alcalinos, dentre eles o \ce{Na2O}. Esse processo adiciona cátions sódio à estrutura do quartzo, tornando-a amorfa. Alguns vidros, como os utilizados em telas de smartphones, passam ainda por processo de troca iônica para aumentar a resistência a quedas e riscos. Para isso, o vidro é banhado em uma solução salina contendo íons potássio. Dessa forma, o potássio substitui o sódio na estrutura, sem que o volume do vidro se altere.

Com base nessas informações, é correto afirmar que os íons potássio

A
são maiores do que os íons sódio, dessa forma, a estrutura torna-se mais preenchida e mais resistente ao choque físico.
B
são mais resistentes ao choque físico do que os íons sódio, e esse caráter é conferido ao vidro.
C
são menores do que os íons sódio, tornando a estrutura menos preenchida e o vidro mais flexível.
D
fazem com que a estrutura do vidro deixe de ser amorfa quando substituem os íons sódio, tornando o vidro menos resistente ao choque físico.
E
têm o mesmo tamanho que os íons sódio, visto que ambos são metais alcalinos, permitindo sua completa substituição no vidro.

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

Na tabela periódica, Na e K estão no grupo 1 (metais alcalinos), mas o Na está no 3º período e o K no 4º. O K tem uma camada eletrônica a mais que o Na.

Os dois formam cátions monovalentes, \ce{Na+} e \ce{K+}, ao perder o elétron da camada mais externa. Mesmo assim, o \ce{K+} continua com uma camada a mais que o \ce{Na+}. Dentro de um mesmo grupo, o raio iônico cresce de cima para baixo. Logo:

r(\ce{K+}) > r(\ce{Na+})

Na troca iônica, o volume do vidro não muda. Cada íon pequeno de sódio é trocado por um íon maior de potássio, que ocupa mais espaço no mesmo volume. A estrutura fica mais compactada e preenchida, com as superfícies comprimidas. Isso dificulta a propagação de trincas e riscos e aumenta a resistência a choques.

A estrutura continua amorfa, pois só o cátion é trocado. O tamanho dos íons também não é igual, porque pertencer ao mesmo grupo não implica mesmo raio.

Portanto, o potássio é maior que o sódio, a estrutura fica mais preenchida e o vidro, mais resistente.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

BA resistência vem do maior tamanho do íon, que preenche e comprime a estrutura, e não de uma suposta resistência própria do íon ao choque.
CInverte a relação de tamanho: o K⁺ tem mais camadas e é maior que o Na⁺.
DA troca de cátions não torna a estrutura cristalina; ela segue amorfa, e o vidro fica mais resistente.
EMesmo grupo não significa mesmo tamanho; o raio aumenta ao descer no grupo.

Assunto: Propriedades periódicas.

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