PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 60 do ITA 2021

1ª fase · Química

Texto-base das questões 56 a 70 · 1ª fase

Constantes

Constante de Avogadro (\text{N}_\text{A}) = 6{,}02 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}
Constante de Faraday (F) = 9{,}65 \times 10^4\ \text{C}\cdot\text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{A}\cdot\text{s}\cdot\text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{J}\cdot\text{V}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}
Carga elementar = 1{,}60 \times 10^{-19}\ \text{C}
Constante dos gases (R) = 8{,}21 \times 10^{-2}\ \text{atm}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 8{,}31\ \text{J}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 1{,}98\ \text{cal}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}
Constante de Planck (h) = 6{,}63 \times 10^{-34}\ \text{J}\cdot\text{s}
Velocidade da luz no vácuo = 3{,}0 \times 10^8\ \text{m}\cdot\text{s}^{-1}
Número de Euler (e) = 2{,}72

Definições

Pressão: 1\ \text{atm} = 760\ \text{mmHg} = 1{,}01325 \times 10^5\ \text{N}\cdot\text{m}^{-2} = 1{,}01325\ \text{bar}
Energia: 1\ \text{J} = 1\ \text{N}\cdot\text{m} = 1\ \text{kg}\cdot\text{m}^2\cdot\text{s}^{-2} = 6{,}24 \times 10^{18}\ \text{eV}
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0\ ^\circ\text{C} e 1\ \text{atm}
Condições ambientes: 25\ ^\circ\text{C} e 1\ \text{atm}
Condições padrão: 1\ \text{bar}; concentração das soluções = 1\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = sólido. (\ell) = líquido. (g) = gás. (aq) = aquoso. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias.
u.m.a. = unidade de massa atômica. [\text{X}] = concentração da espécie química \text{X} em \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}
\ln \text{X} = 2{,}3 \log \text{X}
EPH = eletrodo padrão de hidrogênio

Massas Molares

Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}) Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (\text{g}\cdot\text{mol}^{-1})
H 1 1,01 K 19 39,10
C 6 12,01 Ca 20 40,08
N 7 14,01 Cr 24 52,00
O 8 16,00 Mn 25 54,94
F 9 19,00 Fe 26 55,85
Na 11 22,99 Ga 31 69,72
Al 13 26,98 Br 35 79,90
S 16 32,06 Xe 54 131,29
Cl 17 35,45 Ce 58 140,12
Ar 18 39,95 Pb 82 207,19

Considere as seguintes proposições sobre ligações químicas:

I. O comprimento de ligação e a energia de ligação são influenciados pela multiplicidade da ligação, pela ressonância e pelo raio atômico.

II. Cargas formais consideram ligações químicas perfeitamente covalentes ao assumir que os elétrons são igualmente compartilhados.

III. O poder de polarização de um cátion é maior quanto maiores forem o seu volume e a sua carga. A interação deste cátion com um ânion altamente polarizável tende a apresentar um maior caráter covalente.

IV. Na ressonância há uma diminuição da energia em função da contribuição de estruturas que possuem a mesma geometria, porém com diferentes arranjos dos elétrons.

Das afirmações acima, está(ão) ERRADA(S) apenas

  1. A
    I.
  2. B
    I e II.
  3. C
    II e IV.
  4. D
    III.
  5. E
    III e IV.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

Vamos avaliar cada proposição.

I (correta). Quanto maior a multiplicidade da ligação (simples, dupla, tripla), menor o comprimento e maior a energia. A ressonância deixa a ligação com caráter intermediário entre simples e dupla, o que altera comprimento e energia. O raio atômico também importa: átomos maiores formam ligações mais longas e mais fracas.

II (correta). A carga formal é calculada dividindo igualmente os elétrons de cada ligação entre os dois átomos, ou seja, tratando a ligação como perfeitamente covalente.

III (errada). Pelas regras de Fajans, o poder de polarização do cátion aumenta com a carga maior e o volume menor, porque assim a densidade de carga é alta. O enunciado diz "quanto maiores o volume", o que é falso. A segunda frase, sobre o ânion muito polarizável aumentar o caráter covalente, está certa, mas a primeira já torna a afirmação errada.

IV (correta). O híbrido de ressonância é mais estável (menor energia) do que qualquer estrutura contribuinte isolada. As estruturas contribuintes têm os mesmos núcleos nas mesmas posições (mesma geometria) e diferem só na distribuição dos elétrons.

Logo, só a III está errada.

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa E engana quem não percebe que a IV está correta; a pegadinha da III é a troca de "menor volume" por "maior volume" do cátion, escondida numa frase com o resto certo.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AA afirmação I é correta: multiplicidade, ressonância e raio atômico afetam comprimento e energia de ligação.
  • BI e II são corretas; a carga formal de fato assume compartilhamento igual dos elétrons.
  • CII e IV são corretas; a ressonância estabiliza a molécula com estruturas de mesma geometria.
  • EA IV é correta; só a III erra, ao dizer que o poder de polarização cresce com o volume do cátion.

Assuntos: ligações químicas, regras de Fajans, ressonância.

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Fonte: ITA 2021 · 1ª fase. Prova oficial ↗