PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 69 do ITA 2021
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 |
Considerando os átomos de F mais afastados um do outro, assinale a opção que apresenta as moléculas na ordem de maior para menor ângulo da ligação \ce{F-Y-F} (\ce{Y} = \ce{S}, \ce{Cl} ou \ce{Xe}).
- A\ce{ClF3}, \ce{SF4}, \ce{XeF3^+}
- B\ce{ClF3}, \ce{XeF3^+}, \ce{SF4}
- C\ce{SF4}, \ce{ClF3}, \ce{XeF3^+}
- D\ce{SF4}, \ce{XeF3^+}, \ce{ClF3}
- E\ce{XeF3^+}, \ce{SF4}, \ce{ClF3}
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Resolução comentada
Pela teoria da repulsão dos pares eletrônicos (VSEPR), a geometria depende das ligações e dos pares de elétrons não ligantes do átomo central. Esses pares livres também provocam desvios dos ângulos ideais.
No \ce{SF4}, o enxofre tem seis elétrons de valência: faz quatro ligações e conserva um par livre. A distribuição eletrônica é bipiramidal trigonal, com o par livre em posição equatorial, e a molécula tem forma de gangorra.
No \ce{ClF3}, o cloro tem sete elétrons de valência: faz três ligações e conserva dois pares livres. No \ce{XeF3^+}, a carga positiva deixa 8-1=7 elétrons para essa mesma contagem. Ambas apresentam dois pares livres equatoriais e forma de T.
Os flúores mais afastados são os das posições axiais. Não basta atribuir 180^\circ a todos: as repulsões distorcem as estruturas. Os maiores ângulos são aproximadamente:
Assim, a ordem decrescente é \ce{ClF3 > SF4 > XeF3^+}. Ter a mesma forma molecular não garante ter o mesmo ângulo de ligação.
Alternativa A.
Por que as outras alternativas estão erradas
- BInverte SF4 e XeF3+, pois o maior ângulo de SF4 é superior ao de XeF3+.
- CInverte ClF3 e SF4, pois o maior ângulo de ClF3 é superior ao de SF4.
- DColoca ClF3 por último, embora essa molécula apresente o maior ângulo.
- EColoca XeF3+ por primeiro e ClF3 por último, invertendo os extremos da ordem correta.
Assuntos: geometria molecular, teoria vsepr, ângulos de ligação.
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Fonte: ITA 2021 · 1ª fase. Prova oficial ↗