PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 57 do ITA 2023
Texto-base das questões 49 a 60 · 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}\ \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{A}\ \text{s}\ \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{J}\ \text{V}^{-1}\ \text{mol}^{-1}
Carga elementar = 1{,}60 \times 10^{-19}\ \text{C}
Constante dos gases (R) = 8{,}21 \times 10^{-2}\ \text{atm}\ \text{L}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 8{,}31\ \text{J}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 1{,}98\ \text{cal}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1}
Constante de Planck (h) = 6{,}63 \times 10^{-34}\ \text{J}\ \text{s}
Velocidade da luz no vácuo = 3{,}0 \times 10^8\ \text{m}\ \text{s}^{-1}
Número de Euler (e) = 2{,}72
Definições
Pressão: 1\ \text{atm} = 760\ \text{mmHg} = 1{,}01325 \times 10^5\ \text{N}\ \text{m}^{-2} = 1{,}01325\ \text{bar}
Energia: 1\ \text{J} = 1\ \text{N}\ \text{m} = 1\ \text{kg}\ \text{m}^2\ \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}\ \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. [X] = concentração da espécie química X em \text{mol}\ \text{L}^{-1}
\ln \text{X} = 2{,}3 \log \text{X}
Massas Molares
| Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (\text{g}\ \text{mol}^{-1}) | Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (\text{g}\ \text{mol}^{-1}) |
|---|---|---|---|---|---|
| H | 1 | 1,01 | P | 15 | 30,97 |
| Li | 3 | 6,94 | S | 16 | 32,06 |
| B | 5 | 10,81 | Cl | 17 | 35,45 |
| C | 6 | 12,01 | K | 19 | 39,10 |
| N | 7 | 14,01 | Ca | 20 | 40,08 |
| O | 8 | 16,00 | Ga | 31 | 69,72 |
| F | 9 | 19,00 | Se | 34 | 78,96 |
| Na | 11 | 22,99 | Sr | 38 | 87,62 |
| Al | 13 | 26,98 |
Considere que valores maiores de energia de hidratação são observados para íons com menor tamanho e maior carga. Com base nessa informação, são feitas as seguintes comparações entre a energia de hidratação dos pares de íons abaixo.
I. \ce{Li+ > K+}.
II. \ce{B^{3+} > Al^{3+}}.
III. \ce{Sr^{2+} < Ca^{2+}}.
IV. \ce{Ga^{3+} > Ca^{2+}}.
V. \ce{S^{2-} > Se^{2-}}.
Das comparações I a V, acima destacadas, são CORRETAS
- Aapenas I e II.
- Bapenas I, II e IV.
- Capenas II, III e V.
- Dapenas III, IV e V.
- Etodas.
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Resolução comentada
A energia de hidratação (em módulo) cresce com a densidade de carga: quanto menor o raio e maior a carga do íon, mais intensa é a atração íon-dipolo com a água. Vamos comparar cada par.
I. \ce{Li+} e \ce{K+} têm a mesma carga, mas o Li fica acima do K no grupo 1, logo é menor. Então \ce{Li+ > K+}. Correta.
II. \ce{B^{3+}} e \ce{Al^{3+}} têm a mesma carga, e o B está acima do Al no grupo 13, logo é menor. Então \ce{B^{3+} > Al^{3+}}. Correta.
III. \ce{Sr^{2+}} e \ce{Ca^{2+}} têm a mesma carga, e o Sr, mais abaixo no grupo 2, é maior. Ele é hidratado com menos intensidade: \ce{Sr^{2+} < Ca^{2+}}. Correta.
IV. \ce{Ga^{3+}} tem carga +3 e é menor que \ce{Ca^{2+}}. O Ga fica no mesmo período do Ca, porém mais à direita, e tem carga nuclear maior (31 contra 20). Como o Ga tem carga maior e raio menor, \ce{Ga^{3+} > Ca^{2+}}. Correta.
V. \ce{S^{2-}} e \ce{Se^{2-}} têm a mesma carga, e o S está acima do Se no grupo 16, logo é menor. Então \ce{S^{2-} > Se^{2-}}. Correta.
As cinco comparações seguem o critério dado.
Alternativa E.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AOmite as comparações III, IV e V, que também seguem o critério de carga e tamanho.
- BConsidera erradas a III e a V, mas Sr²⁺ é maior que Ca²⁺ e S²⁻ é menor que Se²⁻.
- CDescarta I e IV sem motivo: Li⁺ é menor que K⁺ e Ga³⁺ tem maior carga e menor raio que Ca²⁺.
- DExclui I e II, mas Li⁺ e B³⁺ são menores que K⁺ e Al³⁺, respectivamente.
Assuntos: energia de hidratação, raio iônico, propriedades periódicas.
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Fonte: ITA 2023 · 1ª fase. Prova oficial ↗