PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 13 (2º semestre · 1º dia · Grupo 1) da 2ª etapa da UFG 2010
A frequência de vibração de uma esfera ligada a uma parede por meio de uma mola é proporcional à razão entre a constante de força da mola e a massa da esfera. Esse modelo pode ser utilizado para explicar a força da ligação química de moléculas diatômicas.
Considere a molécula de \ce{HBr} e admita que o átomo de bromo está parado em relação ao átomo de hidrogênio. Quando o átomo de hidrogênio é substituído pelo deutério, o que acontece com
a) a frequência de vibração? (2,0 pontos)
b) a acidez da molécula em meio aquoso? (3,0 pontos)
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Resolução comentada
Resolução comentada
a)
O deutério é um isótopo do hidrogênio cuja massa é aproximadamente duas vezes maior que a do hidrogênio comum. Assim, mantendo o bromo parado, a substituição aumenta a massa do átomo que vibra.
A constante de força da ligação permanece praticamente igual, pois a substituição isotópica não modifica a configuração eletrônica dos átomos. No modelo massa–mola, uma massa maior oscila mais lentamente sob a mesma força restauradora: o período aumenta e a frequência diminui.
A frequência de vibração diminui.
b)
A substituição do hidrogênio pelo deutério mantém o número atômico e a configuração eletrônica. Portanto, não modifica significativamente as características eletrônicas da ligação nem a estabilidade do ânion \ce{Br-} formado na ionização.
Em água, tanto o \ce{HBr} quanto o \ce{DBr} comportam-se como ácidos fortes, sofrendo ionização praticamente completa. A menor frequência de vibração, causada pelo aumento da massa, não significa, por si só, uma mudança na constante de força da ligação ou na acidez.
Assim, desprezando pequenos efeitos isotópicos, a acidez em meio aquoso permanece praticamente inalterada.
Assuntos: Ácidos e bases, Ligação covalente e estruturas de Lewis.
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Fonte: UFG 2ª etapa 2010 · 2º semestre · 1º dia · Grupo 1. Prova oficial ↗