Questão 11 (2º semestre · 1º dia · Grupo 1) da 2ª etapa da UFG 2011

Question

A molécula de \ce{H2} é caracterizada pela ligação covalente entre dois átomos de hidrogênio (\ce{H}). O gráfico a seguir apresenta a relação entre a energia de ligação e a distância internuclear dos átomos.

Gráfico de curva de potencial da molécula de H₂ relacionando a energia em kJ·mol⁻¹ à distância internuclear em picômetros (pm). O mínimo da curva situa-se na linha vertical tracejada correspondente a 150 pm com energia de -450 kJ·mol⁻¹. A região à esquerda desse ponto (de 0 a 150 pm) é indicada como "Região A", e a região à direita (de 150 a 600 pm) como "Região B".

Com base na análise do gráfico apresentado,

a) identifique (i) o raio covalente, em metros, e (ii) a energia da ligação molecular. (3,0 pontos)

b) identifique em qual das regiões ocorre atração e repulsão atômica, respectivamente. (2,0 pontos)

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 11 (2º semestre · 1º dia · Grupo 1) da 2ª etapa da UFG 2011

2º semestre · 1º dia · Química: Ligação covalente e estruturas de Lewis

A molécula de \ce{H2} é caracterizada pela ligação covalente entre dois átomos de hidrogênio (\ce{H}). O gráfico a seguir apresenta a relação entre a energia de ligação e a distância internuclear dos átomos.

Gráfico de curva de potencial da molécula de H₂ relacionando a energia em kJ·mol⁻¹ à distância internuclear em picômetros (pm). O mínimo da curva situa-se na linha vertical tracejada correspondente a 150 pm com energia de -450 kJ·mol⁻¹. A região à esquerda desse ponto (de 0 a 150 pm) é indicada como "Região A", e a região à direita (de 150 a 600 pm) como "Região B".

Com base na análise do gráfico apresentado,

a) identifique (i) o raio covalente, em metros, e (ii) a energia da ligação molecular. (3,0 pontos)

b) identifique em qual das regiões ocorre atração e repulsão atômica, respectivamente. (2,0 pontos)

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Resolução comentada

a) A distância internuclear de equilíbrio (a ligação) fica no mínimo da curva de energia potencial: 150\ \text{pm}, com energia de -450\ \text{kJ/mol}.

(i) O raio covalente é a metade da distância entre os núcleos dos dois átomos iguais de H:

r = \frac{150\ \text{pm}}{2} = 75\ \text{pm} = 75\times 10^{-12}\ \text{m} = 7{,}5\times 10^{-11}\ \text{m}

(ii) No mínimo, o sistema está 450\ \text{kJ/mol} mais estável que os átomos isolados (energia \approx 0, distância grande). Essa é a energia liberada na formação da ligação. A energia de ligação é a mesma quantidade, fornecida para rompê-la, em módulo.

Resposta: (i) 7{,}5\times10^{-11}\ \text{m}; (ii) 450\ \text{kJ/mol} (energia liberada na formação, ou absorvida no rompimento, da ligação).

b) Na região B (distâncias maiores que 150\ \text{pm}), a energia diminui à medida que os átomos se aproximam. Isso mostra que predominam as forças de atração entre o núcleo de um átomo e a eletrosfera do outro.

Na região A (distâncias menores que 150\ \text{pm}), a energia sobe rapidamente quando a distância diminui. Isso ocorre porque as repulsões entre os núcleos e entre as eletrosferas passam a predominar. Há, portanto, repulsão.

Resposta: atração na região B; repulsão na região A.

Assunto: Ligação covalente e estruturas de Lewis.

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Questão 11 no caderno Grupo 1 da 2ª etapa da UFG 2011

Fonte: UFG 2ª etapa 2011 · 2º semestre · 1º dia · Grupo 1. Prova oficial ↗