PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 13 (1º semestre · 1º dia · Grupo 1) da 2ª etapa da UFG 2011
O elemento químico hidrogênio é bastante reativo e forma hidretos com vários outros elementos da Tabela Periódica. Na tabela abaixo estão listados os valores dos pontos de ebulição de alguns desses hidretos.
| Composto | Ponto de Ebulição (°C) |
|---|---|
| \ce{CH4} | -161{,}6 |
| \ce{SiH4} | -112{,}0 |
| \ce{GeH4} | -88{,}0 |
| \ce{H2S} | -60{,}7 |
| \ce{SnH4} | -52{,}0 |
| \ce{H2Se} | -41{,}5 |
| \ce{H2Te} | -1{,}8 |
| \ce{H2O} | +100{,}0 |
De acordo com os valores apresentados na tabela,
a) esboce um gráfico contendo a correlação entre temperatura de ebulição dos hidretos e período do átomo central, para as diferentes famílias dos elementos que compõem esses hidretos (Tabela Periódica na contracapa da prova). (3,0 pontos)
b) explique por que os pontos de ebulição dos hidretos formados a partir dos elementos do grupo 14 são menores do que os pontos de ebulição dos hidretos formados a partir dos elementos do grupo 16. (2,0 pontos)
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Resolução comentada
Resolução comentada
a) Primeiro é preciso identificar o período do átomo central de cada hidreto. O grupo 14 é formado por C (2º período), Si (3º), Ge (4º) e Sn (5º). O grupo 16 é formado por O (2º período), S (3º), Se (4º) e Te (5º).
No gráfico, o eixo x é o período do átomo central (2, 3, 4 e 5) e o eixo y é a temperatura de ebulição (°C). Cada família gera uma curva, com os pontos abaixo:
| Período | Grupo 14 | Grupo 16 |
|---|---|---|
| 2 | \ce{CH4}: -161{,}6 | \ce{H2O}: +100{,}0 |
| 3 | \ce{SiH4}: -112{,}0 | \ce{H2S}: -60{,}7 |
| 4 | \ce{GeH4}: -88{,}0 | \ce{H2Se}: -41{,}5 |
| 5 | \ce{SnH4}: -52{,}0 | \ce{H2Te}: -1{,}8 |
O grupo 14 dá uma curva crescente e suave, de -161{,}6 a -52{,}0 °C, situada toda na parte inferior do gráfico. O grupo 16 dá uma curva acima da primeira. Ela começa em +100 °C no 2º período, cai bruscamente para -60{,}7 °C no 3º e depois volta a crescer até -1{,}8 °C no 5º. Assim, o \ce{H2O} aparece como ponto anômalo, muito acima da tendência dos demais hidretos do grupo 16.
Resposta: gráfico com duas curvas. O grupo 14 cresce continuamente com o período. O grupo 16 tem um máximo anômalo no \ce{H2O} (2º período) e depois cresce de \ce{H2S} a \ce{H2Te}.
b) O ponto de ebulição depende da intensidade das forças intermoleculares.
Os hidretos do grupo 14 (\ce{CH4}, \ce{SiH4} etc.) têm geometria tetraédrica. Os dipolos das ligações se anulam, então as moléculas são apolares. Entre elas atuam só forças de dispersão de London, que são fracas.
Os hidretos do grupo 16 têm geometria angular. Os dipolos não se anulam, então as moléculas são polares e têm interações dipolo permanente–dipolo permanente, além das forças de London. Isso exige mais energia para separar as moléculas.
No caso da água, o oxigênio é muito eletronegativo e pequeno, e o hidrogênio está ligado a ele. Isso permite ligações de hidrogênio, que são muito mais fortes. Por isso o \ce{H2O} tem ponto de ebulição de +100 °C.
Resposta: os hidretos do grupo 14 são apolares (tetraédricos) e têm só forças de London. Os do grupo 16 são polares (angulares), com dipolo–dipolo, e o \ce{H2O} ainda faz ligações de hidrogênio. Por isso os pontos de ebulição do grupo 16 são maiores.
Assunto: Forças intermoleculares.
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Fonte: UFG 2ª etapa 2011 · 1º semestre · 1º dia · Grupo 1. Prova oficial ↗