Exercícios Química Geral Aula I Prof. Dr. Cleber André Cechinel 1 – Diferencie a nível de quarks, nêutron e próton. 2 – O que são quarks? Quais os tipos existentes? 3 – Represente graficamente os modelos atômicos estudados. 4– O que são pósitrons, mésons e fótons? 5 - O entendimento da estrutura dos átomos não é importante somente como curiosidade, mas também possibilita a produção de novas tecnologias. Um exemplo disso é a descoberta dos raios catódicos, feita pelo físico Willian Crookes enquanto estudava as propriedades da eletricidade. Tal descoberta, além de ter contribuído para um melhor entendimento da constituição da matéria, deu origem aos tubos de imagem de televisores e monitores dos computadores. Alguns grandes cientistas que contribuíram para o entendimento da estrutura do átomo foram: Dalton, Rutherford, Bohr, e Linus Pauling. Com relação à estrutura da matéria, verifique se as afirmações a seguir são verdadeiras (V) ou falsas (F): I. Ao passar entre duas placas eletricamente carregadas, uma positivamente e outra negativamente, as partículas alfa desviam-se para o lado da placa negativa. II. O átomo é a menor partícula que constitui a matéria. III. Cada tipo de elemento químico é caracterizado por um determinado número de massa. IV. O modelo atômico que representa o comportamento do elétron é o modelo de Rutherford-Bohr.

6 - O conhecimento sobre estrutura atômica evoluiu à medida que determinados fatos experimentais foram sendo observados, gerando a necessidade de proposição de modelos atômicos com características que os explicassem. Relacione corretamente os fatos observados com as características do modelo apresentado:

Fatos observados Características do modelo atômico I. Investigações sobre a natureza elétrica da matéria e descargas elétricas em tubos de gases rarefeitos.

( ) Átomos maciços, indivisíveis e indestrutíveis.

II. Determinação das leis ponderais das combinações químicas.

( ) Átomos com núcleo denso e positivo, rodeado pelos elétrons negativos.

III. Análise dos espectros atômicos (emissão de luz com cores características para cada elemento).

( ) Átomos com uma esfera positiva, onde estão distribuídas, uniformemente, as partículas negativas.

IV. Estudo sobre radioatividade e dispersão de partículas alfa.

( ) Átomos com elétrons, movimentando-se ao redor do núcleo em trajetórias circulares -- denominadas ‘níveis’ --, com valor determinado de energia.

7 - Uma moda atual entre as crianças é colecionar figurinhas que brilham no escuro. Essas figuras apresentam em sua constituição a substância sulfeto de zinco. O fenômeno ocorre porque alguns elétrons que compõem os átomos dessa substância absorvem energia luminosa e saltam para níveis de energia mais externos. No escuro, esses elétrons retomam aos seus níveis de origem, liberando energia luminosa e fazendo a figurinha brilhar. Essa característica pode ser explicada considerando o modelo atômico proposto por: a) Dalton. b) Thomson. c) Lavoisier. d) Rutherford. e) Bohr. 8 - Ao longo da história da ciência, diversos modelos atômicos foram propostos. Com relação ao modelo atômico de Rutherford, podemos afirmar que: a) foi baseado em experimentos com eletrólise de soluções de sais de ouro. b) é um modelo nuclear que mostra o fato de a matéria ter sua massa concentrada em um pequeno núcleo. c) é um modelo que apresenta a matéria como sendo constituída por elétrons (partículas de carga negativa) em contato direto com prótons (partículas de carga positiva). d) não dá qualquer informação sobre a existência de nêutrons. e) foi deduzido a partir de experimentos de bombardeio de finas lâminas de um metal por partículas α. 9 - Luz fornecida por uma lâmpada de vapor de sódio utilizada em iluminação pública é resultado de: a) transição de elétrons de um dado nível de energia para um outro de maior energia. b) remoção de elétrons de um átomo para formar cátions. c) transição de elétrons de um nível de energia mais alto para um mais baixo. d) adição de elétrons e átomos para formação de ânions. e) combinação de átomos para formar moléculas.

10 - Duas ondas eletromagnéticas são representadas abaixo. (a) Qual onda tem maior frequência? (b) Se uma onda representa a luz visível e a outra, a radiação infravermelho, qual é uma e qual é a outra. (c) Se uma das ondas representa a luz azul e a outra, a vermelha, qual seria qual?

11 - A luz amarela emitida por uma lâmpada de vapor de sódio, tem comprimento de onda de 589 nm. Qual é a frequência dessa radiação? 12 - Um laser usado em cirurgia de olhos, produz radiação com comprimento de onda de 640 nm. Calcule a frequência dessa radiação? 13 - Calcule a energia de um fóton amarelo cujo comprimento de onda é 589 nm. 14 - Como a existência de um espectro de linhas favorece o modelo atômico de Bohr?

15 - Nos termos da teoria da estrutura do átomo de Bohr, por que os elétrons não se movem em espiral para dentro do núcleo? 16 - Relate uma falha séria inerente à teoria de Bohr. 17 - Quando um ou mais elétrons são removidos de um átomo, a partícula resultante é um íon positivo. Explique. 18 - Que afirmação, dentre as seguintes, melhor se adapta a explicação do efeito fotoelétrico proposto por Einstein? a) A luz é radiação eletromagnética. b) A intensidade de um feixe luminoso esta relacionada à sua freqüência. c) A luz pode ser imaginada como constituída por partículas sem massa cuja energia e dada pela equação de Planck, E = hν.

Respostas 1 –

2 – Até um tempo atrás se acreditava que a matéria era composta principalmente por prótons, nêutrons e elétrons. Mas com os estudos mais recentes sobre as radiações nucleares e de choques entre partículas revelaram diversos novos componentes da matéria. A massa de um elétron é bem inferior às massas dos prótons e dos nêutrons. E foi exatamente este fator que fez com que os estudiosos suspeitassem que essas partículas nucleares fossem compostas por outras. A partir de diversas análises foi sugerido que o núcleo seria composto por Quarks. Os Quarks nunca são detectados separadamente, e sim sempre em grupos de três. O Quark é um dos dois elementos básicos que formam a matéria e é a única das partículas que interage através de todas as quatro forças fundamentais.

3 –

4 – Pósitron O pósitron é um elétron positivo, isto é, tem a mesma massa que o elétron, e carga elétrica de mesmo valor absoluto, mas, positiva. Por causa disso, foi proposto que se desse o nome de negatron ao elétron; mas esse nome é pouco usado. Tendo carga elétrica é desviado em campos elétricos e magnéticos; e como sua carga é positiva ele é desviado sempre em sentido oposto ao do elétron. O pósitron é uma partícula que é criada e destruída constantemente nos átomos. Tem vida muito curta: da ordem de milionésimos de segundo. Por isso a sua observação é muito difícil. Méson São formados por uma associação de quarks e antiquarks. Encontrados no núcleo atômico como transportadoras das forças que ligam os nêutrons e prótons. São instáveis com meia vida muito curta variando de 10-23 até 10-8 s. Fóton Em 1905, Einstein, estudando certos fenômenos em que intervém a luz, concluiu que para explicá-los não basta considerar a luz como ondas eletromagnéticas. Além disso é preciso admitir que essas ondas eletromagnéticas se propaguem por grupos, isto é, por pacotes. Esses pacotes de onda se comportam como se fossem partículas materiais. São chamados fótons. 5 – V, F, F e F 6 - II, I, IV e III 7 - e 8 - F, V, F, V e V 9 - c

10 –

a) b b) Infravermelho (a) e visível (b) c) Vermelha (a) e azul (b)

11 - ν = 5,09 x 1014 s-1 12 – ν = 4,68 x 1014 s-1 13 – E= 2,03 x 105 J/mol 14 – O modelo atômico de Bohr fornece a equação que prevê corretamente os comprimentos de onda emitidos pelo átomo de hidrogênio.

15 – Pode ser explicado pela alta velocidade de translação do elétron em torno do núcleo. Essa velocidade ocasiona a força centrífuga, que tende a afastar o elétron do núcleo, mas o elétron não vai embora porque a atração eletromagnética entre ele e o núcleo não deixa. A órbita dele é um balanceamento entre a força centrífuga de seu giro em torno no núcleo, e a força eletromagnética entre ele e o núcleo. 16 –

a) funcionava somente para átomos com um elétron “hidrogenóides”. b) Não conseguia calcular as intensidades ou estrutura fina das linhas espectrais

(por exemplo, quando os átomos eram colocados em campos magnéticos). c) Não conseguia explicar a ligação dos átomos para formar moléculas.

17 –

18 - c