Química Avançada 2015 - Discursiva 6

RKA1JV Um aluno aprendeu que um composto iônico tem caráter covalente quando um cátion tem efeito polarizante em um ânion grande. Do que eles estão falando aqui? Eu vou desenhar um cátion, eu vou fazer aqui do lado, vou desenhar um cátion, vamos ver aqui, vou fazer em rosa o núcleo do cátion. Vou fazer a nuvem eletrônica dele, vou fazer em uma outra cor também, vou fazer em verde, tenho aqui a nuvem eletrônica do meu cátion e eu vou marcar aqui que ele é positivo. Aqui eu tenho meu cátion. Do lado do cátion, vou fazer o meu ânion, que vai ser um ânion grande, novamente vou fazer o núcleo em rosa e eu vou fazer também em verde a nuvem eletrônica. Aqui eu tenho o meu cátion, obviamente, estou fazendo meu ânion maior do que o meu cátion. Só marcando aqui, que esse aqui é o meu ânion. Ele vai ser negativo, e ele fala aqui de caráter covalente, lembre-se que as ligações covalentes são elétrons sendo compartilhados. Vamos voltar para o nosso enunciado. Como resultado, o aluno hipotetizou que sais compostos por cátions pequenos e ânions grandes devem ter baixos pontos de fusão. Como a gente pode imaginar isso? Imagine que aqui eu tenho alguns elétrons, que estou marcando aqui em preto, imagine que eu tenha alguns elétrons. Esses elétrons vão querer ficar bem longe dos seus coleguinhas negativos, então, eles vão querer ficar mais perto dos cátions, e eles vão começar a ter esse caráter covalente, eu vou ter uma concentração de elétrons aqui. Quanto mais compartilhamento a gente tiver entre esses dois, mais efeito polarizante a gente vai ter, ou seja, a gente vai ter mais cargas nessa região que a gente tem aqui. Eu vou marcar aqui "+", só para representar isso que eu disse. Voltando aqui, como resultado, o aluno hipotetizou que sais compostos por cátions pequenos e ânions grandes devem ter baixos ponto de fusão. Isso quer dizer que a gente não precisa de muita energia para quebrá-los. Vamos ver a letra A. Selecione 2 compostos da tabela e explique como os dados suportam a hipótese do aluno. Vamos conferir aqui a nossa tabela, vamos imaginar que todos esses compostos que a gente tem aqui fossem se desassociar ou seja, se você pensasse em quem seriam seus cátions, e em quem seriam os seus ânions. Vamos ver o que a gente teria, vou marcar aqui do lado, vou fazer aqui os meus cátions, aqui eu tenho os meus cátions, e vou fazer uma tabelinha mais ou menos assim. Aqui eu vou fazer os meus ânions. Vou marcar os dois de cores diferentes. Vou começar com meus cátions, eu vou marcá-los em rosa. Aqui, a gente teria, desse nosso primeiro composto, a gente teria o lítio, Li⁺, aqui a gente teria Na⁺ e a gente ainda teria potássio. Aqui, K⁺. Pronto, a gente já identificou todos os nossos cátions. Agora, vamos ver os nossos ânions, eu vou marcar em preto os ânions. Aqui, eu teria Li⁺, aqui eu só tenho flúor e iodo, então, vou marcar F⁻ e I⁻, vou marcar minha tabela assim. Pronto, já identifiquei quem são os meus cátions e quem são os meus ânions aqui. Agora, a gente tem que pensar qual deles é o menor e qual deles é o maior. Para fazer isso, a gente vai usar a nossa tabela periódica. Aqui embaixo, eu marquei aqui, eu peguei uma tabela periódica. Vamos encontrar o lítio, o sódio e o potássio. Eles vão estar no grupo 1, lítio, sódio e potássio, um embaixo do outro. No geral, quando a gente desce uma coluna na nossa tabela periódica, a gente aumenta, a gente vai adicionando camadas, portanto, nosso tamanho vai aumentar. Quando eu venho nessa direção na tabela periódica, eu estou aumentando o tamanho. Vou marcar aqui também com a flecha, aumenta de tamanho. Levando isso em conta, o lítio é o menor, ele é menor em relação ao potássio, e o potássio vai ser o maior desses três que a gente tem aqui. Voltando lá para cima, eu tenho aqui que o lítio vai ser o menor, vou marcar com uma outra cor, vou marcar em azul. Tenho aqui que ele vai ser o menor e o potássio vai ser o maior. Agora, vamos olhar os nossos ânions, vamos voltar aqui para baixo. A gente tem de ânions o flúor e o iodo e eles vão estar aqui no grupo 17. Olhando aqui, o iodo vai estar mais embaixo em relação ao flúor, então, o iodo vai ser maior do que o flúor porque ele vai ter mais camadas. Vamos marcar isso lá em cima também. Tenho que o flúor é menor, o flúor é menor e o iodo é maior. Vamos olhar aqui, a gente tem o iodeto de lítio, eu tenho um cátion pequeno e eu tenho um ânion grande aqui nesse caso. Esse é um bom exemplo do que essa questão diz para a gente, a gente pode ver que ele tem um menor ponto de fusão na tabela, ele tem um ponto de fusão de 449 graus Celsius. E agora que a gente tem esse exemplo, vamos pensar em uma outra coisa, vamos pensar em um cátion grande e no ânion pequeno. Eu vou usar o exemplo do fluoreto de sódio aqui nesse caso. Perceba que ele tem o nosso maior ponto de fusão da tabela, o ponto de fusão dele é 993 graus Celsius. Vamos comparar esses dois, eu vou marcar aqui, vamos começar a responder a nossa questão "A", vou marcar aqui questão "A". A gente tem que comparar o iodeto de lítio, que tem um cátion pequeno, e ânion grande, vou marcar aqui, mais um ânion grande, e isso eu tenho que comparar ao fluoreto de sódio, NaF, que tem ou que é formado por um cátion grande, mais um ânion pequeno. E nós podemos ver que os seus pontos de fusão são consistentes com a hipótese. Vou marcar aqui os pontos de fusão. Pontos de fusão são consistentes com a hipótese. Você poderia marcar aqui os pontos de fusão que ele tem ali na tabela, mas aqui eu resolvi não colocar, se você quiser pode colocar. Só completando aqui, o ponto de fusão do iodeto de lítio é menor que o ponto de fusão do fluoreto de sódio, NaF. Esses são dois bons exemplos para resolver essa questão, para gente responder a essa questão. A gente tem o menor e o maior ponto de fusão, e isso parece ser bem consistente com a hipótese que foi proposta pelo aluno. Agora, a gente vai fazer a parte "B" da nossa questão. Identifique um composto da tabela que pode ser dissolvido em água para produzir uma solução básica. Escreva a equação iônica líquida para a reação que faz a solução se tornar básica. Vamos pensar como a gente forma uma solução básica. Vou pegar aqui, vamos fazer isso em uma outra cor, eu vou fazer em roxo. Aqui a parte "B" da nossa questão. Naturalmente, a gente teria que arrancar hidrogênio de uma molécula de água para a gente formar hidróxido, para a gente ter uma uma solução básica. A gente tem alguns candidatos na nossa tabela que poderiam fazer isso, a gente tem halogênios como o flúor e como o iodo. A coisa mais importante para reconhecer aqui é que o ácido iodídrico, vou marcar aqui que é o HI, o ácido iodídrico é um ácido forte. Vou marcar aqui que ele é um ácido forte. Além disso, eu tenho que o HF, usando o exemplo dos dois halogênios que eu falei, com flúor e iodo, O HF é um ácido mais fraco, vou marcar aqui que é um ácido mais fraco. Um ácido forte como o HI não vai ser muito bom em prender os seus hidrogênios, como é um ácido forte, ele quer dar esses hidrogênios. Sendo assim, o iodo não é um bom candidato aqui. Agora, vamos pensar no flúor. Ele parece ser um candidato interessante, a gente vai pegar o fluoreto de lítio ou fluoreto de sódio, você pode usar qualquer um desses dois exemplos. Eu aqui, nesse caso, selecionei o NaF, vou marcar aqui que selecionei NaF para fazer essa questão, vou marcar nessa caixinha. Vamos primeiro fazer a equação iônica. Se a gente dissolve isso em água, vou fazer aqui em preto, se a gente dissolve isso aqui em água, a gente tem Na⁺ em meio aquoso, a gente tem mais um íon de flúor, então F⁻, também em meio aquoso, e eu tenho mais H₂O. Colocando isso aqui em equilíbrio, a gente formaria HF em meio aquoso, a gente teria a formação de íon hidróxido, que é OH⁻, também em meio aquoso, e a gente ainda teria sobrando o nosso íon de sódio Na⁺ aquoso. Você tem esse hidróxido se formando aqui, esse hidróxido torna a sua solução básica. Se a gente estivesse usando o iodo, a reação estaria vindo nessa direção aqui, a gente não teria um equilíbrio. Esse ácido iria querer se livrar daqueles hidrogênios que a gente tinha. Como a gente escolheu o HF, se a gente for escrever a nossa equação iônica líquida, a gente só precisa cancelar o que a gente tem tanto do lado dos nossos produtos quanto do lado dos nossos reagentes. Se a gente fizer isso, vamos ver, se a gente tem aqui esses íons de sódio, ficaria assim, vamos reescrever isso aqui de novo, vou fazer aqui, vou fazer em azul só para se destacar. A gente teria F⁻ em meio aquoso mais H₂O, isso aqui em equilíbrio, a gente formaria HF em meio aquoso mais OH⁻ em meio aquoso. Essa seria a nossa equação iônica líquida que a nossa questão pediu para que a gente escrevesse.