Enunciado
Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 1.1 - Ex. 131
131. Os métodos da química verde, que usam reagentes não tóxicos, estão substituindo o cloro elementar no tratamento da polpa de papel. O cloro causa problemas porque é um oxidante muito forte que reage com compostos orgânicos para formar subprodutos tóxicos como furano e dioxinas.
(a) Escrevaa configuração eletrônica de um átomo de cloro no estado fundamental. Quantos elétrons desemparelhados ocorrem no átomo? Escreva a configuração eletrônica esperada para o íon cloreto. A configuração eletrônica do íon cloreto é idêntica ao átomo neutro de que outro elemento?
(b) Quando um átomo de cloro é excitado por calor ou luz, um de seus elétrons de valência é promovido a um nível mais alto de energia. Prediga a configuração eletrônica mais provável do estado excitado de energia mais baixa do átomo de cloro.
(c) Estime o comprimento de onda (em nm) da energia que deve ser absorvida para que o elétron atinja o estado excitado da parte (b). Para isso, use a EQ. 20 e tome a carga nuclear efetica da Fig.1.45.
(d) Qual é o valor da energia necessária na parte (c) em quilojoules por mol e em elétron-volts?
(e) A proprocao de 37Cl em uma amostra típica é 75,77%, o resto sendo 35Cl. Qual seria a massa molar de uma amostra de átomos de cloro se a proprocao de 37Cl fosse reduzida à metade? A massa de um átomo de 35Cl é 5,807x10-23g e a do átomo de 37Cl é 6,139x10-23g.
(f) Quais são os números de oxidação do cloro nos alvejantes ClO2 e NaClO?
(g) Quais são os números de oxidação do cloro nos agentes de oxidação KClO3 e NaClO4?
(h) Escreva os nomes dos compostos das partes (f) e (g).
Passo 1
Letra (a)
O número atômico do cloro é 17. A configuração eletrônica do estado fundamental é :
O orbital p possui 3 sub-orbitais e cada orbital acomoda dois elétrons.
Portanto, o orbital p acomoda 6 elétrons.
Na configuração, todos os orbitais foram completamente preenchidos, mas existem 5 elétrons em 3p.
Portanto, o número de elétrons não emparelhados é 1.
O íon cloreto possui 18 elétrons.
Portanto, a configuração eletrônica do íon cloreto é
O átomo neutro que tem 18 elétrons é argônio Ar.
Portanto, a configuração eletrônica do íon cloreto e do argônio é a mesma.
Passo 2
Letra (b)
A configuração eletrônica do estado fundamental do cloro é .
O nível de energia mais alto nessa configuração eletrônica é 3p.
O próximo nível de energia mais alto para o nível 3p é o nível 3d.
Portanto, os elétrons no nível 3p de energia promoverão para o nível 3d quando estiverem excitados.
Portanto, a menor configuração possível de elétrons no estado excitdado de cloro é a seguinte:
Passo 3
Letra (c)
Primeiro calcule a energiaa absorvida pelo elétrons usando a seguinte equação:
Aqui, En é a energia absorvida pelo elétron para excitar o enésimo nível de energia, Zeff é a carga nuclear efetiva, h e R são constantes definidas. A carga nuclear efetiva do cloro é 6 ( no gráfico). Substituindo valores na equação :
Portanto, a energia absorvida é
Calcule o comprimento de onda usando a seguinte equação:
Portanto,
Portanto, o comprimento de onda é .
Passo 4
Letra (d)
A energia absorvida é
Converta o joule de energia em quilojoule.
Converta a energia em elétron-volts.
Passo 5
Letra (e)
Use a seguinte fórmula para calcular a massa molar:
Portanto, a massa molar do cloro é
Passo 6
Letra (f)
O estado de oxidação do cloro neste caso é +4.
O número de oxidação do cloro em NaClO é +1.
Passo 7
Letra (g)
O número de oxidação do cloro em KClO3 é +5
O número de oxidação do cloro em NaClO4 é +7
Passo 8
Letra (h)
O nome do composto ClO2 é clorito.
O nome do composto NaClO é hipoclorito de sódio.
O nome do composto KClO3 é clorato de potássio.
O nome do composto NaClO4 é perclorato de sódio.
Resposta
- Resposta no passo 1
- Resposta no passo 6
- Idem passo 7
- Resposta no passo 8