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Questões Sobre Modelos atômicos - Química - 1º ano do ensino médio

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1) Em 2013 comemora-se o centenário do modelo atômico proposto pelo físico dinamarquês Niels Bohr para o átomo de hidrogênio, o qual incorporou o conceito de quantização da energia, possibilitando a explicação de algumas propriedades observadas experimentalmente. Embora o modelo atômico atual seja diferente, em muitos aspectos, daquele proposto por Bohr, a incorporação do conceito de quantização foi fundamental para o seu desenvolvimento. Com respeito ao modelo atômico para o átomo de hidrogênio proposto por Bohr em 1913, é correto afirmar que:

  • A) o espectro de emissão do átomo de H é explicado por meio da emissão de energia pelo elétron em seu movimento dentro de cada órbita estável ao redor do núcleo do átomo.
  • B) o movimento do elétron ao redor do núcleo do átomo é descrito por meio de níveis e subníveis eletrônicos.
  • C) o elétron se move com velocidade constante em cada uma das órbitas circulares permitidas ao redor do núcleo do átomo.
  • D) a regra do octeto é um dos conceitos fundamentais para ocupação, pelo elétron, das órbitas ao redor do núcleo do átomo.
  • E) a velocidade do elétron é variável em seu movimento em uma órbita elíptica ao redor do núcleo do átomo.
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A alternativa correta é letra C

Segundo os postulados de Bohr: (1) a emissão de energia ocorre quando o elétron se move de uma órbita de energia maior para uma outra órbita de energia menor; (2) estando em uma órbita, o elétron se movimenta com energia constante e, assim sendo, não há alteração da velocidade; e (3) o elétron se move em uma órbita circular. Portanto, a resposta correta é a alternativa C.
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2) No metabolismo, ocorre a formação de espécies denominadas “radicais livres”, que são caracterizadas por apresentarem elétrons desemparelhados em sua estrutura. Embora sejam geralmente considerados maléficos ao organismo, muitos radicais livres são essenciais para o seu funcionamento adequado. 

Considere os seguintes números de elétrons na camada de valência: H=1; C=4; N=5; O=6 e responda. Dentre as espécies químicas NO, OH e CO2, presentes no organismo, pode-se dizer que são “radicais livres”:
 
  • A) NO, apenas.
  • B) OH, apenas.
  • C) CO2, apenas.
  • D) NO e OH, apenas.
  • E) OH e CO2, apenas.
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A alternativa correta é letra A

Para essa questão precisamos nos lembrar da teoria de octeto e fazer a distribuição eletrônica de cada molécula:
 
O Nitrogênio tem 5 elétrons na sua camada de valência, precisa de 3 para completar seu octeto. O oxigênio tem 6 elétrons em sua camada de valência, precisa de mais 2 para completar seu octeto. Numa ligação química molecular como essa, cada uma pode compartilhar 2 elétrons de cada vez. Assim o Nitrogênio fica com 1 elétron desemparelhado sobre ele, sendo portanto um "radical livre"
As duas outras moléculas citadas não possuem elétrons desemparelhados
 

3) Os seres vivos produzem uma série de substâncias que são utilizadas na síntese de outras, com função biológica bem definida. Assim, no estudo das reações complexas que ocorrem em um organismo vivo, normalmente é necessário conhecer a estrutura de substâncias intermediárias. O mesmo princípio é utilizado pelos químicos para monitorar diversas outras reações, como na síntese de fármacos, antibióticos, defensivos agrícolas, combustíveis etc. Nesses casos, podem-se utilizar marcadores isotópicos, como o 13C cuja distribuição na natureza é de apenas 1,1%. A tabela apresenta as quatro possíveis estruturas isotopométricas (isômeros contendo 13C) do etanol e respectivas distribuições naturais.

Os seres vivos produzem uma série de substâncias que são utilizadas na síntese de outras, com função biológica bem definida. Assim, no estudo das reações complexas que ocorrem em um organismo vivo, normalmente é necessário conhecer a estrutura de substâncias intermediárias. O mesmo princípio é utilizado pelos químicos para monitorar diversas outras reações, como na síntese de fármacos, antibióticos, defensivos agrícolas, combustíveis etc. Nesses casos, podem-se utilizar marcadores isotópicos, como o 13C cuja distribuição na natureza é de apenas 1,1%. A tabela apresenta as quatro possíveis estruturas isotopométricas (isômeros contendo 13C) do etanol e respectivas distribuições naturais.
 
 
A partir dos dados da tabela, e considerando a reação de combustão completa do etanol combustível, é correto afirmar que é possível detectar no escapamento de um carro
  • A) 1,1% de 13CO2 em relação ao total de CO2.
  • B) 1,08% de 13CO2 em relação ao total de CO2.
  • C) 2,17% de 13CO2 em relação ao total de CO2.
  • D) 0,0% de 13CO2, pois 13C é consumido na queima do combustível.
  • E) 100% de 13CO2, pois a combustão do etanol é completa.
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A alternativa correta é letra A

A reação que ocorre é
C2H6O + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O
Como, na natureza, a distribuição do isótopo 13C é de 1,1%, espera-se que dentre o total de CO2 gerado, 1,1% dos carbonos seja do isótopo 13C.
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4) Leia o texto a seguir:

[…] Baby, bye bye
Abraços na mãe e no pai
Eu acho que vou desligar
As fichas já vão terminar […]
MENESCAL R.; HOLANDA, F. B. Bye, Bye, Brasil, 1980.
Disponível em <http://letras.terra.com.br/chico-buarque/45118/> 
No trecho da letra da música Bye, Bye, Brasil, percebe-se a utilização de telefone público e não de celular. Nessa época, as baterias celulares não eram alvo de ambientalistas, pois os primeiros celulares chegaram ao Brasil nos anos 1990. De lá para cá, várias baterias de celulares foram desenvolvidas, incluindo as de íon lítio, cuja vantagem é o baixo peso.
Dados: Li (Z = 3)
Com relação a este elemento químico, é correto afirmar:
  • A) O metal lítio é encontrado na natureza na forma elementar.
  • B) O metal lítio reage com a água formando íons H+(aq).
  • C) O metal lítio apresenta uma alta reatividade em água.
  • D) O átomo de lítio apresenta um próton a mais que o íon lítio.
  • E) O átomo de lítio apresenta um nível energético preenchido a menos que o íon lítio.
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A alternativa correta é letra C

O elemento lítio em sua forma elementar (pura), assim como o sódio, é altamente reativo, por isso, ele é encontrado na natureza na forma de sais.
E em relação aos íons lítio, eles apresentam um elétron a menos que o átomo de lítio neutro, fato que é consequência da perda de seu elétron de valência.
Portanto, a resposta correta é a alternativa C.

5) As bebidas isotônicas, muito utilizadas por atletas, foram desenvolvidas para repôr líquidos e sais minerais perdidos pelo suor durante a transpiração. Um determinado frasco de 500 mL desta bebida contém 225 mg de íons sódio, 60,0 mg de íons potássio, 210 mg de íons cloreto e 30,0 g de carboidrato.

Dados:
Número de Avogrado = 6,0 x 1023
Número atômico Na = 11; Cl = 17; K = 19
Massas molares (g/mol) Na = 23,0; Cl = 35,5; K = 39,0

Com relação aos íons presentes nesse frasco, é correto afirmar:

  • A) Os íons sódio têm 10 prótons na eletrosfera e 11 elétrons no núcleo do átomo.
  • B) Os íons potássio apresentam igual número de prótons e elétrons.
  • C) A configuração eletrônica dos elétrons do íon cloreto é: K = 2, L = 8, M = 7.
  • D) A somatória das cargas elétricas dos íons é igual a zero.
  • E) A massa total dos íons positivos é maior que a massa total dos íons negativos
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A alternativa correta é letra E

 
Vamos analisar cada item:
a) Este item está incorreto, pois o íon sódio possui uma carga elétrica positiva e é representado da seguinte maneira: Na+ . A carga positiva indica que o átomo está doando um elétron. Como todo elemento neutro possui o nº de prótons igual ao número de elétrons, temos que o sódio tem  um  elétron a menos que prótons. Portanto, possui 11 prótons na eletrosfera e 10 elétrons no núcleo do átomo.
b) Está incorreto, o íon potássio possui uma carga positiva, portanto, está doando um elétron, ficando então com um maior número de prótons do que  elétrons.
c) Está incorreta, a configuração correta do íon cloreto é K=2, L=8, M=8.
d) Está incorreta, pois a somatória das cargas elétricas dos íons é diferente de zero.
Calculamos a quantidade íons de cada elemento através da relação com o nº de Avogadro.
Massa atômica do Na+ = 23,0g → 6,0 x 1023 (nº de Avogadro)
                           225x10-3 g → X
logo x= (225.10-3. 6,0x1023 ) /23g= 5,87.1023  íons de sódio.

Para K+:  x= (60.10-3. 6,0x1023 )/39 = 9,23.1019 íons de potássio.

Para o Cl-: x= (210.10-3 .6,0x1023)/35,5 =3,55.1021íons de cloreto
e) Correta. A massa total dos íons positivos é maior que a massa total dos íons negativos. Temos,
Íons positivos: m= 225mg(Na+) + 60,0mg(K+) =285mg
Íons negativos: m= 210mg(Cl-).
Portanto, a alternativa correta é a letra E.
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6) As teorias atômicas vêm se desenvolvendo ao longo da história. Até o início do século XIX, não se tinha um modelo claro da constituição da matéria. De lá até a atualidade, a ideia de como a matéria é constituída sofreu diversas modificações, como se pode observar no modelo atômico de Bohr, que manteve paradigmas conceituais sobre a constituição da matéria, mas também inseriu novos conceitos surgidos no início do século XX. No modelo atômico de Bohr: 1. O elétron circula em órbita com raio definido. 2. O elétron é descrito por uma função de onda. 3. Para descrever o elétron num orbital são necessários 4 números quânticos. 4. Toda a massa do átomo está concentrada no núcleo, que ocupa uma porção ínfima do espaço. Entre as afirmativas acima, correspondem ao modelo atômico de Bohr:

  • A) 1 e 2 apenas.
  • B) 2 e 3 apenas.
  • C) 2 , 3 e 4 apenas.
  • D) 1 e 4 apenas.
  • E) 1, 3 e 4 apenas.
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A alternativa correta é letra D

Vamos analisar cada uma das afirmações e verificar a sua veracidade.

Afirmação I:
De fato, no modelo atômico de Bohr, o elétron deve assumir órbitas bem definidas. 
AFIRMAÇÃO VERDADEIRA.

Afirmação II:
A descrição do elétron como uma função de onda é um argumento criado posteriormente, que condiz com o modelo de Schrodinger.
AFIRMAÇÃO FALSA.

Afirmação III:
Bohr desenvolveu seu modelo com base no átomo de Hidrogênio, onde ele foi mais bem sucedido, e para isso se utilizou de apenas um número quântico (n).
AFIRMAÇÃO FALSA.

Afirmação IV:
De fato, como o núcleo atômico contém prótons e nêutrons (na maioria dos átomos), evidentemente estes formam quase toda a massa do átomo.
AFIRMAÇÃO VERDADEIRA.

7) Em 1815, o médico inglês William Prout formulou a hipótese de que as massas atômicas de todos os elementos químicos corresponderiam a um múltiplo inteiro da massa atômica do hidrogênio. Já está comprovado, porém, que o cloro possui apenas dois isótopos e que sua massa atômica é fracionária. Os isótopos do cloro, de massas atômicas 35 e 37, estão presentes na natureza, respectivamente, nas porcentagens de:

  • A) 55% e 45%.
  • B) 65% e 35%.
  • C) 75% e 25%.
  • D) 85% e 15%.
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A alternativa correta é letra C

A massa atômica do cloro é fracionária. Consultando-se a tabela de classificação periódica dos elementos, vê-se que ela é igual a 35,5.
O cloro possui apenas dois isótopos, isso significa que sua massa atômica deve ser calculada a partir das massas desses isótopos, que correspondem a 35 e 37.
Considere-se x a fração de isótopos 35. Como só há dois isótopos, a fração de isótopos 37 será (1 – x).
Logo:
35,5 = 35x + 37(1 – x)
2x = 1,5
x = 0,75
Portanto, os percentuais são de 75% e 25%
 
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8) Com a frase Grupo concebe átomo “mágico” de silício, a edição de 18.06.2005 da Folha de S.Paulo chama a atenção para a notícia da produção de átomos estáveis de silício com duas vezes mais nêutrons do que prótons, por cientistas da Universidade Estadual da Flórida, nos Estados Unidos da América. Na natureza, os átomos estáveis deste elemento químico são: Si1428, Si1429 e Si1430. Quantos nêutrons há em cada átomo “mágico” de silício produzido pelos cientistas da Flórida?

Com a frase Grupo concebe átomo “mágico” de silício, a edição de 18.06.2005 da Folha de S.Paulo chama a atenção para a notícia da produção de átomos estáveis de silício com duas vezes mais nêutrons do que prótons, por cientistas da Universidade Estadual da Flórida, nos Estados Unidos da América. Na natureza, os átomos estáveis deste elemento químico são:
Si1428, Si1429 e Si1430.
Quantos nêutrons há em cada átomo “mágico” de silício produzido pelos cientistas da Flórida?
  • A) 14.
  • B) 16.
  • C) 28.
  • D) 30.
  • E) 44.
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A alternativa correta é letra C

Deve-se saber que o índice inferior no elemento químico representa o número de prótons do elemento. Nesse caso, observa-se que o Silício possui 14 prótons. Do enunciado, temos que o número de nêutrons do Silício produzido nos EUA é o dobro do número de prótons do Silício, logo o número de nêutrons do átomo "mágico" é 28.

9) A tabela apresenta os valores para duas propriedades atômicas (X e Y) em função do número atômico (Z).

As propriedades X e Y são, respectivamente,
  • A) eletronegatividade e volume atômico.
  • B) primeira energia de ionização e afinidade eletrônica.
  • C) raio atômico e volume atômico.
  • D) eletronegatividade e primeira energia de ionização.
  • E) raio atômico e eletronegatividade.
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A alternativa correta é letra E

Observando os números atômicos, pode-se afirmar que os átomos pertencem todos ao mesmo período. Em relação à propriedade X, nota-se que ela diminui de acordo com o aumento do número atômico, assim, ela pode ser o raio atômico. Já a propriedade Y aumenta de acordo com o aumento do número atômico, assim, dentre a possíveis propriedades, mas já sabendo que X é o raio atômico, chega-se que Y se trata da eletronegatividade. Portanto, a resposta correta é a alternativa E.
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10) No ano de 1897, o cientista britânico J. J. Thomson descobriu, através de experiências com os raios catódicos, a primeira evidência experimental da estrutura interna dos átomos. O modelo atômico proposto por Thomson ficou conhecido como “pudim de passas”. Para esse modelo, pode-se afirmar que:

  • A) o núcleo atômico ocupa um volume mínimo no centro do átomo.
  • B) as cargas negativas estão distribuídas homogeneamente por todo o átomo.
  • C) os elétrons estão distribuídos em órbitas fixas ao redor do núcleo.
  • D) os átomos são esferas duras, do tipo de uma bola de bilhar.
  • E) os elétrons estão espalhados aleatoriamente no espaço ao redor do núcleo.
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A alternativa correta é letra B

Deve-se lembrar que Thomson foi o descobridor do elétron. Através das experiências, foi provado que os átomos possuiam cargas negativas. Em seu modelo, Thomson propôs que estas estariam distribuídas uniformemente em torno do átomo. Portanto, a resposta correta é a alternativa B.
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