Responda como verdadeiro (V) ou falso (F) cada item abaixo e justifique sua resposta:
a) A distância média entre átomos de carbono em alcanos é
e em alcinos é
, por isso a energia de dissociação de alcanos é maior que de alcinos.
b) A ligação química
presente em moléculas orgânicas se dá pela interação do elétron do orbital 1s do hidrogênio com os elétrons no orbital 1s do carbono.
c) O ponto de ebulição do HF líquido é maior que o ponto de ebulição do HCl líquido.
d) Os elétrons de caroço são os responsáveis pela ligação química em um sólido metálico.
e) O ferro é um metal de transição por possuir três orbitais do tipo d ortogonais de mesma energia: o
e o
.
f) Um semicondutor extrínseco de germânio dopado com gálio forma um semicondutor intrínseco do tipo-n.
a) A distância média entre átomos de carbono em alcanos é
b) A ligação química
c) O ponto de ebulição do HF líquido é maior que o ponto de ebulição do HCl líquido.
d) Os elétrons de caroço são os responsáveis pela ligação química em um sólido metálico.
e) O ferro é um metal de transição por possuir três orbitais do tipo d ortogonais de mesma energia: o
f) Um semicondutor extrínseco de germânio dopado com gálio forma um semicondutor intrínseco do tipo-n.
Passo 1
O que o enunciado pede: para cada item (a) a (f) decidir se é verdadeiro (V) ou falso (F) e justificar.
Informações/expressões dadas no enunciado que vamos usar:
- No item (a): distâncias dadas entre carbonos: em alcanos
e em alcinos . - No item (b): fala de orbitais
do H e do C. - No item (c): compara pontos de ebulição de
e . - No item (d): fala em “elétrons de caroço” (ou elétrons de núcleo/interior).
- No item (e): afirma algo sobre o ferro e orbitais
. - No item (f): germânio (
) dopado com gálio ( ) e o tipo de semicondutor resultante.
Vou analisar item por item, explicando a teoria necessária passo a passo.
Passo 2
Item (a): “A distância média entre átomos de carbono em alcanos é
e em alcinos é
, por isso a energia de dissociação de alcanos é maior que de alcinos.”
Primeiro, vamos entender a relação distância ↔ energia de ligação:
- Regra geral: quanto maior a ordem de ligação (single, double, triple), maior a densidade eletrônica entre os núcleos, mais curta a ligação e maior a energia necessária para quebrá‑la. Ou seja, ligação mais curta costuma ser mais forte.
- Exemplo simples: ligações
simples são mais longas e menos energéticas que triplas.
Aplicando ao caso dado:
- Alcano: ligação entre carbonos é do tipo simples
com comprimento típico . - Alcino: ligação entre carbonos é do tipo tripla
com comprimento típico . - Pela regra acima, a ligação tripla é mais curta e mais forte do que a simples, logo a energia de dissociação (energia para quebrar a ligação carbono–carbono) do alcino é maior que a do alcano.
Conclusão lógica: a frase diz o contrário do que a evidência de comprimentos sugere; portanto a afirmação é falsa.
Passo 3
Item (b): “A ligação química
presente em moléculas orgânicas se dá pela interação do elétron do orbital
do hidrogênio com os elétrons no orbital
do carbono.”
Vamos revisar a configuração eletrônica do carbono e quais elétrons participam em ligações:
- Carbono (Z=6) tem configuração eletrônica
. - Os elétrons do orbital
do carbono são elétrons internos (core), fortemente ligados ao núcleo e não participam em ligações químicas típicas. - As ligações do carbono envolvem os elétrons da camada de valência, ou seja, os da subcamada
e . Na maioria das moléculas orgânicas o carbono sofre hibridização (por exemplo , ou ) e forma orbitais híbridos que se sobrepõem ao orbital do hidrogênio para formar a ligação . - Portanto, a ligação
é entre o orbital do H e um orbital de valência híbrido do C (por exemplo um orbital em alcanos), não com o do carbono.
Conclusão: a afirmação é falsa.
Passo 4
Item (c): “O ponto de ebulição do
líquido é maior que o ponto de ebulição do
líquido.”
Conceitos relevantes:
- Forças intermoleculares controlam fortemente pontos de ebulição: quanto maiores as forças intermoleculares, maior o ponto de ebulição.
- Ligações de hidrogênio (uma forma forte de interação dipolo‑dipolo) ocorrem quando H está ligado a F, O ou N muito eletronegativos; resultam em interações intermoleculares fortes.
-
forma ligações de hidrogênio fortes entre suas moléculas. é menos polar e o cloro é menos eletronegativo e maior, então o não forma ligações de hidrogênio comparáveis (tem dipolo, mas interações muito mais fracas, e ponto de ebulição controlado por forças de London + dipolo‑dipolo fracas).
Dados práticos (para ilustrar):
- Ponto de ebulição aproximado:
. - Ponto de ebulição aproximado:
.
Portanto,
tem ponto de ebulição bem maior que
por causa das ligações de hidrogênio. A afirmação é verdadeira.
Passo 5
Item (d): “Os elétrons de caroço são os responsáveis pela ligação química em um sólido metálico.”
Definição e esclarecimento:
- “Elétrons de caroço” (ou elétrons de núcleo) são os elétrons das camadas internas (core), ligados fortemente ao núcleo; eles normalmente não participam de ligações químicas.
- Em sólidos metálicos, a ligação metálica é descrita como um “mar” ou “banho” de elétrons delocalizados — são os elétrons de valência (ex.: elétrons
ou menos ligados) que se movem livremente e formam a nuvem eletrônica que liga os cátions metálicos. - Logo, as elétrons responsáveis pela ligação metálica são elétrons de valência/deslocalizados, não elétrons de caroço.
Conclusão: a afirmação é falsa.
Passo 6
Item (e): “O ferro é um metal de transição por possuir três orbitais do tipo d ortogonais de mesma energia: o
e o
.”
Vamos explicar o que é metal de transição e como são os orbitais
:
- Definição usual: elemento de transição é aquele que tem um subnível
incompleto em pelo menos um dos estados de oxidação comuns, ou cujo átomo neutro apresenta elétrons em orbital . O ferro ( ) tem elétrons nos orbitais e é, portanto, metal de transição. - Orbitais
: existem cinco orbitais diferentes: frequentemente chamados de . No átomo isolado (sem campo externo) esses cinco orbitais têm a mesma energia (degenerescência de cinco), não apenas três; eles são mutuamente ortogonais em termos de funções de onda. - A afirmação cita apenas três orbitais
(rotulação incorreta) e diz que por isso o ferro é metal de transição — isso está incorreto tanto na contagem/identificação dos orbitais quanto na justificativa. Além disso, a razão pela qual ferro é metal de transição é a presença de elétrons incompletos, não "três orbitais " com a mesma energia. - Em cristais/complexos, o campo ao redor pode dividir (quebrar) a degenerescência em níveis com energias diferentes (splitting d), mas isso não cria três
“especialmente” iguais como a justificativa quer dizer.
Conclusão: a frase é falsa (a ideia sobre "três orbitais
" está errada e a justificativa é inadequada).
Passo 7
Item (f): “Um semicondutor extrínseco de germânio dopado com gálio forma um semicondutor intrínseco do tipo-n.”
Vamos revisar doping e tipos de semicondutor:
- Germânio (
) é um semicondutor intrínseco quando puro. - Doping com átomos do grupo 13 (por exemplo
, que tem três elétrons de valência) substitui um átomo de (que tem quatro elétrons de valência) e cria um nível aceitador (um nível vazio que admite um elétron); esse átomo age como aceitador e gera lacunas (holes) na banda de valência. - Resultado: dopagem com
gera um semicondutor do tipo-p (majoridade de portadores são lacunas). - Semicondutor do tipo-n teria que ser dopado com um doador (grupo 15, por exemplo
ou ), que fornece elétrons extras.
Portanto a afirmação diz que dopar Ge com Ga dá um semicondutor tipo-n — isto é errado: dá tipo-p.
Conclusão: a afirmação é falsa.
Resposta
a) F
b) F
c) V
d) F
e) F
f) F
b) F
c) V
d) F
e) F
f) F