Exercícios: Metais, redes e forças intermoleculares

A água pura tem temperatura de ebulição de $100{,}0\,^\circ\mathrm{C}$ à pressão de $1{,}0\,\mathrm{atm}$. Ao aquecer água líquida até sua ebulição, ocorre a transformação em vapor de água segundo o processo físico $\mathrm{H_2O}\,(\mathrm{l}) \rightarrow \mathrm{H_2O}\,(\mathrm{g})$.

1. a) Justifique, de forma fundamentada, que tipo específico de interações ou ligações são vencidas durante a ebulição da água líquida.
2. b) Explique por que esse processo físico não rompe as ligações intramoleculares covalentes $\mathrm{O-H}$ nem decompõe a água em hidrogênio e oxigênio gasosos.

Considere a série homóloga dos halogênios moleculares diatômicos: flúor ($\mathrm{F_2}$), cloro ($\mathrm{Cl_2}$), bromo ($\mathrm{Br_2}$) e iodo ($\mathrm{I_2}$). A $25{,}0\,^\circ\mathrm{C}$ e $1{,}0\,\mathrm{atm}$, o $\mathrm{F_2}$ e o $\mathrm{Cl_2}$ são gases, o $\mathrm{Br_2}$ é líquido e o $\mathrm{I_2}$ é sólido.

1. a) Indique a natureza da interação intermolecular que predomina entre essas moléculas homonucleares apolares.
2. b) Justifique a variação observada no estado físico e nos pontos de ebulição ao longo do grupo dos halogênios, de cima para baixo.

Há no laboratório dois sólidos cristalinos puros, rotulados como amostra 1 (cobre metálico, $\mathrm{Cu}$) e amostra 2 (cloreto de sódio, $\mathrm{NaCl}$). Mede-se a condutividade elétrica de ambos no estado sólido e após submetê-los à fusão.

1. a) Explique por que o cobre conduz a corrente elétrica nos estados sólido e líquido, com base no modelo da nuvem de elétrons.
2. b) Justifique por que o $\mathrm{NaCl}$ é um isolante elétrico no estado sólido, mas se torna bom condutor elétrico quando fundido.

Dispõe-se das seguintes substâncias moleculares puras: diiodo ($\mathrm{I_2}$), etanol ($\mathrm{CH_3CH_2OH}$) e glicose ($\mathrm{C_6H_{12}O_6}$, que possui cinco grupos hidroxila $-\mathrm{OH}$). Testa-se a solubilidade delas a $20{,}0\,^\circ\mathrm{C}$ em dois solventes: água pura ($\mathrm{H_2O}$) e hexano ($\mathrm{C_6H_{14}}$).

1. a) Justifique por que o diiodo é pouco solúvel em água, mas muito solúvel em hexano.
2. b) Explique por que o etanol é completamente miscível em água e a glicose é altamente solúvel em água, identificando as interações intermoleculares responsáveis.

Caracterizam-se no laboratório quatro substâncias puras após submetê-las a diversos testes físicos. Os resultados experimentais são reunidos a seguir:

• Substância W: ponto de fusão $1710\,^\circ\mathrm{C}$; não conduz eletricidade no estado sólido nem líquido; completamente insolúvel em água e em solventes orgânicos apolares.

• Substância X: ponto de fusão $1084\,^\circ\mathrm{C}$; excelente condutor elétrico e térmico, tanto sólido quanto líquido fundido; maleável e dúctil.

• Substância Y: ponto de fusão $801\,^\circ\mathrm{C}$; não conduz eletricidade no estado sólido, mas sim fundida ou dissolvida em água; sólido quebradiço.

• Substância Z: ponto de fusão $-23\,^\circ\mathrm{C}$, ponto de ebulição $77\,^\circ\mathrm{C}$; não conduz apreciavelmente em estado puro, sólido ou líquido; solúvel em hexano e insolúvel em água.

1. a) Classifique, justificando, cada substância (W, X, Y, Z) em um dos quatro tipos de sólidos: iônico, covalente reticular, metálico ou covalente molecular.
2. b) Proponha uma substância química real coerente para cada um dos quatro tipos descritos, atendendo a suas propriedades qualitativas; não é necessário memorizar os valores exatos de fusão.