Iniciante

a) Os três estados físicos habituais são: sólido, líquido e gasoso

b) Sólido: estado em que as partes constituintes (átomos ou moléculas) interagem de forma intensa, os constituintes geralmente se encontram de forma organizada e por isso deformações são mais difíceis nesse estado. Tem forma e volume definidos.

Líquido: nesse estado as interações ainda são fortes, mas os constituintes não se encontram de forma organizada o que permite deformações com menor resistência a qual se deve principalmente à viscosidade. Tem volume definido, mas forma variável

Gás: nesse estado os constituintes interagem fracamente/nulamente. Tem volume e formato variáveis, ocupando todo espaço disponível.

c) O sódio é um metal e o cloro é um ametal, por isso a ligação entre eles provavelmente é do tipo iônica. Nesse tipo de ligação, como um átomo é bem mais eletronegativo que o outro, o que existe são praticamente dois íons. Por isso a interação entre os constituintes se dá por forças eletrostáticas. O metano é constituído por dois átomos de eletronegatividade semelhante e por isso os elétrons estão essencialmente compartilhados entre os átomos e a ligação é do tipo covalente. Como o elétron pertence aos dois átomos a interação entre moléculas se dá por meio de interações mais fracas como a dipolo-dipolo ou forças de van der Waals. O cromo é um metal e tem elétrons que são fáceis de serem ejetados. Por isso, quando um átomo de cromo se ioniza, um elétron e um cátion são liberados. Quando o elétron colide com outro átomo, ioniza-o gerando mais íons. Por isso quando falamos de metais, há a teoria do mar de elétrons que diz que o estado sólido dos metais se dá de forma que existem muitos elétrons livres, como se formassem um mar, com cátion imersos nesse mar. Isso explica a alta temperatura de fusão e ebulição, pois os constituintes se mantêm juntos por forças eletrostáticas, e porque eles conduzem bem eletricidade, pois os elétrons estão livre e podem se movimentar gerando carga elétrica. Como o composto B tem baixa temperatura de fusão e de ebulição ele é o metano, como C conduz corrente elétrica no estado sólido, ele é o cromo e o composto A é o cloreto de sódio.

d) Quando vamos caracterizar uma ligação, podemos caracterizar a partir de sua polaridade. Obedecendo o princípio de menor energia possível o elétron passará um tempo maior no orbital que tiver menor energia. No caso do cloro e do sódio, a diferença de energia dos orbitais é grande e o elétron praticamente pertence ao cloro. Já no caso do metano a diferença de energia não é tão grande e os elétrons estão compartilhados. Para analisar se a energia dos orbitais que vão contribuir na ligação podemos analisar dois fatores: energia de ionização e afinidade eletrônica. A energia de ionização analisa quão facilmente um elétron é retirado de um átomo isolado na fase gasosa. A afinidade eletrônica é a energia liberada por um átomo isolado na fase gasosa ao receber um elétron. Então, vemos que se um átomo tem uma grande afinidade eletrônica e alta energia de ionização ele provavelmente vai “puxar” muito os elétrons e se o átomo tiver baixa energia de ionização e baixa afinidade eletrônica, ele vai querer “dar” os elétrons. Daí surge a escala de eletronegatividade inventada por Linus Pauli e por isso a eletronegatividade é um fator decisivo na caracterização da ligação.

Intermediário

a) As premissas assumidas para o gás ideal são:

1) Um gás é composto por partícula muito pequenas e seu volume é desprezível com relação ao tamanho do recipiente

2) As partículas do gás não interagem entre si

3) Todas as colisões se dão de forma que a energia se conserva

Um gás real se aproxima de um gás ideal a altas temperaturas (como os constituintes estão muito rápidos, eles não conseguem interagir muito bem entre si) e baixas pressões (com poucas partículas o volume total delas é realmente desprezível em relação ao volume total)

b) Equação de van der Waals: (P+an²/V²)(V-nb)=nRT

Quando van der Waals pensou em fazer correções na equação dos gases, ele pensou em corrigir duas coisas: os constituintes têm volume e interagem entre si. Para levar em conta o volume dos constituintes, ele apenas diminuiu o espaço total livre (V) pelo volume ocupado pelos constituintes (nb), portanto o coeficiente b está relacionado ao tamanho das moléculas (inevitavelmente também leva um pouco em consideração as interações das moléculas). Para levar em consideração a interação entre as partículas, ele observou que as interações são apenas do tipo atrativas, sempre apontadas para o centro do contêiner e sua força é proporcional à densidade de moléculas. Como é atrativa e sempre apontada para o centro do contêiner, isso representa uma diminuição da pressão. Como cada partícula interage com todas as outras, se formos fazer um somatório da força, ela será proporcional à concentração de partículas ao quadrado. Por isso o coeficiente a exprime o quanto as partículas interagem entre si.

c) Átomos no vértice do cubo estão compartilhados entre 8 células então em cada célula tem 1/8 da sua massa. Analogamente, átomos na aresta contribuem com ¼ da sua massa, na face com ½ da sua massa e no centro contribuem com toda a sua massa. Por isso na primeira célula há apenas um átomo, na segunda há 4 e na terceira há 2.

d) A pressão de vapor é a pressão que o vapor do líquido exerce no líquido na situação de equilíbrio a uma determinada temperatura.

Avançado

a) Pela lei de Bragg sabemos que a=2dsenΘ, por isso, a=380pm. Como o sistema é cúbico simples tem apenas um átomo de polônio: d=m/V=M_Po/N_A*a=6327 Kg.m^-3. Obs: o resultado encontrado é diferente do experimental porque, na verdade, o polônio não cristaliza em um sistema cúbico.

b) H₂O_(l)<->H₂O_(g) K=P_H2O

ΔG=-R*T*lnK

ΔG=ΔH-TΔS

Portanto calculando o ΔG da reação a cada temperatura, podemos descobrir o ΔH e o ΔS com uma regressão linear: ΔH=39,5 KJ/mol e ΔS=105,6 J/mol*K

c) A tensão superficial é uma propriedade de líquidos que surge devido às atrações intermoleculares entre as partículas que faz com que eles tendam a diminuir sua área superficial. Imagine uma molécula no interior do líquido. Ela é atraída por todas as direções e fica em equilíbrio. Contudo, uma molécula na superfície do líquido é atraída penas para o interior do líquido criando um “potencial positivo” na superfície. W=ΔE=E_f-E₀=σΔA=35*10^-4

d) Na primeira situação: Imagine que uma gota de água condensasse. Qual seria a pressão de água em cima dela? Certamente menor que 10mmHg e como a pressão de vapor da água nessa temperatura é de 20mmHg, a gota irá virar vapor.

Na segunda situação: Imagine uma gota condensar. A pressão em cima dela será maior que 20 mmHg e mais água irá se condensar até que a pressão vira 20 mmHg

Na terceira situação: Imagine que no início tudo fosse água. Então um pouco de vapor é formado. A pressão desse vapor será maior que 20 mmHg e, portanto o vapor irá virar líquido

Logo, a fase de equilíbrio em cada situação será: 1°: vapor 2°: líquido+vapor 3°líquido