Escrito por Jurandi Campelo
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INICIANTE
A)
B)
C)
INTERMEDIÁRIO:
A)
B) BF3 --> Possui geometria trigonal planar
XeF4 --> Possui geometria quadrado planar, o que se explica pela presença de dois pares eletrônicos livres no átomo central (xenônio).
IF7 --> Possui geometria bipirâmide pentagonal
C) Uma forma simples de avaliar a hibridação do átomo central é contando a quantidade de nuvens eletrônicas que o circundam.
BF3 --> 3 nuvens eletrônicas, boro possui hibridação sp2 .
XeF4 --> 6 nuvens eletrônicas, xenônio possui hibridação sp3d2 .
IF7 --> 7 nuvens eletrônicas, flúor possui hibridação sp3d3 .
D) Uma boa explicação para esse comportamento do boro é obtida a partir de uma análise do seu poder polarizante. O poder polarizante , resumidamente, trata-se da capacidade que um cátion possui de distorcer a nuvem eletrônica do ânion. Nesse sentido, essa capacidade cresce com o aumento da densidade eletrônica do cátion. Portanto, um aumento da carga e uma diminuição do raio implicam aumento do poder polarizante. Contudo, como isso pode explicar a formação de uma ligação covalente? É simples, o acréscimo do polarizante permite que o cátion distorça mais efetivamente a nuvem eletrônica do ânion, o que aumenta o compartilhamento de conteúdo eletrônico — principal característica de uma ligação covalente.
Sob essa óptica, a elevada densidade de carga, causada principalmente por seu pequeno raio atômico (cerca de 85 pm), que o boro possuiria no processo de formação de um composto iônico, favoreceria, na realidade, a formação de uma ligação covalente.
E) I) Basta que o vetor momento dipolar resultante da molécula não seja nulo. Vale lembra que o vetor momento dipolo surge da diferença de eletronegatividade entre os átomos formadores de uma ligação covalente, ou seja, cada ligação tem um vetor relacionado a ela. Contudo, o critério para determinar a polaridade é a soma de todos esses vetores.
II) Todas são apolares.
Dica: No IF7 basta perceber que os vetores axiais se anulam, restando apenas um pentágono regular formado por vetores de igual intensidade, portanto, o vetor resultante é nulo.
AVANÇADO:
Figura capaz de auxiliar o entendimento do problema proposto:
A) I) Para explicar a condução elétrica em um metal devemos pensar naquilo que é responsável pela maior parte de suas características — a ligação metálica. Essa ligação é caracterizada pela interação entre cátions metálicos e elétrons livres, o que promove a coesão entre essas espécies e mantém a ligação. É justamente a abundância de elétrons livres, segundo o Modelo do Mar de Elétrons ou Modelo do Gás Eletrônico, e a deslocalização destes que permitem a formação de corrente elétrica (que se trata do movimento ordenado de elétrons), mesmo em temperatura ambiente.
II) De fato, quando aquecemos um metal, ele perde parte de sua condutividade. O porquê disso é explicado pela agitação dos elétrons, que cresce significativamente com o aumento da temperatura. Essa agitação mais intensa dificulta a ordenação dos elétrons e, consequentemente, a formação de corrente elétrica.
B) I) Quando tratamos de um semimetal, devemos levar em conta a presença de duas bandas: a de condução e a de valência. Nesse sentido, para que o semimetal possa conduzir corrente elétrica é necessária a presença de elétrons na banda de condução, ou seja, a condução não ocorre livremente, como acontece com os metais. Dessa forma, a capacidade dos semimetais de conduzir corrente é inferior.
II) Ao aquecermos um semimetal, estamos fornecendo energia aos seus elétrons, que, por conta disso, passam a realizar mais facilmente o salto eletrônico para a banda de condução, favorecendo uma possível formação de corrente elétrica.
C) A adição de impurezas a um semicondutor se dá pelo processo de dopagem, transformando-o em um semicondutor extrínseco, que pode ser do tipo p ou do tipo n. Os semicondutores extrínsecos do tipo n (negativo) são aqueles que recebem impurezas que possuem mais elétrons de valência em relação ao semimetal original, como impurezas de antimônio em silício. O efeito desse tipo de impureza é o acréscimo de elétrons livres na estrutura do semicondutor, o que facilita a condução de corrente elétrica. Já os semicondutores extrínsecos do tipo p (positivo) são aqueles que recebem impurezas que possuam menos elétrons de valência em relação ao semimetal original, como impurezas de boro em silício. O efeito desse tipo de impureza é a formação de lacunas (como se fossem buracos na estrutura). Diferente do que a intuição nos leva a pensar, essas lacunas também auxiliam na condução de corrente elétrica, pois elas podem facilmente "aceitar" um elétron. Portanto, ambos os tipos de dopagem são capazes de facilitar significativamente a condução de corrente elétrica.
D) Esse fenômeno é chamado de supercondutividade, que foi descrita, inicialmente, por Heike K. Onnes. Acontece que, assim como uma série de outras propriedades dos materiais, a resistividade é bastante sensível à mudanças de temperatura. Observe o gráfico:
O ponto de inflexão representa a temperatura crítica, onde a resistividade do metal tende a zero, possuindo o comportamento de um supercondutor. A explicação mais plausível para essa observação é que baixas temperaturas possibilitam a formação de pares de elétrons, que auxiliam a condução de corrente, enquanto altas temperaturas impedem esse tipo de interação.
Esse assunto, por ser de notória complexidade, foi tratada de maneira superficial e resumida. No entanto, indico a leitura dos seguintes tópicos, caso você se interesse pelo assunto: Pares de Cooper, Fônons e a descoberta de supercondutores de alta temperatura.