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CORES DOS COMPOSTOS http://fabricad.online 1. Introdução A luz visível tem comprimentos de onda de cerca de 400 a 750 nm (1 nanômetro = 10-9 metros).O diagrama mostra uma aproximação com o espectro de luz visível. A cor observada envolve uma transição eletrônica, em geral, dos elétrons da camada mais externa dos átomos ou moléculas (estado fundamental) para estados excitados (de maior energia), seguido do retorno destes elétrons ao estado inicial. Este processo pode ocorrer de forma luminescente ou não. A cor observada resulta da absorção de luz na faixa do visível (400 a 720 nm) e assim o objeto absorve parte da luz que incide, transmitindo a restante, o que se denomina de modo simplificado de cor complementar, que se pode observar no diagrama a seguir denominado Disco (Roda) de Cores. Como exemplo temos a clorofila, cujo espectro na região do visível indica maior absorção do vermelho, então a cor complementar emitida (cor oposta no disco) será o verde, que é a cor comumente observada nas folhas. 2. Teoria Cromófora A Teoria Cromófora defende que a coloração das substâncias deve-se à presença de certos grupos de átomos ou ligações duplas nas moléculas. Os grupos cromóforos são os grupamentos moleculares que absorvem a radiação, isto é, cujos orbitais eletrônicos apresentem separações em energia na faixa do visível. Os cromóforos compreendem também arranjos de vários grupos carbonilos, (=C=O), ou ligações duplas próximas. Exemplos de grupos cromóforos: Metais de Transição Grupo Nitro (-NO2), Grupo Nitroso (-NO) Grupo Azo (-N2-), Grupo Quinônico: A mudança de coloração dos indicadores associando a um reagrupamento molecular determinado pela variação das condições de pH do meio, que define o surgimento ou desaparecimento dos grupos cromóforos. Exemplo: 3. Absorção de luz visível por um complexo Se a luz branca passa através de cobre (II), na solução de sulfato, a luz de certos comprimentos de onda da é absorvida pela solução. O íon cobre (II) em solução absorve luz na região vermelha do espectro. A luz que passa através da solução e é refletida, vai refletir ter todas as cores, exceto para o vermelho. Vemos essa mistura de comprimentos onda como um azul pálido. O esquema abaixo dá uma noção do que ocorre com a solução de sulfato de cobre. CORES DOS COMPOSTOS http://fabricad.online A seguir podemos ver na figura abaixo um espectro de absorção de duas soluções (0,75 1 1,0 mol.L-1 ) de [Ti(H2O)6]3+ coletado por um aparelho espectrofotômetro UVVis. Observe que o máximo de absorção é de 490 nm. Como a amostra absorve mais fortemente nas regiões do verde e amarelo do espectro visível, a sua cor aos olhos parece ser vermelha. Figura - Espectro de absorção na região do visível de soluções 1,0 e 0,75 mol.L-1 de [Ti(H2O)6] 3+ (legenda: absorbance = absorvância; wavelength = comprimento de onda; units = unidades) 4. Cores dos complexos de metais de transição Metal de transição é aquele que possui um ou mais íons estáveis e apresentam orbitais d preenchidos de forma incompleta. Muitas vezes, casualmente, ouvimos falar sobre os metais de transição como as do meio da tabela periódica, onde orbitais d são preenchidos, mas estes devem realmente ser chamados de elementos de bloco “d”, em vez de elementos de transição (ou metais). O elemento do bloco-d Zinco (Zn), com a estrutura eletrônica, [Ar]3d104s2 não é visto como um metal de transição, independentemente da definição usada. Nesse metal, o nível 3d está preenchido. Quando se forma o íon Zn2+, os seus dois elétrons 4s são perdidos - o nível 3D continua completamente preenchido ([Ar]3d10). No início da linha, o escândio ([Ar]3d14s2 ) também não conta como um metal de transição. Embora haja um nível d do metal parcialmente preenchido, quando este metal forma íons Sc3+, ele perde os três elétrons exteriores, ficando com a configuração ([Ar]3d0 ). O íon Sc3+ não é considerado como um íon de metal de transição, porque o seu nível 3d está vazio. Observe que nas cinco soluções dos íons hexaaqua- complexos abaixo todas se apresentam incolores (brancos ou brancos acinzentados). As três primeiras soluções são de metais representativos dos blocos s e p (não-transição), e as duas últimas soluções dos de íons complexos Zn(II) e Sc(III), todas as soluções apresentam a mesma característica – a de não absorverem energia de comprimento de onda na região da luz visível, ou seja, não se apresentam coloridas. Já as cinco soluções dos íons complexos que vêm na série a seguir (abaixo) são todos coloridos. Alguns, como o hexaaquamanganês (II) e hexaaquaferro (II) (não mostrados), são fracamente coloridos. Então, concluímos que os íons de metais de transição absorvem em comprimentos de onda da luz visível (causando cor), enquanto íons de metais representativos não o fazem. E observamos também que a cor varia de íon para íon. CORES DOS COMPOSTOS http://fabricad.online 5. Teste de Chama (Análise por via seca) A técnica de análise por via seca requer que os reagentes estejam no estado sólido para poderem ser submetidos à chama do Bico de Bunsen. A coloração da chama provocada pela volatilização e correspondentes transições eletrônicas de determinado elemento químico presentes na amostra em estudo (em especial na forma iônica) é um exemplo de análise por via seca. Esta cor da chama é característica de cada elemento. No quadro seguinte, apresentam-se as cores das chamas para alguns elementos químicos: 6. Cores de alguns compostos 01) Sulfetos – cores escuras em geral 02) Cromato de mercúrio I – verde 03) Iodeto de mercúrio I – verde 04) Carbonato de mercúrio – amarelo 05) Óxido de prata – marrom 06) Iodeto de prata – amarelo 07) Cromato de prata – vermelho 08) Cianeto de prata – branco 09) Carbonato de prata – branco amarelado 10) Fosfato de prata – amarelo 11) Iodeto de mercúrio II – vermelho 12) Iodeto de bismuto – preto 13) Fosfato de bismuto – branco 14) Óxido de cobre – vermelho tijolo 15) Óxido de cobre II – preto 16) Sais de cobre – azul 17) Cianeto de cobre II – amarelo 18) Tiocianato de cobre II – preto 19) Sulfeto de cádmio – amarelo 20) Pentassulfeto de antimônio – vermelho alaranjado 21) Sulfeto de estanho II – marrom 22) Sulfeto de estanho IV – amarelo. 23) Hidróxido de estanho IV – branco gelatinoso 24) Hidróxido de cromo – verde 25) Sulfeto de manganês II – rosa 26) Sulfeto de zinco – branco 27) Cianeto de ferro II – marrom amarelado 28) Hidróxido de ferro III – marrom avermelhado 29) Fosfato de ferro III – branco amarelado 30) Hidróxido de cromo III – verde cinzento 31) Fosfato de cromo III – verde 32) Cromato de bário – amarelo 33) Hidróxido de cobalto III – marrom avermelhado 34) Cianeto de cobalto – marrom escuro 35) Hidróxido de níquel II – verde 36) cianeto de níquel II – verde 37) Fosfato de zinco – branco 38) Cianato de prata – branco 39) Tiocianato de cobre II – preto 40) Iodeto de chumbo II – amarelo 41) Iodeto de cobre I – marrom 42) Íons cromo III em solução – verde 43) Íons cromato em solução – amarelo 44) Íons dicromato em solução – alaranjado 45) Íon Ferro II em solução – verde 46) Íon Ferro III em solução – Amarelo/Marrom 47) Íon Cobre II em solução – Azul 48) Íon Prata em solução – Incolor 49) Íon Zinco em solução – Branco 50) Íons 1A e 2A em solução - Incolor 51) NO2 – castanho avermelhado 52) H2S – gás incolor, com cheiro de ovo podre 53) Cl2 – gás verde amarelado 54) I2 – violeta 55) Br2 – avermelhado 1. (ITA-13) Assinale a alternativa correta para a substância química que dissolvida em agua pura produz uma solução colorida. a) CaCl2b) CrCl3 c) NaOH d) KBr e) Pb(NO3)2 2. (ITA-09) É descrita uma sequência de várias etapas experimentais com suas respectivas observações: CORES DOS COMPOSTOS http://fabricad.online I. Dissolução completa de um fio de cobre em água de bromo em excesso com formação de uma solução azulada A. II. Evaporação completa da solução A e formação de um sólido marrom B. III. Aquecimento do sólido B a 500°C, com formação de um sólido branco de CuBr e um gás marrom C. IV. Dissolução de CuBr em uma solução aquosa concentrada de ácido nítrico, formando uma nova solução azulada D e liberação de dois gases: C e E. V. Evaporação da solução azulada D com formação de um sólido preto F e liberação de dois gases: E e G. VI. Reação a quente do sólido F com hidrogênio gasoso e na ausência de ar, formando um sólido avermelhado H e liberando água. Baseando-se nesta descrição, apresente as fórmulas moleculares das substâncias B, C, E, F, G e H. 3. A cor da luz ABSORVIDA por uma solução aquosa de CuSO4 é: a) vermelho - laranja b) azul - verde c) amarelo d) violeta 4. (ITA-09) Um estudante imergiu a extremidade de um fio de níquel-crômio limpo em uma solução aquosa de ácido clorídrico e, a seguir, colocou esta extremidade em contato com uma amostra de um sal iônico puro. Em seguida, expôs esta extremidade à chama azulada de um bico de Bunsen, observando uma coloração amarela na chama. Assinale a opção que contém o elemento químico responsável pela coloração amarelada observada. a) Bário b) Cobre c) Lítio d) Potássio e) Sódio 5. (ITA-10) A 25 °C e 1 atm, uma solução de água pura contendo algumas gotas de solução alcoólica de indicador ácido-base azul de bromotimol apresenta coloração azulada. Nestas condições, certa quantidade de uma substância no estado sólido é adicionada e a solução torna-se amarelada. Assinale a opção que apresenta a substância sólida adicionada. a) Iodo. b) Sacarose. c) Gelo seco. d) Nitrato de prata. e) Cloreto de sódio. 6. (ITA-13) Assinale a alternativa correta para o par de substancias cujas soluções aquosas, ao serem misturadas, produz um precipitado amarelo. a) AlCl3 e KOH b) Ba(NO3)2 e Na2SO4 c) Cu(NO3)2 e NaClO4 d) Pb(C2H3O2)2 e KI e) AgNO3 e NH4OH 7. (ITA) Um aluno recebeu uma amostra de um material sólido desconhecido de coloração azul. Em um tubo de ensaio contendo 10 mL de água destilada foram adicionados aproximadamente 0,50g dessa amostra. Em outro tubo contendo 10 mL de uma solução aquosa de ácido acético foi adicionada a mesma quantidade de mesma amostra. No tubo contendo ácido acético foi observada a formação de bolhas de gás, bem como a coloração azulada da solução. A partir destas informações, qual das substâncias abaixo poderia corresponder ao material recebido pelo aluno? a) Cloreto ferroso b) Sulfato cuproso c) Carbonato férrico d) Hidróxido cuproso e) Carbonato básico de cobre CORES DOS COMPOSTOS http://fabricad.online 8. Para verificar a presença de íon cobre (II) num sal duplo seguiu-se o procedimento abaixo descrito: 1- Dissolver cerca de 0,5 g da amostra em 25 ml de água ; 2- Colocar num tubo de ensaio, 20 gotas da solução obtida em 1; 3- Adicione a solução de hidróxido de sódio, gota a gota, até verificar alguma alteração. a) Escreva a equação química da reação que ocorre entre o NaOH e o íon cobre (II). b) De que modo se manifesta a presença de íon cobre (3º passo)? c) A detecção do cobre poderia ser feita por via seca. Explique como. 9. (ITA-15) Cinco amostras idênticas de um mesmo metal são aquecidas a diferentes temperaturas até à incandescência. Assinale a opção que apresenta a cor da amostra submetida a uma maior temperatura. a) Vermelho b) Laranja c) Amarelo d) Verde e) Branco 10. (ITA) Qual das substâncias abaixo (I a V), nas condições ambiente e sob iluminação branca, terá uma tonalidade mais intensa na sua cor? 11. O etilômetro (popular “bafômetro”) deverá ser muito utilizado pelos policiais para ocontrole do teor de álcool etílico ingerido pelos motoristas, de acordo com a Lei n.º 11.705(chamada “Lei Seca”). Num dos tipos de “bafômetro”, a medida baseia- se na alteração dacor dos sais de cromo, decorrente da seguinte reação, 3CH3CH2OH + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 → 3CH3COOH + 2Cr2(SO4)3 + 2 K2SO4 + H2O Sobre a qual pode-se afirmar que: a) o íon dicromato se oxida e muda de cor. b) o álcool se reduz e forma o ácido. c) o número de oxidação dos sais de cromo varia de 5 unidades. “Nenhuma deficiência resiste ao trabalho” d) o número de oxidação do cromo no reagente é +6 e no produto +3, formando solução esverdeada. e) o número de oxidação do cromo varia de +6 para +3, com geração de composto alaranjado. 12. Quantos dos gases seguintes são caracterizados tanto pela cor quanto pelo odor distinto. Cl2 CH4 NO2 a) Nenhum b) Um c) Dois d) Três 13. Um professor de Química usou duas substâncias coloridas, I2 (sólido castanho) e Ni(NO3)2 (sólido azul), e duas substâncias líquidas incolores, água e CH2Cl2, para realizar um experimento que demonstrasse a seguinte regra: “semelhante dissolve semelhante”. Em três tubos de ensaio ele adicionou as substâncias conforme a tabela. Dados: Densidades a 20°C (g/cm3 ) - H2O = 1,00; CH2Cl2 = 1,32 Assinale a alternativa correta. a) No tubo de ensaio 1 observou-se a formação de duas fases. A fase aquosa formando uma camada inferior e a fase orgânica formando uma camada superior. b) No tubo de ensaio 2 observou-se a formação de duas fases. Uma fase orgânica homogênea de coloração castanha na camada superior e uma fase aquosa incolor na camada inferior. c) O tubo número 2 formou uma única camada de coloração castanha. CORES DOS COMPOSTOS http://fabricad.online d) No tubo de ensaio 3 observou-se a formação de duas fases. Uma fase aquosa homogênea de coloração azul na camada superior e uma fase orgânica incolor na camada inferior. e) A água não dissolve substâncias orgânicas. 14. Considere as seguintes soluções aquosas: CuSO4 – Azul KNO3 – Incolor Na2SO4- Incolor K2CrO4- Amarela A partir dessa tabela, é possível concluir que os íons responsáveis pelas cores azul e amarela são: a) Cu2+ e SO4 2- b) K+ e CrO4 2- c) K+ e SO4 2- d) Na+ e NO3 – e) Cu2+ e CrO4 2- CORES DOS COMPOSTOS http://fabricad.online GABARITO 1. B 2. I. Cu(s) + Br2(aq)→CuBr2(aq) II. CuBr2(aq)→ CuBr2(s) + H2O (g) III. CuBr2(s)→CuBr(s) + ½ Br2(g) IV. CuBr + HNO3→ Cu(NO3)2(aq) + NO2(g) +Br2 V. Cu(NO3)2(aq) → CuO(s) + 2 NO2(g) + ½ O2(g) VI. CuO(s) + H2(g) → Cu(s) + H2O (g) B = Cu Br2 E = NO2 H = Cu C = Br2 F = CuO D = Cu(NO3)2 G = O2 3. A 4. E 5. C 6. D 7. E 8. a) Cu+2 + 2NaOH → 2Cu(OH)2 + 2Na+ 9. E 10. IV 11. D 12. C 13. D 14. E CORES DOS COMPOSTOS http://fabricad.online 01) Do íon ALUMÍNIO, Al3+, com: solução de NH4OH pp. Branco, GELATINOSO de Al(OH)3 solução de NaOH idem, solúvel em excesso de reagente solução de (NH4)2S pp. Branco de Al(OH)3 (por hidrólise total de Al2S3) solução de Na2HPO4 pp. Branco, GELATINOSO de AlPO4 solução de Na2CO3 pp. Branco de Al(OH)3 , solúvel em excesso de reagente 02) Do íons BÁRIO, Ba2+, com: solução de (NH4)2CO3 pp. Branco de BaCO3 solução de (NH4)2C2O4 pp. Branco de BaC2O4 H2SO4 diluído pp. Brancode BaSO4 solução saturada de CaSO4 pp. Branco de BaSO4 solução de K2Cr2O4 pp Amarelo de BaCrO4 03) Do íon CÁLCIO , Ca2+, com: solução de (NH4)2CO3 pp. Branco amorfo de CaCO3 H2SO4 diluído pp. Branco de CaSO4, a partir de soluções concentradas. O pp.é apreciavelmente solúvel em água. solução de (NH4)2C2O4 pp. Branco de CaC2O4 04) Do ânion CARBONATO, CO3 2- ,com: HCl diluído desprendimento de CO2 (testado com água de cal ou água de Barita) solução de Ba2+ ou Ca2+ vide estes íons solução de Ag+ : pp. Branco de CaC2O4 solução de Ag+ : pp. Branco de CaC2O4 05) Do íon CÚPRICO, Cu2+, com: H2S pp. Preto CuS Solução de NaOH pp. Azul pálido de Cu(OH)2, eu por fervura passa a CuO, preto solução de NH4OH pp. Azul pálido de sal básico, solúvel em excesso de reagente (solução azul escura) solução de K4Fe(CN)6 pp. Marrom avermelhado de Cu[Fe(CN)6] solúvel em NH4OH(aq), solução azul solução de KCl. pp. Inicial marrom de CuI2, que se decompõe em pp. Branco de Cu2I2 e I2; Este último se dissolve na solução, dando-lhe cor marrom 06) Do íon FÉRRICO, Fe3+, com: solução de NH4OH pp. Marrom-avermelhado gelatinoso de Fe(OH)3 solução de NaOH idem solução de (NH4)2S pp. Preto de FeS e S, em meio ácido solução deH2S pp. Preto de Fe2S3, em meio ácido solução de K3Fe(CN)6 solução de coloração marrom, de Fe(CN)6 solução de NaCH3COO solução de coloração marrom-avermelhada, de Fe(C2H3O2) solução de NH4CNS solução de coloração vermelho-escura, causada pelo íon [Fe(CNS)6] -3 07) Do íon FERROSO, Fe2+, com: solução de NaOH pp. Branco de Fe(OH)2, que por exposição ao ar rapidamente se oxida a pp. marrom-avermelhado de Fe(OH)3 CORES DOS COMPOSTOS http://fabricad.online solução de (NH4)2S pp. preto de FeS solução de KCN pp. marrom-avermelhado de Fe(CN)2, solúvel em excesso de reagente,dando solução amarela de K4(Fe(CN)6) solução de K3Fe(CN)6 pp. Azul-escuro de Fe3[Fe(CN)6]2 (azul de turnbull) 08) Do íon MAGNÉSIO, Mg2+, com: solução de NH4OH pp. branco de Mg(OH)2 solução de NaOH pp. branco de Mg(OH)2 solução de Na2CO3 pp. Branco de MgCO3.Mg(OH)2.5H2O solução de Na2HPO4 pp. branco cristalino de Mg(NH4)PO4 09) Do íon MERCÚRICO, Hg2+, com: H2S pp. Inicialmente branco , que passa a amarela, marrom e finalmente pretode HgS, com excesso de reagente solução de NaOH pp. Inicial marrom-avermelhado de sal básico, que com excesso de reagente passa a amarelo, de HgO solução de NH4OH pp. branco de sal amino-mercúrico solução de SnCl2 pp. Inicial branco de Hg2Cl2, que com excesso de reagente é reduzido a Hgmetálico cinza-negro solução de KI pp. vermelho de HgI2, solúvel em excesso de reagente 10) Do íon MERCÚRIO, H2 2+, com: HCl diluído pp. branco solução de KI pp. verde-amarelado, com excesso de reagente é dissolvido, dando K2(HgI4), solúvel libera Hg finamente dividido, preto solução de K2CrO4 pp. Marrom amorfo de Hg2CrO4, a frio, que passa a uma forma vermelha cristalina por fervura H2S pp. Preto de HgS e Hg Solução de NaOH pp. Preto de Hg2O solução de NH4OH pp. Preto de sal amino-mercúrico [ p. ex. Hg2(NH2)NO3] e Hg finamente dividido solução de SnCl2 pp. Cinza de Hg finamente dividido 11) Do íon PLUMBOSO, Pb2+, com: HCl diluído pp. Branco de PbCl2, solúvel em água quente solução de KI pp. Amarelo de PbI2, moderadamente solúvel em água fervente ácido sulfúrico concentrado pp. Branco de PbSO4 solução de K2CrO4 pp. Amarelo de PbCrO4 H2S pp. Preto solução de NaOH pp. Branco de Pb(OH)2, solúvel em excesso de reagente.