UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE - ICE

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
DEPTO DE QUÍMICA – ICE
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
Lista de Exercícios para Nivelamento em Química Geral - 2007 - Prof. Francisco
1.
O calor de combustão do anidrido sulfuroso é de 198 kJ/mol. Qual o calor gerado quando são
misturados 13,4 litros de dióxido de enxofre a 1,25 atm e 298 K, com 17,5g de oxigênio?
2.
Em uma solução de HF, a concentração de fluoreto em equilíbrio é 1,7 x 10-2 M. Qual o pH da solução
e qual a concentração de equilíbrio do ácido? Ka = 7 x 10-4.
3.
Calcule a concentração de cada espécie presente numa solução aquosa 0,40M de amônia. Qual é o
grau de dissociação desta solução? Ka = 1,76 x 10-5.
4.
A constante de equilíbrio para a dissociação do ácido benzóico em água é igual a 6,4 x 10-5. Calcule a
concentração de equilíbrio do ânion benzoato em solução 5,0 x 10-2 M desse ácido. Assuma o seguinte
equilíbrio:
C6H5CO2H(aq) + H2O(l) C6H5CO2¯ (aq) + H3O+(aq)
5. Dadas as entalpias de ligação (em kJ/mol), calcule ∆H0 das reações abaixo:
C-H : 412; C-C : 348; C=C : 612; C≡C : 837; H-H : 436; H-Cl : 431; C-Cl : 338
C2H2 (g) + 2 H2 (g) → CH3CH3 (g)
C2H4 (g) + HCl (g) → CH3CH2Cl (g)
6. A constante de equilíbrio para a dissociação do HCN em água é igual a 4,9 x 10-10. Calcule a concentração
de equilíbrio dos íons [H+(aq)] em solução 0,20 M desse ácido.
Lista de Exercícios para Nivelamento em Química Geral - 2007 - Prof. Carlos Mauricio
Assunto: Estrutura atômica; ligação e estrutura química
1. Quais dos seguintes conjuntos de números quânticos {n, l, m, s} não podem existir?
a) {3, 1, +1, +½}
d) {3, 2, 0, +½}
b) {1, 1, -1, +½}
e) {5, 4, +5, -½}
c) {4, 3, -2, -½}
f) {8, 6, -1, +½}
2. O iodo e o cobre são elementos presentes em pequenas quantidades nos animais, mas são essenciais
para eles.
a) Quantos elétrons têm m = -1 em um átomo de iodo no estado fundamental?
b) Quantos elétrons têm l = 1 em um átomo de cobre no estado fundamental?
3. Responda:
a) Um raio de luz é formado por um feixe de partículas chamadas fótons. A energia de um fóton é igual
à energia da radiação correspondente. Uma lâmpada azul (comprimento de onda igual a 470 nm) produz
5,0 J de energia por segundo. Quantos fótons azuis serão produzidos se a lâmpada ficar ligada 10 s?
b) As lâmpadas de vapor de sódio usadas na iluminação pública emitem luz amarela de comprimento de
onda de 589 nm. Qual a energia emitida por um mol de átomos de sódio, neste comprimento de onda?
4. A reação abaixo ocorre liberando –1123 kJ/mol.
Mg(s) + F2(g) → MgF2(s)
A energia para vaporizar o Mg(s) é igual a 148 kJ/mol. A energia para formar átomos de F a partir de
moléculas de F2 é igual a 155 kJ/mol. A primeira energia de ionização do Mg é igual a 737,7 kJ/mol e a
segunda é igual a 1451 kJ/mol. A afinidade eletrônica do Cl é igual a –348,8 kJ/mol. Use esse conjunto
de informações e calcule a energia de rede do MgF2(s).
5. Represente nas 6 estruturas abaixo TODOS os pares de elétrons solitários (não ligantes). Para os
átomos carregados, indique as cargas presentes e diga qual será a carga total de cada estrutura. Indique
se há estruturas hipervalentes.
F
H
N
O
N
C
H
C
N
C
C
F
N
C
N
H
O
F
C
C
O
C
H
H
NH
O
O
P
O
P
O
O
H2
C
O
N
CH3
Br
C
C
N
C
O
N
H
C
CH
N
Br
C
O
C
N
6. Desenhe estruturas de Lewis para as seguintes substâncias:
a) PH3
b) NO3−
c) SiF4
d) HCO2−
e) HOBr
7. Use estruturas de Lewis e o conceito da repulsão dos pares de elétrons de valência e prediga a forma
das seguintes moléculas. Sugira valores aproximados para os principais ângulos de ligação (por
exemplo, menor do que 109,5°; maior do que 109,5°, menor que 120°, maior do que 120°, etc)
a) ClO4−
b) PBr3
c) H2Se
d) CS2
e) NH4+
8. As moléculas NF3, BF3 e ClF3 têm fórmulas moleculares semelhantes, mas as moléculas
correspondentes têm estruturas bem diferentes. Faça um esboço da estrutura tridimensional de cada uma
delas e explique a diferença.
9. Sugira quais são os orbitais híbridos usados pelos átomos sublinhados nas seguintes estruturas:
a) NH2−; b) H3S+; c) XeF2; d) BI3; e) BCl4−.
10. Faça diagramas de energia de orbitais moleculares para os seguintes íons moleculares. Quais serão
diamagnéticos?
a) O22¯
b) Be22+
c) Li2+
d) B22¯
11. Lasers de rubi usam cristais de Al2O3 contendo pequenas quantidades de íons Cr3+, que absorvem
radiação eletromagnética. Estes íons perdem parte da energia adquirida como calor e emitem o restante
como radiação com comprimento de onda de 694 nm. Se a radiação absorvida pelos íons Cr3+ tiver
comprimento de onda igual a 500 nm, qual o percentual da energia absorvida que será perdida como
calor por cada mol?
Lista de Exercícios para Nivelamento em Química Orgânica – 2007 - Profs. Marco Edílson/
Rosane
Assunto: Esteroquímica/Análise Conformacional; Acidez/basicidade; Substituição Nucleofílica;
Química dos Aromáticos; Compostos carbonílicos.
1. Abaixo estão desenhadas as projeções de Newman para os confôrmeros mais estáveis do 1,2dibromoetano (A) e do 1,2-diidroxietano (B). Justifique, para cada caso, a maior estabilidade destas
conformações.
OH
Br
H
H
H
H
OH
H
H
H
H
(B) "gauche"
Br
(A) "anti"
2. O (+)-limoneno (estrutura abaixo) é um monoterpeno natural, presente em elevada concentração nas
cascas de frutas cítricas, como a laranja.
(a) Determine a configuração do centro assimétrico presente na molécula do (+)limoneno;
(b) Desenhe a estrutura do seu enantiômero, indicando sua configuração;
(c) Sabendo que o (+)-limoneno possui valor de [α]D25= +123,8o, qual deve ser o
valor de [α]D25 de seu enantiômero?
(+)-Limoneno
3. Justifique, através do mecanismo das reações, as seguintes observações experimentais:
(a) O (S)-3-cloro-3-metilexano, quando colocado frente a um excesso de metanol (condições de
solvólise), gera o respectivo éter metílico, na forma de um racemato;
Cl
CH3
CH3O
CH3OH
CH3
Racemato
(S)-3-Cloro-3-metilexano
(b) Na reação de nitração da acetanilida obtem-se, como produto majoritário, a paranitroacetanilida.
O
H
N
CH3
Acetanilida
4. Coloque os compostos abaixo em ordem de reatividade para a reação de substituição nucleofílica
acílica (SN no carbono carbonílico de derivados acila). Justifique sua resposta.
O
CH3
O
OCH3
CH3
O
Cl
CH3
NH2
5. Responda os itens a seguir:
a.
b.
c.
Identifique o hidrogênio mais ácido da substância i). (Explique.)
Dê o mecanismo da formação de ii) (aldeído cinâmico) a partir do benzaldeído e acetaldeído.
Seria possível preparar com eficiência o produto iii) usando uma condensação aldólica? Porque?
H
O
O
O
i)
ii)
iii)
H
CO2Et
6. Explique (usando mecanismos) porque para preparar ésteres pela reação
RCO2H + R’-OH devemos, em geral, usar um ácido inorgânico forte como catalisador e alta temperatura, ao passo que
com a reação
RCOCl + R’-OH não é preciso catalisador e pode-se proceder à temperatura ambiente, com rendimentos bem melhores.
7. O prolitano é uma droga antidepressiva, preparada industrialmente através de uma reação de
aminação redutiva. Descreva a reação de preparação deste composto, indicando as condições reacionais,
precursores amina e composto carbonilado.
N
Prolitano
8. Dê as condições reacionais e/ou produtos, indicados por letras (A-I), nos itens a seguir:
Obs: Uma letra pode indicar mais de uma etapa.
O
O
CH3
CH3
A
(a)
O
O
B
(b)
O
O
C
(c)
NH2
O
O
(d)
O
E
O
(e)
O
D
O
F
+
O
O
O
O
(f)
OH
SOCl2
G
CH2CH2NH2
H
LiAlH4
I
9. Descreva o mecanismo da reação descrita no item (e) da questão anterior (trata-se de uma anelação de
Robinson).
Lista de Exercícios para Nivelamento em Físico-Química- 2007-Profa Clarissa
1) Sabendo-se que a reação química A + B = C acontece a pressão e temperatura constantes, e tem
uma variação de entropia negativa (∆S < 0), para que ela seja espontânea no sentido indicado, o
que você pode afirmar a respeito da variação de entalpia (calor envolvido) nesta reação?
2) Os calores padrão de combustão do etanol, do ácido acético e do acetato de etila são
respectivamente –1,36 kJ/mol, -0,874 kJ/mol e –2,25 kJ/mol. A partir destas informações,
determinar o calor da seguinte reação:
C2H5OH(l) + CH3COOH(l) = CH3COOC2H5(l) + H2O(l)
3) A função Aexp(-αx), com α real e positivo, é auto-função do operador hamiltoniano H, definido
para um sistema unidimensional com V(x) = 0 como
2
 − η ∂ ?
H =
 2
 2 m  ∂x
Em caso afirmativo, qual o seu auto-valor? E a qual propriedade do sistema este autovalor está
associado?
4) Calcule a energia de ativação (Ea) para uma reação cujo coeficiente de velocidade à temperatura
ambiente vem duplicado, para um aumento de 10 °C na temperatura. A equação que relaciona a
temperatura com o coeficiente de velocidade é a equação de Arrhenius, que tem a forma: (1,0
pontos)
k=Aexp(-Ea/RT)
5) Partindo das equações abaixo, mostre para qual ordem de reação o tempo de meia-vida INDEPENDE da
concentração inicial de reagente.
As seguintes equações cinéticas são conhecidas: 1a ordem: ln([A]/[A]0) = -kt
2a ordem:
1
1
=
+ kt
[ A] [ A]0
ordem zero: [A] = [A]0 -kt
LISTA DE EXERCÍCIOS DE BIOQUÍMICA –Profa Sonia Regina
1) O segmento de RNA abaixo, origina a hemoglobina M:
5’AUG-GCC-UCU-CAU-AUA-CUA-UGC-UAU
Uma mutação que ocorre através da inserção de uma base G entre as bases 11 e 12, ocasiona a
produção da meta-hemoglobina, uma molécula que ao contrário da molécula normal, não transporta
oxigênio. Escreva o segmento de RNA mutante e as cadeias polipeptídicas resultantes da tradução do
segmento normal e do mutante, indique também as porções N e C terminal.
U
C
A
G
U
Phe
Phe
Leu
Leu
Leu
Leu
Leu
Leu
Ile
Ile
Ile
Met
Val
Val
Val
Val
C
Ser
Ser
Ser
Ser
Pro
Pro
Pro
Pro
Thr
Thr
Thr
Thr
Ala
Ala
Ala
Ala
A
Tyr
Tyr
Fim
Fim
His
His
Gln
Gln
Asn
Asn
Lys
Lys
Asp
Asp
Glu
Glu
G
Cys
Cys
Fim
Trp
Arg
Arg
Arg
Arg
Ser
Ser
Arg
Arg
Gly
Gly
Gly
Gly
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G
2) Responda conforme o enunciado:
2.1) Com relação à cinética de Michaelis-Menten, indique se as afirmações a seguir são verdadeiras ou
falsas
( ) KM representa a concentração de substrato para a reação atingir a velocidade máxima
( ) Em altas concentrações de substrato a velocidade da reação independe da concentração de substrato
( ) A concentração de substrato não afeta a velocidade da reação
( ) KM corresponde a uma determinada concentração de substrato
2.2) Com relação ao ATP (adenosina trifosfato), indique se as seguintes afirmações são verdadeiras ou
falsas.
( ) Ele contém um anel furânico.
( ) Ele é o composto fosfatado de maior energia livre de hidrólise na célula
( ) Ele é um composto de reserva de energia da célula
( ) Sua energia livre de hidrólise pode ser usada para outras reações
( ) Seu açúcar constituinte é a glicose
2.3) Os pKa’s dos três grupos ionizáveis de um aminoácido são: pKa (-COOH) = 2,2, pKa (-NH3+)= 9,11
e pKa (-R)=10,07. Quando esse aminoácido apresentará maior capacidade tamponante?
(
(
(
(
(
) Em todos os pHs entre 2,2 e 10,07
) Em pH próximo a 7,1
) Em pHs entre 9 e 10
) Em pH próximo de 5,7
) Aminoácidos não podem atuar como tampões
3)Calcule o ponto isoelétrico e indique a(s) forma(s) existente(s) em pH 2; pH 7 e pH 9 dos aminoácidos
hipotéticos X, Y e Z. A seguir forme um tripeptídio com os aminoácidos hipotéticos X, Y e Z, de tal
forma que o de caráter ácido seja o N-terminal e o básico o C-terminal.
Dados:
X
pk αCOOH 3,6
pk αNH3+ 7,8
Y
pk αCOOH 2,8
pk ωCOOH 3,4
pk αNH3+ 8,8
Z
pk αCOOH 3,2
pk αNH3+ 8,2
pk ωNH3+ 10,6
4) Sabendo-se o objetivo da degradação da glicose, compare o metabolismo anaeróbico e o aeróbico
desta substância, e explique por que se consomem mais moléculas de glicose em condições anaeróbicas?
5) No gráfico de Lineweaver-Burk, abaixo, identifique a presença do Inibidor Competitivo e do
Inibidor Não Competitivo. Explique sua escolha. Em seguida, transforme este gráfico no gráfico de
Michaelis-Menten, indicando também a presença dos inibidores.
1 /V
A
B
C
1/[s]
6) Embora existam métodos gráficos para a determinação acurada dos valores de Vmáx e KM de uma
reação catalisada enzimaticamente, estes valores podem ser estimados rapidamente a partir das
velocidades iniciais obtidas em concentrações crescentes do substrato. Usando as definições de KM e
Vmáx estime os valores aproximados destas constantes, para a reação enzimática que fornece os
seguintes resultados: (Explique sua resposta)
[S] (moles/litro)
-4
5,0 x 10
2,0 x 10-4
6,0 x 10-5
4,0 x 10-5
3,0 x 10-5
2,0 x 10-5
1,6 x 10-5
1,0 x 10-5
8,0 x 10-6
V (µmoles/min.)
125
125
121
111
96,5
62,5
42,7
13,9
7,5
7) Sabendo-se que em uma célula anaeróbica a conversão da glicose a lactato ocorre com uma variação
de energia livre da ordem de –52kcal/mol, acompanhada pela síntese de dois moles de ATP, determinar:
a) A eficiência de conversão de energia na célula anaeróbica.
b) Quantos moles de ATP por mol de glicose são produzidos (utilizando a eficiência de conversão
encontrada no organismo anaeróbico) quando a glicose é completamente oxidada a CO2 e H2O,
sabendo-se que a energia livre desta reação é de – 686 kcal/mol.
(Dado: ATP → ADP + Pi
∆G° = - 7,3 kcal/mol)