1 QUÍMICA PROFESSOR DA TURMA: SÉRGIO MAGNAVITA REVISÃO UFBA – 2 FASE a 01. (UFRJ) O dióxido de carbono solidificado, o “gelo seco”, é usado como agente refrigerante para temperaturas da ordem de – 78 ºC. a) Qual a fase de agregação do dióxido de carbono a 25 ºC e 1 atm? b) O dióxido de carbono é uma molécula apolar, apesar de ser constituído por ligações covalentes polares. Justifique a afirmativa. 02. (UNICAMP-SP) Considere os processos I e II representados pelas equações: I II H2O(g) 2 H(g) + O(g) H 2O ( ) Indique quais ligações são rompidas em cada um desses processos. 03. (UNICAMP-SP) À temperatura ambiente o cloreto de sódio, NaC, é sólido e o cloreto de hidrogênio, HC, é um gás. Essas duas substâncias podem ser líquidas em temperaturas adequadas. a) Por que, na fase líquida, o NaC é um bom condutor de eletricidade, enquanto na fase sólida não é? b) Por que, na fase líquida, o HC é um mau condutor de eletricidade? c) Por que, em solução aquosa, ambos são bons condutores de eletricidade? 04. (EEM-SP) As substâncias, dadas pelas suas fórmulas moleculares, CH4, H2S e H2O, estão em ordem crescente de seus pontos de ebulição. Explique por que, do ponto de vista estrutural, esses compostos estão nessa ordem. 05. (UFU-MG) Um químico compilou os valores dos pontos de ebulição dos haletos de hidrogênio. Os resultados foram os seguintes: COMPOSTO PE ºC HF + 20 HC – 85 HBr – 67 HI –3 a) Por que estas substâncias apresentam diferentes pontos de ebulição? b) Explique por que o HF tem ponto de ebulição superior aos demais. c) Explique a ordem dos pontos de ebulição dos 3 últimos compostos. 06. O monóxido de nitrogênio, NO, poluente formado nos motores de combustão interna, pode ser eliminado pela reação com amônia, NH3, produzido N2 e vapor d’água. Sabe-se que a emissão média anual desse poluente é de 3,6 x 105 g/veículo. a) Escrever e balancear a equação correspondente, indicando o agente redutor. b) Classifique o NO e represente sua reação com a água. Justifique. c) Calcule a massa anual de amônia necessária para eliminar completamente o poluente NO. CÁLCULOS 2 07. (IME-RJ) São dadas as equações químicas, não ajustadas, a seguir: I) KMnO4 + H2O2 + H2SO4 K2SO4 + MnSO4 + H2O + O2 II) KMnO4 + HC KC + MnC2 + H2O + C2 Para cada uma dessas equações, determine: a) os seus coeficientes, considerando os menores números inteiros possíveis. b) o agente redutor; c) o agente oxidante. 08. (UNICAMP-SP) Sabendo-se que o nitrogênio, N, tem cinco elétrons em sua camada de valência: a) represente, de forma esquemática, a estrutura eletrônica (fórmula eletrônica ou de Lewis) da amônia, NH3 indicando cada par eletrônico por dois pontos (:). b) observando a estrutura esquematizada, que propriedades, ácidas ou básicas, pode-se esperar que a amônia apresente? Justifique. 09. (UNICAMP-SP) No processo de fabricação do ácido sulfúrico, H2SO4, ocorrem as seguintes reações: I) S(s) + O2(g) SO2(g) II) SO2(g) + 1 O2(g) SO3(g) 2 III) SO3(g) + H2O() H2SO4() a) Indique a(s) reação(ões) de óxido-redução e o(s) respectivo(s) redutor(es). b) Escreva as equações que representam as duas etapas da dissociação iônica do ácido sulfúrico em água. QUÍMICA CÁLCULOS 3 10. A adrenalina, hormônio produzido pela medula das glândulas supra-renais, estimula a ação cardíaca e eleva a pressão sanguínea. a) Indique as funções presentes neste harmônico b) Qual a fórmula molecular do hormônio? 11. O colesterol encontra-se em todos os tecidos, quer no estado livre ou combinados com ácidos graxos. Ele é o esteróide mais importante e serve de base para muitos hormônios importantes. a) Classifique a parte alinfática deste composto, seguindo três critérios. b) Identifique a função química orgânica à qual pertence este composto. c) Analise a afirmação: Quando combinado com ácidos graxos, o colesterol origina lipídeos. 12. A fenilalanina é o aminoácido responsável pela fenilcetanúria, doença genética que causa retardamento mental nas crianças. a) Este composto pode fazer parte da estrutura das proteínas? Justifique: b) Analise o caráter ácido-base desta substância. QUÍMICA CÁLCULOS 4 13. O ácido acetil salicílico (aspirina) é usado contra febre e como analgésico. a) Indique as funções deste composto. b) Quando ingerido este composto sofre hidrólise no estômago. Represente esta reação indicando as funções químicas dos compostos formados. 14. A vitamina A está representada abaixo. a) Por que a vitamina A não é hidrossolúveis? b) Quantos moles de hidrogênio (H2) são necessários para saturar 1 mol desta vitamina? 15. O vinho quando em contato com o ar atmosférico, vai ocorrendo lentamente oxidação do etanol até adquirir sabor azedo. Represente a reação que ocorre indicando cada etapa. 16. Considere as seguintes substâncias: Etanol, Propeno, Éter, Dietílico e Ácido Acético. a) Escrever as fórmulas das substâncias citadas. b) Compare os pontos de ebulição do Etanol e do Éter Etílico. Justifique: c) Representar a hidratação do propeno em meio ácido. d) Representar a reação entre o ácido acético e o etanol. 17. Os sabores e as fragrâncias naturais são devidos a misturas-complexas de compostos orgânicos. Assim, por exemplo, mais de 100 substâncias diferentes contribuem para o sabor da banana. Os aromatizantes artificiais de baixo preço, tais como os usados em balas, doces e caramelos, provêm normalmente de um único composto ou no máximo de misturas simples. O acetato de n-pentila, por exemplo, cheira a banana e pode ser obtido a partir do ácido acético e do álcool n-pentílico, através de uma reação catalisada por ácido sulfúrico. Dê a equação dessa reação. QUÍMICA CÁLCULOS 5 18. (UNICAMP-SP) Na produção industrial de panetones junta-se à massa o aditivo químico U.I. Esse aditivo é a glicerina, que age como umectante, ou seja, retém a umidade para que a massa não se resseque demais. A fórmula estrutural da glicerina (propanotriol) é: a) Represente as ligações entre as moléculas de água e de glicerina. b) Por que, ao esquentar uma fatia de panetone ressecado, ela amolece, ficando mais macia? 19. (FUVEST-SP) Abaixo estão tabeladas as constantes de dissociação (Ka) de uma série de ácidos carboxílicos: a) Justifique a ordem relativa dos valores de Ka. b) Considerando soluções equimolares desses ácidos, qual tem maior pH? Justifique. 20. (Unicamp-SP) A fórmula de um sabão é: No processo de limpeza, uma parte da molécula do sabão liga-se às gorduras e a outra à água. Qual parte se liga à gordura e qual se liga à água. Por quê? 21. (VUNESP) O Dacron, um polímero utilizado em fitas magnéticas, é sinalizado pela reação entre o ácido 1,4-benzenodióico e o 1,2-etanodiol, com eliminação de água. a) Escreva a equação que representa a reação de uma molécula do ácido com uma molécula do diol. Utilize fórmulas estruturais. b) A que função orgânica pertence o Dacron? QUÍMICA CÁLCULOS 6 QUESTÕES UFBA (COM GABARITO) QUÍMICA 02. (UFBA-04 – Valor: 20 pontos) 01. (UFBA-03 – Valor: 15 pontos) “Se organismos de silício um dia existiram, na face da Terra, forma eliminados pelas forças competitivas da seleção natural. (...) Apesar de quase impossível, não ficaria surpresa se algum cientista me procurasse dizendo ter ‘descoberto um ser feito de silício’.” (KAUFFMAN-ZEH, Andréa. Ensaio: De que são feitos os seres vivos. Galileu, São Paulo, ano 9, n. 111, p. 87, out. 2000) A vida, tal como é conhecida, se baseia no átomo de carbono e o metabolismo da maioria dos seres vivos depende de trocas gasosas e de energia com o meio ambiente. O silício, entretanto, pertence à mesma família do carbono. A partir dessas informações, apresente, resumidamente, argumentos que fundamentem a descrença da bióloga, considerando os seguintes aspectos da química do carbono e do silício: a diferença entre os raios atômicos do carbono e do silício e a energia das ligações carbono-carbono e silício-silício; a estrutura molecular do dióxido de carbono e do dióxido de silício e as trocas gasosas em ambiente onde a vida depende do carbono; o comportamento de proteínas, em meio aquoso, e o de polímeros, como o silicone representado por CH3 CH3 | | ... –– O –– Si –– O –– Si ––... | | CH3 CH3 A Revolução Industrial iniciada por volta de 1760, na Inglaterra, ao mesmo tempo que trouxe a poluição, foi o berço de transformação da sociedade humana. A alteração do clima, em razão do aumento crescente das emissões de dióxido de carbono e de outros gases de origem antropogênica, faz com que, nos dias atuais, se repensem as matrizes energéticas em busca de energia limpa. (PERUZZO & CANTO, p. 201) Considerando a alteração climática referida no texto, a energia solar e a radiação infravermelha emitida pela Terra sob forma de calor, explique como age o dióxido de carbono, ao contribuir para o aquecimento do planeta, associando a emissão dessa substância e a fontes de energia de origem fóssil. RESPOSTA Uma parcela da energia solar que incide sobre a superfície da Terra é reemitida sob a forma de calor. Entretanto, a presença crescente de CO2(g) na atmosfera dificulta a passagem de parte da radiação infravermelha para o espaço cósmico. Esse fato acarreta o aumento da temperatura do planeta e conseqüente alteração climática. A emissão crescente de CO2(g) é o principal resultado da atividade humana na queima de combustíveis fósseis, a exemplo do carvão mineral e dos derivados de petróleo, dentre outros. RESPOSTA Carbono e silício têm propriedades químicas semelhantes, uma vez que pertencem ao mesmo grupo periódico. Entretanto, o raio atômico do silício sendo, maior que o do carbono, implica ligação Si –– Si de maior comprimento do que a ligação C –– C. Como conseqüência as ligações entre átomos de silício são mais facilmente quebradas do que as ligações entre átomos de carbono. CO2, é um gás solúvel em água, cujas moléculas são lineares e o SiO2 é um sólido covalente de baixa solubilidade, e, por isso, inviabiliza as trocas gasosas como as que ocorrem nos organismos estruturados à base de carbono e água As proteínas podem ser solúveis em água devido à polaridade e às interações entre suas moléculas e as da água, por ligações de hidrogênio, enquanto o silicone é insolúvel em água. 03. (UFBA-04 – Valor: 15 pontos) Nos últimos trinta anos, o consumo de fertilizantes nitrogenados, no Brasil, quadruplicou, apesar do incremento de apenas 10% da área plantada. Um dos maiores produtores, localizado no Pólo Petroquímico de Camaçari, aproveita o gás natural produzido no Recôncavo Baiano como matéria-prima na produção de amônia, NH3, e de uréia, (NH2)2CO. (A TARDE, p. 12) Com base na teoria da repulsão dos pares de elétrons da camada de valência, escreva as fórmulas estruturais das substâncias químicas amônia e uréia, referidas no texto. 7 RESPOSTA As fórmulas estruturais da amônia e da uréia são: N N H H H H QUÍMICA na fase líquida, relacionando-as com os diferentes pontos de ebulição entre esses halógenos e entre esses haletos de hidrogênio. RESPOSTA N H C H H O 04. (UFBA-05 – Valor: 10 pontos) A maioria dos materiais presentes na natureza apresenta-se sob a forma de misturas de substâncias. A obtenção de substâncias puras a partir dessas misturas tem sido um dos grandes desafios da Química, a exemplo da separação de minérios contendo sulfetos utilizados na metalurgia. Um minério constituído por ganga e por sulfeto de determinado metal é triturado e, em seguida, agitado com óleo mineral, para que os grãos de sulfeto resultantes fiquem cobertos por uma película de óleo. Ao se adicionar água, esses grãos sobrenadam, e a ganga, formada principalmente por areia, se deposita, separando-se dos grãos de sulfeto. A partir da análise dessas informações, identifique o processo que permite a aderência do óleo mineral aos grãos de sulfeto e apresente os fundamentos da técnica utilizada na separação entre esses grãos e a ganga, após a adição da água. RESPOSTA O processo que permite a aderência do óleo aos grãos de sulfeto é a adsorção. Os grãos de sulfeto embebidos em óleo são separados da ganga após a adição de água por diferença de densidade entre essas misturas e a água e pela imiscibilidade do óleo na água. As interações intermoleculares no cloro e no iodo, na fase líquida, são de natureza dipolo instantâneo-dipolo induzido, tendo o iodo maior ponto de ebulição em razão de apresentar maior massa molar. As interações intermoleculares no fluoreto de hidrogênio e no iodeto de hidrogênio, na fase líquida, são de natureza, respectivamente, ligação de hidrogênio e dipolo permanente-dipolo permanente, tendo o fluoreto de hidrogênio maior ponto de ebulição em razão da maior intensidade da ligação de hidrogênio em relação à intensidade do diopolo permanente-dipolo permanente no iodeto de hidrogênio. 06. (UFBA-05 – Valor: 15 pontos) Segundo informações veiculadas pelo Jornal A Tarde (2004, p. 14), as vendas do segmento metalúrgico da indústria baiana cresceram 29,3% em fevereiro de 2004, comparando-se ao mesmo período de 2003, graça sobretudo ao cobre, que, além de ser um dos melhroes condutores de calor e eletricidade, é amplamente utilizado na fabricação de ligas. A metalurgia do cobre é complexa e cara, principalmente por conta do baixo teor desse elemento químico nos seus minérios. uma das etapas do processo de produção desse metal envolve a ustulação ou queima da calcosita líquida, Cu2S, que é convertida em cobre livre. De acordo com essas informações, escreva a equação química balancedada, com os menores coeficientes estequiométricos inteiros, que representa a ustulação da calcosita, identificando as espécies químicas que são reduzidas. 05. (UFBA-05 – Valor: 20 pontos) RESPOSTA O que mantém as moléculas unidas nos estados sólido e líquido são as ligações ou interações intermoleculares. A intensidade dessas interações, bem como o tamanho das moléculas são fatores determinantes do ponto de ebulição das substâncias moleculares. Equação: Cu2S() + O2(g) 2 Cu() + SO2(g) O cobre e o oxigênio são reduzidos na ustulação da calcosita. (PERUZZO & CANTO, 2002, p. 454-455) SUBSTÂNCIA PONTO DE EBULIÇÃO (ºC), A 1,0 ATM MOMENTO DIPOLAR DA MOLÉCULA (D)* C2 – 34 0 I2 184 0 HF 20 1,98 HI – 36 0,38 * Moléculas no estado gasoso Considerando as informações do texto e os dados da tabela, identifique as interações intermoleculares que ocorrem nos halógenos e nos haletos de hidrogênio, QUESTÕES 07 E 08 (UFBA-03) Para a resolver as questões 07 e 08 utilize a figura: 8 07. (UFBA-03) QUÍMICA 10. (UFBA-05) (Valor: 20 pontos) A substância representada pela fórmula estrutural é um quimioterápico sintético, que vem sendo utilizado no tratamento de infecções bacterianas. A partir da análise da estrutura apresentada, classifique a cadeia carbônica segundo dois critérios distintos. Diariamente, sabões e detergentes de uso doméstico são descartados no sistema de esgoto e terminam sendo lançados nos rios e nos lagos, o que provoca, com o movimento das águas, formação de espuma na superfície desses mananciais, causando grande impacto ao meio ambiente. Enquanto os sabões, após algum tempo, são biodegradados, determinados detergentes não são consumidos por microorganismos, acumulando-se nessas águas. As fórmulas compactas I e II, representam dois tensoativos biodegradáveis encontrados na composição, respectivamente, de sabões e de detergentes. 08. (UFBA-03) Considerando a fórmula estrutural do quimioterápico referido, escreva os nomes de apenas quatro das funções orgânicas representadas, excluindo a função hidrocarboneto. RESPOSTAS 07. Opções: 1) cíclica e insaturada. 2) cíclica e heterogênea. 3) cíclica com núcleos condensados. 4) cíclica com núcleo aromático. 5) cíclica com núcleo condensado e aromático. 6) insaturada e heterogênea 7) outras combinações incluindo dois critérios distintos A partir dessas informações, identifique a condição da cadeia carbônica que fundamenta a biodegra-dabilidade dos tensoativos I e II e descreva, de modo sucinto, a formação de micelas do tensoativo I, em meio aquoso, e a atuação dessa substância na remoção de sujeira constituída por óleo e partículas de poeira depositada sobre um tecido contido em um recipiente com água. 08. Quatro dentre as opções: Amina Haleto orgânico Éter Cetona Ácido carboxílico RESPOSTA 09. (UFBA-04) (Valor: 15 pontos) O ácido carboxílico, representado pela fórmula, é uma das causas do mau odor proveniente do suor das axilas e resulta da ação de bactérias que se alimentam da secreção de glândulas sudoríparas. A sabedoria popular recomenda o uso de leite de magnésia, uma suspensão aquosa de hidróxido de magnésio, Mg(OH)2 , para acabar com o mau odor. — COO , que é polar. Quando o tensoativo I se encontra em meio aquoso ocorre a formação de micelas que são geralmente aglomerados esféricos de íons palmitato dispersos por toda fase aquosa. Esses íons estão dispostos em grupos, (PERUZZO & CANTO, p. 498) A partir dessas informações, escreva a equação química balanceada que justifica a recomendação do uso do leite de magnésia como desodorante, e indique o nome oficial do sal orgânico formado. RESPOSTA Equação química balanceada da reação do ácido carboxílico com o hidróxido de magnésio: Nome oficial do sal orgânico formado: 3-metil-2-hexenoato de magnésio. A condição de biodegradabilidade dos tensoativos I e II é de apresentar cadeia carbônica não ramificada. O palmitato de sódio é constituído por uma parte apolar e por uma extremidade formada pelo grupo carboxilato, mantendo o grupo carboxilato, — COO na superfície e a parte apolar no interior da esfera. Como as superfícies das micelas são carregadas negativamente, elas se repelem e permanecem espalhadas por toda a fase aquosa. Os íons sódio estão dispersos na fase aquosa como íons individuais solvatados. As micelas ao entrarem em contato com a fase oleosa da sujeira dissolvem essa fase a partir da interação da parte apolar da micela, que apresenta a mesma apolaridade da fase oleosa. As micelas carregadas com a fase oleosa se dispersam na fase aquosa e as partículas de poeira se sedimentam após agitação do tecido. 9 11. (UFBA-06) (Valor: 15 pontos) O uso da cocaína tornouse uma das maiores tragédias do mundo contemporâneo. O consumo dessa substância química tem levado muitos jovens à degradação total e até à morte, além de sustentar um comércio ilegal que movimenta bilhões de dólares por ano. (FELTRE, 2004, p. 11). Considerando a fórmula estrutural da cocaína, identifique a que função da Química Orgânica pertencem os grupos –– COOCH3 e C6H5COO –– e escreva a estrutura do cátion resultante da reação química de cocaína com ácido clorídrico, HCl(aq). QUÍMICA RESPOSTA Fórmula eletrónica de Lewis para o tribromometano As interações intermoleculares entre a água e o triclorometano são de natureza dipolo permanente-dipolo permanente. Equação química que representa a cloração da água; C2(g) + H2O(/) HCO(aq) + HC(aq) A diminuição da quantidade de cloro adicionado à água implica na diminuição da concentração de HCO(aq) e, conseqüentemente, redução da concentração de THMs aquoso. RESPOSTA Os grupos COOCH3 e C6H5COO pertencem a função orgânica dos estéres. Estrutura do cátion resultante da reação química da cocaína com HCl(aq). 13. (UFBA-07) (Valor: 20 pontos) A decomposição da azida de sódio, NaN3(s), é usada para inflar airbag — equipamento de segurança utilizado em automóveis. Ao se decompor completamente, durante uma colisão, essa substância libera gás nitrogênio, N2(g), que provoca a expansão imediata do airbag, de acordo com a reação representada pela equação química não-balanceada NaN3(s) Na(s)+N2(g). 12. (UFBA-07) (Valor: 15 pontos) O acesso à água de boa qualidade é essencial para o desenvolvimento de uma sociedade. A desinfecção da água pelo cloro é uma das maiores conquistas em saúde pública da história da humanidade — conseguiu diminuir os índices de doenças, a exemplo de tifo e de cólera, causadas por bactérias. Entretanto, em 1974, cientistas descobriram que a cloração da água dá origem a uma série de produtos orgânicos secundários carcinógenos e capazes de interferir no sistema endócrino humano, a exemplo dos THMs — trialometanos. CHC3 e CHBr3, dentre outros — produzidos a partir de reações dos ácidos hipocloroso, HCO(aq), e hipobromoso, HBrO(aq), com substâncias resultantes de atívidade humana. Considerando essas informações, balanceie, com os menores coeficientes estequiométricos inteiros, a equação de decomposição da azida de sódio e determine a massa aproximada, em gramas, dessa substância, necessária para inflar completamente, com nitrogênio, um airbag de 50L a 27 °C e a 1,l4 atm. RESPOSTA Equação química, balanceada, de decomposição da azida de sódio 2NaN3(s) > 2Na(s) + 3N2(g) Cálculo da massa da azida de sódio Quantidade de matéria de N2(9) (BROWN e outros, 2005, p. 672-673). A partir das considerações presentes no texto, • desenhe a fórmula eletrônica de Lewis para o tribromometano e identifique a natureza das interações intermoleculares entre a água e o triclorometano; • escreva a equação química que representa a reação reversível de cloraçào da água e apresente, com base nessa equação, um argumento que justifique a redução da concentração de THMs aquoso a partir da diminuição da quantidade de cloro adicionado à água. Massa molar de NaNa = 65,0g.mor1 Massa da azida de sódio necessária para inflar o airbag 10 14. (UFBA-07) (Valor: 10 pontos) A perda extensiva da pele de indivíduos portadores de queimaduras ou de úlceras de pele pode ser recuperada graças a tecidos "artificiais" constituídos de células de pacientes ou de doadores. O tecido deve se desenvolver sobre um suporte de biomaterial resistente, biodegradável e compatível — que permite aderência e diferenciação de células a medida que a cultura cresce. O biomaterial hidrofiza-se à proporção que as células se desenvolvem e se unem aos tecidos adjacentes. O biomaterial com essas características é um copolímero dos ácidos glicólico e láctico obtido por reações químicas que podem ser representadas, resumidamente, pela equação química. (BROWN e outros, 2005, p. 429-430). A partir dessas informações, classifique o copolímero de acordo com a reação química representada e com o grupo funcional presente na estrutura e, em seguida, escreva a fórmula estrutural condensada dos produtos resultantes da hidrólise do biomaterial em meio ácido. RESPOSTA De acordo com o grupo funcional e com a reação química representada, o copolímero é um poliéster de condensação. As fórmulas estruturais condensadas dos produtos de hidrólise do copolímero, em meio ácido, são Obs: Em toda a prova, outras formas de solução poderão ser aceitas desde que sejam pertinentes. QUÍMICA ANOTAÇÕES 1 QUÍMICA