9 Estrutura das substâncias e propriedades físicas (continuação)

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Natureza corpuscular da matéria
Matéria e suas transformações: Química
Orgânica – Módulos
9 – Estrutura das substâncias e propriedades físicas (continuação)
10 – A química do elemento carbono
11 – Cadeias carbônicas
12 – Funções orgânicas. Hidrocarbonetos de cadeia aberta
13 – Alcanos com cadeia ramificada
14 – Alcenos, alcinos e alcadienos com cadeia ramificada
15 – Hidrocarbonetos cíclicos
16 – Fórmulas de compostos orgânicos
Mineração:
extração do minério da jazida
Estrutura das substâncias e
propriedades físicas (continuação)
9
1. Princípio de solubilidade
“O semelhante dissolve o semelhante”.
Uma substância é solúvel em outra quando apresentam o mesmo tipo de força intermolecular e aproximadamente com a mesma intensidade.
• Polar dissolve polar
• Apolar dissolve apolar
Exemplos
NH3, H3C — CH2 — OH, H3C — COOH.
Amônia é um gás extremamente solúvel em água,
pois as moléculas de NH3 estabelecem ponte de
hidrogênio com as moléculas de H2O.
–q'
H — Cl
N—H
—
—
P.H.
H
H
Álcool e água formam mistura homogênea em qualquer proporção. Façamos uma comparação: misturar água
com álcool é como misturar água com água.
–q –q
+q
H
O
—
—
+q'
••
O—H
••
Compostos fortemente polares são bastante solúveis
em água, pois esta é bastante polar.
Exemplo: HCl
••
2. Substância polar
dissolve substância polar
—
H
H
+q
3. Influência da
ligação de hidrogênio
Substâncias que estabelecem ponte de hidrogênio
são bastante solúveis em água, pois esta também
estabelece ligação de hidrogênio.
QUÍMICA
173
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P.H.
H3C — CH2 — O •• ........ H — O
|
|
H
H
4. Substâncias apolares
são insolúveis em água
5. Uma substância apolar
dissolve substâncias apolares
São solúveis em CCl4:
CH4, I2, CxHy (hidrocarboneto)
Entre as moléculas de I2 e entre as moléculas do
tetracloreto de carbono, há o mesmo tipo de força (van
der Waals – London).
Exemplos: I2, CCl4
Entre as moléculas de CCl4, há Forças de van der
Waals – London, enquanto entre as moléculas de água há
ligação de hidrogênio.
No Portal Objetivo
Um hidrocarboneto CxHy é praticamente apolar sendo
insolúvel em água. Portanto, gasolina (mistura de
hidrocarbonetos) e água são líquidos imiscíveis.
(UFMS – ADAPTADO – MODELO ENEM) –
Em novembro de 2006, o Governo Federal
decidiu aumentar de 20% para 23% a mistura
de álcool anidro na gasolina. Para se determinar
o teor de álcool na gasolina, é realizado um
procedimento experimental simples: com uma
pipeta, colocam-se 20,0mL de gasolina em uma
proveta. A seguir, adicionam-se 20,0mL de
água; com a proveta tampada, agita-se a mistura
água-gasolina. Após a separação das fases,
determina-se o volume de cada fase e, finalmente, calcula-se o teor porcentual de álcool na
amostra de gasolina.
Baseado nesse procedimento experimental e no
conhecimento das propriedades da água e do
álcool, assinale a proposição correta.
a) O álcool hidratado constitui um exemplo de
sistema bifásico com um componente.
b) A gasolina é um exemplo de mistura heterogênea.
c) Nessa análise, o álcool presente na gasolina
transfere-se preferencialmente para a fase
orgânica por ser mais solúvel nessa fase.
d) Se o volume final da gasolina for 15,4mL,
significa que a amostra de gasolina apresenta
o teor alcoólico de acordo com o determinado
pelo Governo.
e) A água é uma mistura de oxigênio e hidrogênio.
174
QUÍMICA
Para saber mais sobre o assunto, acesse o PORTAL
OBJETIVO (www.portal.objetivo.br) e, em “localizar”,
digite QUIM2M201
Resolução
Comentando:
a) Incorreta. O álcool hidratado (96% de álcool
e 4% de água) é um sistema monofásico
com dois componentes.
b) Incorreta. A gasolina é mistura homogênea.
c) Incorreta. O álcool presente na gasolina
transfere-se preferencialmente para a fase
aquosa por ser mais solúvel nessa fase.
d) Correta.
(UESPI-PI – MODELO ENEM) – A vitamina C atua como antioxidante. Pode ser encontrada nas frutas cítricas, framboesa, tomate,
pimenta etc. De acordo com sua fórmula
estrutural abaixo, assinale a alternativa correta.
C
C
C
O
Volume de álcool = 20,0mL – 15,4mL = 4,6mL
20,0mL –––––– 100%
4,6mL –––––– x
x = 23%
O teor alcoólico está de acordo com o determinado pelo governo.
e) Incorreta. A água é uma substância pura
composta, formada pelos elementos químicos hidrogênio e oxigênio.
Resposta: D
OH
HO
C — CH — OH
O
H
CH2OH
a) É praticamente insolúvel em água.
b) Apresenta ponto de ebulição menor que a
água.
c) Forma ligações de hidrogênio entre suas
moléculas.
d) É totalmente solúvel no petróleo.
e) É mais solúvel em compostos apolares.
Resolução
A vitamina C, por apresentar vários grupos
hidroxila, estabelece pontes de hidrogênio entre
suas moléculas, é solúvel em água e em outros
compostos polares.
O ponto de ebulição da vitamina C é maior que
o da água, pois a molécula é maior, mais polar e
estabelece mais pontes de hidrogênio que a
água.
Resposta: C
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(UEMT – ADAPTADO – MODELO ENEM) – Em um recipiente contendo água, foi adicionado o mesmo volume de óleo.
Observou-se que as duas substâncias não se misturam,
formando um sistema bifásico.
São feitas as afirmações seguintes:
1) As substâncias são imiscíveis, porque o óleo é mais denso
que a água.
2) A água e o óleo não se misturam devido às características
polares de suas moléculas.
3) No sistema formado, a água fica na parte inferior, porque é
mais densa que o óleo.
Está correto o que se afirma somente em
a) 1
b) 2
c) 3
d) 1 e 2
e) 2 e 3
a) CO2 será miscível em A;
b) H2O será miscível em A e B;
c) H2O será miscível apenas em A;
d) NaCl será solúvel em B;
e) CCl4 será miscível em A.
RESOLUÇÃO:
Água, polar, dissolve A, polar, e não dissolve B, apolar.
Resposta: C
(UNIDERP-MS) – Para responder a esta questão,
considere aspectos, como geometria molecular, polaridade,
forças intermoleculares e as séries
I) HF, HCl, HBr, HI
II) NH3, PH3, AsH3, SbH3
III) H2O, H2S, H2Se, H2Te
IV) F2, Cl2, Br2, I2
RESOLUÇÃO:
1) Errado. São imiscíveis, porque a água é polar e o óleo é apolar.
2) Errado. O óleo é apolar.
3) Correto.
Resposta: C
As séries de moléculas que se dissolvem num solvente apolar,
como o querosene, são
a) I e II, apenas.
b) II e IV, apenas. c) III e IV, apenas.
d) IV, apenas.
e) III, apenas.
RESOLUÇÃO:
Substâncias apolares dissolvem-se em querosene, apolar. As
moléculas da série IV são apolares.
Resposta: D
(POUSO ALEGRE-MG) – Assinale a alternativa correta.
Sendo A um líquido polar e B um líquido apolar, pode-se afirmar
corretamente que
10
A química do elemento carbono
A BIOSFERA
Ecossistema é o conjunto formado pelo ambiente e pelos seres
vivos que aí vivem.
A biocenose ou comunidade é o componente vivo ou biótico de um
ecossistema. É o conjunto de populações de
espécies
diferentes
interdependentes no
tempo e no espaço. O biótopo é o componente abiótico de um ecossistema. É o meio físico sobre o qual se
desdobram a vida vegetal e animal.
São exemplos de ecossistemas: uma lagoa, uma poça
d’água, um aquário, uma floresta, uma campina etc.
Biosfera é o conjunto de todos os ecossistemas
existentes na Terra.
A biosfera ocupa a quase totalidade da hidrosfera. Na
litosfera abrange uma delicada e frágil camada superficial
de húmus e inclui a atmosfera, principalmente como
lugar de passagem.
• Postulados de Kekulé
Para a sua sobrevivência, o homem retira da biosfera
inúmeros materiais, tais como:
– óleos e gorduras extraídos de plantas oleaginosas;
– borracha (látex de certas espécies vegetais);
– açúcar (cana-de-açúcar e beterraba);
– amido e proteínas (cereais);
– celulose, carvão, ácido acético, metanol, acetona
(madeira e fibras vegetais);
– alcaloides, óleos essenciais, cânfora, tanino (plantas
medicinais);
– corantes, como índigo e pau-brasil (plantas geradoras
de corantes);
– proteínas (aves, mamíferos, peixes, frutos do mar);
– gordura, açúcar e proteína (leite animal);
– óleos, gorduras, lã, seda, hormônios (tecidos animais).
É importante assinalar que a extração de recursos da
atmosfera, litosfera, hidrosfera e biosfera deve ser feita
de tal modo que esses recursos não sejam completamente exauridos, mas renovados (desenvolvimento
sustentável).
Todos os compostos que formam os seres vivos são
constituídos pelo elemento químico carbono. Vamos, agora, iniciar o estudo da química do elemento carbono.
QUÍMICA
175
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:50 Página 176
1. Desenvolvimento
histórico da química orgânica
Durante muito tempo, a Química Orgânica foi considerada como a química dos produtos de origem animal
e vegetal.
No início do século XIX, imperava a teoria da força
vital. Acreditava-se que os organismos vivos (plantas e
animais) continham uma “força vital” que caracterizava
todos os compostos produzidos por eles. Deste modo,
não se admitia a possibilidade de compostos orgânicos
virem a ser sintetizados em laboratório.
Em 1828, Wöhler, aquecendo cianato de amônio,
obteve, em laboratório, a ureia, segundo o esquema:
—
H
Δ
—
N —H
Aparecem com menor frequência: S, P, Cl, Br, I etc.
Deve-se notar que a grande maioria dos compostos
orgânicos é obtida por síntese em laboratório e na indústria, sendo que o número de compostos isolados de
plantas e animais é bem menor.
Certos compostos contendo carbono são abordados
na Química Inorgânica. São eles: monóxido de carbono
(CO), dióxido de carbono (CO2), os carbonatos (CaCO3,
Na2CO3 etc.), os cianetos (KCN, NaCN etc.).
3. Os postulados de Kekulé –
a base da Química Orgânica
Em 1859, Kekulé apresentou uma teoria para explicar
a estrutura dos compostos orgânicos, sem saber que o
átomo tem um núcleo positivo rodeado por elétrons
negativos.
—
—
NH4+CNO – ⎯→ O = C
cianato de
N—H
amônio
São conhecidos vários milhões de compostos orgânicos. No entanto, esses compostos são formados por
poucos elementos: C, H, O, N (elementos organógenos).
H
ureia
A ureia é uma substância resultante do metabolismo da matéria
nitrogenada. É utilizada em larga escala como adubo.
Esta síntese abalou a teoria da força vital, pois um
composto orgânico foi obtido em laboratório sem a
presença da tal “força”.
Outras reações foram feitas em laboratório, demonstrando que não existia nenhuma força vital no organismo
vivo.
Procurou-se, então, novo conceito para Química
Orgânica.
Em 1848, Gmelin chamou a atenção para o fato de
que todos os compostos orgânicos continham carbono.
Em 1859, Kekulé apresentou a definição atual:
!
O Destaque
Friedrich August Kekulé sabia que a molécula do
benzeno é formada por
seis átomos de carbono e
seis átomos de hidrogênio
(C6H6). Mas como dispor
esses átomos num arranjo
estável? Kekulé queimou
neurônios diante do problema, até que numa noite
do ano de 1865, mergulhando no sono, o químico
Friedrich August Kekulé
(1829-1896), o pai funda- viu uma cobra engolindo o
dor da Química Orgânica.
próprio rabo. Ao acordar,
estava resolvido o enigma: bastava fechar a cadeia
de átomos de carbono, numa estrutura em forma
de anel.
Química Orgânica é a parte da Química que
estuda os compostos do elemento carbono
A Química Orgânica é a química dos corantes e
produtos farmacêuticos; do papel e da tinta de escrever;
das tintas, vernizes e plásticos; da gasolina e da borracha;
dos produtos alimentícios e do vestuário. O estudo dos
processos biológicos pertence, em última análise, à
Química Orgânica.
2. Os elementos organógenos
Não existe base científica na divisão da Química em
Orgânica e Inorgânica, porque as leis da Química valem
para os compostos orgânicos e inorgânicos.
176
QUÍMICA
A fórmula estrutural do benzeno idealizada por Kekulé.
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4. 1.o postulado –
tetravalência constante
composto CH3Cl, denominado monoclorometano ou cloreto de metila.
—
—
Nos compostos orgânicos, o átomo de carbono
estabelece quatro ligações com outros átomos, isto é, o
carbono é tetravalente. As quatro valências são representadas por quatro tracinhos (–). O hidrogênio e o cloro
são monovalentes, o oxigênio, bivalente e o nitrogênio,
trivalente.
Cl —
— O
—N —
—
—
H —
O hidrogênio estabelece apenas um par de elétrons,
ficando com a configuração do gás nobre hélio.
Os átomos de cloro (7 elétrons na camada de valência), oxigênio (6 elétrons de valência) e nitrogênio (5 elétrons na camada de valência) precisam estabelecer, respectivamente, 1, 2 e 3 pares eletrônicos.
5. 2.o postulado – igualdade
das quatro valências
Explica-se o fato de o carbono apresentar as quatro
valências iguais, por meio da existência de apenas um
.......
—
—
—
— — —
— —
—C—
— C —C —
— —
— —
—
—C—C—
—C—C—
— —
— —
—C—C—C—
—
—
— — —
Os átomos de carbono podem ligar-se entre si
formando cadeias. Isto explica o fato de existirem milhões
de compostos orgânicos.
—C—C—C—C—
C —C—C—C—O—C—C—
C
—
— C —C —
—
Desta maneira, o carbono precisa emparelhar os seus
quatro elétrons da camada de valência para adquirir configuração de gás nobre (oito elétrons na camada de
valência).
H (Z = 1)
K
1
K
L
M
Cl (Z = 17)
2
8
7
O (Z = 8)
K
L
2
6
N (Z = 7)
K
L
2
5
.......
—
6. 3.o postulado – encadeamento
— —
H
H
— —
—
H
C – . –H
H
— —
H—C—H
x
C–.–H H
Cl
— —
H x • C •xH
•
.......
.......
H
C – . – H Cl
H
— —
x
•
C – . – Cl H
— —
H
•
•C•
•
—
2
L
4
---
C (Z = 6) K
H
---
Atualmente, a tetravalência do carbono é explicada
pelo fato de apresentar quatro elétrons na camada de
valência.
Cl
H
H
H
— — —
H
|
H—C—H
|
H
Se as quatro valências fossem diferentes, deveríamos ter quatro moléculas diferentes.
Como só existe um composto com a fórmula CH3Cl,
as quatro moléculas devem ser iguais e, consequentemente, as quatro valências se equivalem.
---
De acordo com Kekulé, o átomo de carbono pode
unir-se a quatro átomos de hidrogênio, formando a
molécula do metano.
---
—C—
—C—
Os átomos de carbono podem formar cadeias
acíclicas com milhares de átomos, ou anéis de qualquer
tamanho. Tanto as cadeias acíclicas como os anéis podem
ramificar-se e ligar-se uns aos outros.
Aos átomos de carbono podem ligar-se outros átomos, principalmente de hidrogênio, oxigênio, nitrogênio,
cloro, bromo, iodo, flúor, enxofre e fósforo.
7. Tipos de ligações
entre átomos de carbono
Ligação simples
|
|
—C—C—
|
|
Dois átomos de carbono ligam-se por uma unidade
de valência. A representação simbólica é feita por um
traço simples.
QUÍMICA
177
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Carbono secundário (s)
Exemplos
H—C—C—C—H
—
C
H
—
C
—
C —C
H
C
H—C—H H
—
H
2-metil-1,3-pentadieno
Ligação tripla
H
—
—
H
—
—
—
H
H
H
propeno
eteno
H—C—C
C—C—H
—
—
H
H
H
—
C
—
H
H
—C
H—C
C—H
ciclopropeno
C—
Dois átomos de carbono ligam-se por três unidades
de valência. A representação é feita por três tracinhos.
Exemplos
—
H
C—H
H—C
C—C—H
—
H—C
—
—
H
propino
etino
Observe nas fórmulas dadas a tetravalência constante do carbono.
C— =C=
—
—
—C — = C
8. Tipos de carbono
Carbono primário (p)
É o que se liga apenas a um outro átomo de carbono.
178
QUÍMICA
— —
—
—
—
Por extensão, os átomos de carbono são considerados primários nos seguintes compostos abaixo.
H
metano
—
H
H — C —O—C—H
—
H —C —H
H
—
H
—
—
—
—
C
H
H
—
H
—
Exemplos
H
—
—
Dois átomos de carbono ligam-se por
duas unidades de valência. A
representação simbólica é feita por
dois tracinhos.
C
— Cp—
— Cp—
Ligação dupla
C
—
H
H
ciclobutano
—
— Cp — Cs — Cq — Cs — Ct — Cp—
—
H
H
ciclopropano
— Cp —
—
—
—
H—C—C—H
—
—
—
—
—
—
—
H—C—C—H
C—C
—
É o que se liga a quatro outros átomos de C.
—
H
C
Carbono quaternário (q)
H
H
— —
—
—
H
É o que se liga a três outros átomos de carbono.
H H
propano
—
H
Carbono terciário (t)
— —
H
H
H
etano
H
É o que se liga a dois outros átomos de C.
H
— —
— —
— —
— —
H—C—C—H
H
— —
H
H
—
H
H
H
éter dimetílico
9. Compostos orgânicos
versus compostos inorgânicos
Número de compostos
e de elementos formadores
Apesar do elevado número de compostos orgânicos,
o número de elementos constituintes é muito pequeno.
Na constituição dos compostos inorgânicos, participam
dezenas de elementos químicos.
NaCl, Ca(NO3)2, FeS, CuBr2, K2Cr2O7, H2O, RbH, NO2
são todos compostos inorgânicos.
Observe a diversidade de elementos.
Os compostos inorgânicos
são mais estáveis
A maior parte dos compostos orgânicos decompõemse quando aquecidos a uma temperatura de 500°C. Na
Química Inorgânica, são raros os compostos que se
decompõem nessa temperatura.
Como exemplo, podemos comparar a estabilidade
térmica do açúcar comum (sacarose) e do sal comum
(cloreto de sódio).
500°C
C12H22O11 ⎯⎯⎯→ 12C + 11 H2O
Δ
sacarose
800°C
1465°C
NaCl(s) ⎯⎯⎯⎯→ NaC l(l) ⎯⎯⎯→ NaC l(g)
Δ
Δ
Um procedimento experimental para distinguir uma
amostra de composto inorgânico de outra amostra de
composto orgânico, ambas sólidas, é o aquecimento. Na
amostra em que houver carbonização, é evidente a presença de carbono.
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Combustão
—
H
H
Resolução
Todos são átomos de carbono
secundário.
(MODELO ENEM) – O álcool etílico é o
mais utilizado de todos os alcoóis e, muito
provavelmente, foi uma das primeiras substâncias orgânicas obtidas pelo homem a partir
de processos de fermentação. Seu ponto de
fusão é – 115°C e o de ebulição é 78,5°C.
Auxiliado por essas informações e com a
estrutura do álcool etílico, assinale a proposição
correta.
H H
|
|
H—C—C—O—H
|
|
H H
RESOLUÇÃO:
C
C
C
C=O
O
N
H
ácido úrico
N
H
A fórmula molecular do ácido úrico é
a) C5H4N4O3
b) C5H4N3O6
c) C5H3N3O3
d) C4H6N2O2
e) C4H5N4O3
Resolução
Na fórmula estrutural, há cinco átomos de
carbono, quatro átomos de hidrogênio, quatro
átomos de nitrogênio e três átomos de oxigênio.
Portanto, a fórmula molecular é C5H4N4O3.
Resposta: A
O
C =C — C — C — C
C
H
—
H
O
C=C—C—C—C
H
C
—
H
H
H
—
H
—
NH2
ureia
H
=
H
RESOLUÇÃO:
cianato de amônio
Resposta: Cianato de amônio
HN
Quantos átomos de hidrogênio faltam na estrutura?
NH2
(NH4)+ (OCN)– ⎯→ O = C
Δ
H
N
C
=
Complete: Wöhler, em 1828, obteve a ureia por meio de
uma reação que abalou profundamente a teoria da força vital.
Em tal obtenção, ele realizou o aquecimento de
....................................................................................................
...................................................................................................
O
—
—
H —C —C —H
(UNIUBE-MG – MODELO ENEM) – O ácido úrico é o produto final da excreção da degradação de purinas. As doenças gota,
leucemia, policetemia e hepatite resultam numa
excreção aumentada desta molécula, representada pela fórmula estrutural:
—
—
—
H —C —C —H
—
H
—
—
H
a) A molécula apresenta um carbono primário e
um carbono secundário.
b) O álcool etílico é um gás a 37°C, temperatura
do corpo humano, à pressão de 1 atmosfera.
c) Bebidas destiladas, como conhaque, apresentam baixo teor alcoólico e, por isso, não
ocasionam grandes danos à saúde.
d) O álcool etílico foi obtido por Wöhler, em
1828, por meio de uma reação que abalou
profundamente a teoria da força vital.
e) A fórmula mínima fornece a proporção entre
os números de átomos, utilizando os menores números inteiros possíveis. A fórmula
mínima do álcool etílico é C2H6O.
Resolução
Comentando as alternativas:
a) Incorreta. Os dois átomos de carbono são
primários.
b) Incorreto. A 37°C e 1 atm de pressão, o
álcool etílico está no estado líquido.
c) Incorreta. Bebidas destiladas apresentam
teor alcoólico elevado.
d) Incorreta. Em 1828, Wöhler obteve a ureia
numa reação, o que abalou a teoria da força
vital.
e) Correta. A fórmula molecular e a fórmula
mínima coincidem (C2H6O).
Resposta: E
—
Classifique os átomos de carbono
do composto:
—
Outro procedimento experimental para diferenciar um
composto orgânico de um inorgânico é realizar a
combustão. Havendo formação de gás carbônico, torna-se
evidente a presença de carbono.
—
Geralmente, os compostos inorgânicos apresentam
pontos de fusão e de ebulição mais elevados.
C2H6O + 3O2 → 2CO2 + 3H2O
—
Os compostos orgânicos sólidos geralmente se fundem quando aquecidos em temperaturas compreendidas
entre 30°C e 400°C. Os pontos de ebulição dos compostos orgânicos líquidos também variam entre limites
bastante amplos.
A maioria dos compostos orgânicos são combustíveis, isto é, combinam-se com gás oxigênio, formando
gás carbônico e água.
A queima do álcool etílico (etanol, álcool comum)
pode ser equacionada da seguinte maneira:
—
Ponto de fusão
e ponto de ebulição
H
Resposta: Dez
QUÍMICA
179
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—
H
C
C
—
—
C
—
—
C
H
H
CH3
C —H
C
C
H 2C
H2C
RESOLUÇÃO:
— —
H
H
identificamos, respectivamente, o seguinte número de átomos
de carbono primário, secundário, terciário e quaternário:
CH2
H
H
C
— — —
Na cadeia abaixo, colocar as ligações que estão faltando.
C
—
—
—
—
—
H
H
(MODELO ENEM) – O mentol, usado na fabricação de
balas e chicletes para propiciar uma sensação refrescante, afeta os sensores responsáveis pela sensação de frio, tornando-os
ativos a uma temperatura acima da normal.
O mentol é um álcool cíclico que ocorre por exemplo na
hortelã-pimenta. Esta é uma erva rastejante muito cultivada
para a extração de um óleo rico em mentol. No mentol,
sC
t
3,
3,
3,
3,
3,
0
4
0
4
1
Cs
Cs
t
C
pC
—C—Cp
t
Resposta: A
Quanto à disposição
Quanto à natureza
Quanto à ligação
Quanto à natureza
Quanto à ligação
normais
ramificadas
homogêneas
heterogêneas
saturadas
insaturadas
homocíclicas
heterocíclicas
saturadas
insaturadas
• Acíclica • Cíclica • Saturada,
insaturada, homogênea, heterogênea
3. Quanto à disposição
Cadeia acíclica normal, reta ou linear: é aquela que
apresenta unicamente átomos de carbono primário e
secundário (tem duas extremidades apenas).
Exemplo
H3C — C — CH3
—
—
As cadeias carbônicas classificam-se em
Cíclicas
ou
Fechadas
4,
3,
3,
2,
4,
C
sC
Cadeias carbônicas
1. Cadeia carbônica – o esqueleto
de uma molécula orgânica
Cadeias
Abertas
ou Acíclicas
3,
3,
4,
1,
3,
RESOLUÇÃO:
pC
11
a)
b)
c)
d)
e)
H
—
C= C = C — C — C —
— C —H
H
H
H 3C — C — CH3
H
H
OH
—
O
acetona
C—C—C
cadeia carbônica
da acetona
2. Cadeias acíclicas
São as cadeias carbônicas abertas: os átomos de C
não formam ciclos.
Exemplo
Dois modelos para a molécula de etano (H3C — CH3).
180
—
—
—
—
OH OH OH
glicerol
—C—C—C—
—
—
—
—
H—C — C— C — H
—
H
—
H
—
—
H
cadeia carbônica do glicerol
QUÍMICA
Cadeia acíclica ramificada: é aquela que apresenta
pelo menos um átomo de carbono terciário ou quaternário
(tem mais de duas extremidades).
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:50 Página 181
6. Cadeias cíclicas
Exemplos
H
—
H 3C — C — CH3
—
H 3C — C — CH3
—
—
CH3
CH3
CH3
dimetilpropano
C
C—C—C
C—C—C
C
C
—
— —
metilpropano
cadeia do
metilpropano
cadeia do
dimetilpropano
4. Quanto à natureza
São as cadeias carbônicas fechadas.
São classificadas em
Cadeias homocíclicas – no anel só existem átomos
de carbono. Podem ser:
• Aromáticas – contêm o núcleo benzênico.
• Alicíclicas – não contêm núcleo benzênico.
Cadeias heterocíclicas – no anel existe átomo diferente do carbono.
7. Cadeia aromática
É uma cadeia cíclica com um ou mais ciclos, formados por 6 átomos de carbono ligados, alternadamente,
por simples e duplas ligações.
H
Cadeia homogênea: é aquela que não apresenta átomos diferentes de carbono intercalados na cadeia. As cadeias carbônicas do glicerol, acetona, metilpropano e
dimetilpropano (fórmulas já mencionadas) são
homogêneas.
H
C
C
—
H3C — C — O — C — CH3 H3 C — N — C — CH3
H2
H2
H2
H
éter dietílico
etilmetilamina
O oxigênio e o nitrogênio são os heteroátomos das
referidas cadeias carbônicas.
ou
C
C
H
Cadeia heterogênea: é aquela que apresenta átomos diferentes de carbono intercalados na cadeia.
Esses átomos diferentes de carbono são chamados
heteroátomos.
Exemplos
H
C
H Representações Simplificadas
C
H
Benzeno
O benzeno (C6H6) é um líquido incolor, de odor
agradável, bastante volátil (os vapores são tóxicos), imiscível com água. É usado como solvente,
na fabricação de corantes, plásticos, explosivos,
medicamentos etc. Encontra-se no alcatrão de hulha, uma das frações provenientes da destilação seca da hulha (carvão mineral contendo aproximadamente 80% de carbono). O benzeno é cancerígeno.
Outros exemplos
5. Quanto à ligação
Cadeia saturada: é aquela em que os átomos de
carbono ligam-se entre si, exclusivamente, por simples
ligações.
Exemplos
As cadeias carbônicas de todos os compostos já
mencionados neste módulo.
Cadeia insaturada ou não saturada: é aquela que
apresenta pelo menos uma dupla ou tripla ligação entre
átomos de carbono.
Exemplos
—
H3 C — C
CH2
H
propeno
H3 C — C
C—H
H
H
H
C
C
C
C
C
C
H
H
C
C
C
C
H
H
H
Naftaleno (naftalina)
ou
propino
Representações Simplificadas
QUÍMICA
181
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:50 Página 182
Naftaleno ou naftalina (C10H8) é um sólido branco
que sofre sublimação e é usado como inseticida. É
encontrado no alcatrão de hulha.
O
H
C
H
8. Cadeia alicíclica
H
C
C
C
C
H
O fenol comum é um sólido, pouco solúvel em
água, empregado como desinfetante, na fabricação de corantes, plásticos etc.
É toda cadeia homocíclica não aromática.
Exemplos
H
C
H2
C
H
H2 C
Fenol
CH2
H 2C
CH2
H 2C
CH 2
Ciclopropano
O
H
O
H
Ciclobutano
H2
C
H 2C
CH 2
H 2C
ou
H 2C
CH2
CH2
H2C
CH 2
H2 C
Ciclopentano
CH2
Ciclo-hexano
Representações Simplificadas
?
Saiba mais
CADEIA ALIFÁTICA
Os autores divergem quanto à classificação das cadeias.
I) Existem autores que usam o termo cadeia alifática como sinônimo de cadeia aberta (acíclica).
II) Outros autores classificam como alifáticas as cadeias não aromáticas. Assim, as cadeias acíclicas e as alicíclicas
seriam alifáticas.
9. Cadeia heterocíclica
Exemplos
HC
—
—
—
—
CH
HC
H
O
C
C
H
C
C
H
H
C
C
H
H
N
CH2
C
C
CH
O
O
Furano
N
N
Piridina
O
N
O
H
Ácido barbitúrico
182
QUÍMICA
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:50 Página 183
Completar a cadeia carbônica acíclica com átomos de hidrogênio.
C = C — C — N — C — C ≡ C— C
Resolução
H
—
—
—
—
—
H
H
H
H
H
—
—
H
—
H
—
H
H
H2C
H2C
—
—
C=C—C—N—C—C—
— C—C—H
H
A cadeia do composto abaixo é normal ou ramificada?
H
|
H3C — C — O — CH3
|
CH3
Resolução
É uma cadeia de classificação complicada.
Alguns autores classificam-na como normal, pois apresenta apenas
átomos de carbono primário e secundário. Outros autores afirmam que
é ramificada, pois tem três extremidades.
C—C —O—C
|
C
Um átomo monovalente pode ser heteroátomo?
Resolução
Não. Somente os átomos com valência maior que 1 podem ser heteroátomos.
Exemplos
|
|
|
I
|
|
—C—O—C— —C—S—C— —C—N—C—
|
|
|
I
|
|
|
H
C
CH2
N
CH — (CH2)2 — CH3
H
coniina
A coniina tem uma estrutura classificada como
a) aromática, heterogênea e ramificada.
b) alifática, ramificada, insaturada.
c) aberta, aromática, saturada.
d) cíclica, heterogênea, saturada.
e) alicíclica, homogênea, saturada.
Resolução
A cadeia carbônica é cíclica não aromática (não contém o núcleo benzênico), heterogênea (há um átomo de nitrogênio entre átomos de carbono) e saturada (somente ligações simples entre átomos de carbono).
Resposta: D
(MODELO ENEM) – A maior disponibilidade dos alimentos, em
especial os industrializados, resultou no aumento da incidência da obesidade, tanto em crianças como em adultos. Em função disso, tem-se
tornado comum a procura pelas denominadas dietas milagrosas que,
em geral, oferecem grande risco à saúde. Também têm sido desenvolvidos diversos medicamentos para o emagrecimento com menores
tempo e esforços. Uma das substâncias desenvolvidas com essa
finalidade é a sibutramina, comercializada com diversas denominações
e cuja fórmula estrutural é apresentada a seguir:
CH3 CH3
CH — CH3
H3C — N
CH — CH2
Cl
A cadeia carbônica do ácido acético (vinagre) é homogênea ou
heterogênea? Saturada ou insaturada?
H
O
|
||
H—C —C—O—H
|
H
Resolução
A cadeia é homogênea, pois entre átomos de carbono não existe heteroátomo. A cadeia é saturada, pois entre os dois átomos de carbono
existe somente ligação simples.
Com base na fórmula estrutural, é correto afirmar que apresenta
a) apenas anéis alifáticos.
b) apenas anéis aromáticos.
c) cadeia heterogênea.
d) fórmula molecular C17H22NCl.
e) três carbonos terciários.
Resolução
3ário
CH3 CH3
H
A figura mostra um modelo da molécula do éter dimetílico.
Classifique a sua cadeia carbônica.
C
Cl
C
C
C
H
Resolução
Cadeia acíclica, normal, heterogênea, saturada.
(UESB-BA – MODELO ENEM) – “Maldito aquele que ensina aos
homens mais depressa do que eles podem aprender.” Esse foi o crime
pelo qual condenaram à morte um dos maiores filósofos da humanidade,
em 399 a.C., aos setenta anos, Sócrates. A coniina é um alcaloide
extraído da cicuta, veneno que esse filósofo grego foi obrigado a beber.
H3C — N
CH — CH3
H
CH — CH2
C
C
H
C
CH2
4ário
CH2 — CH2
3ário
Comentando as alternativas:
a) Incorreta.
Apresenta anel alifático (cadeia do ciclobutano) e anel aromático
(cadeia do benzeno).
b) Incorreta.
c) Correta.
Há um heteroátomo (nitrogênio).
d) Incorreta.
A fórmula é C17H26NCl.
e) Incorreta.
Apresenta dois carbonos terciários.
Nota: O termo alifático foi usado como sinônimo de cadeia homogênea
não aromática.
Resposta: C
QUÍMICA
183
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:50 Página 184
Assinale a afirmação falsa:
=
a) H 3C — C
O
—
(MODELO ENEM) – Muitas das cores brilhantes do
mundo vegetal devem-se a uma única classe de compostos, os
flavonoides. Eles têm um esqueleto básico semelhante ao
que está na fórmula:
tem cadeia aberta e saturada.
OH
b)
apresenta cadeia aromática.
O
—
c) H 2C = C — C — OH tem cadeia aberta, insaH2
turada, heterogênea.
H
d) H3C — CH3 só apresenta átomos de carbono primário.
e) O carbono terciário é tetravalente.
Ocorrem em folhas e em pétalas. A sua função nas folhas é absorver a luz ultravioleta que, de outra forma, destruiria o material genético e as proteínas das células. A sua fórmula
molecular é
a) C15H12O
b) C10H12O
d) C16H14O
e) C15H14O
c) C15H15O
RESOLUÇÃO:
Na alternativa C, a cadeia é homogênea.
Resposta: C
RESOLUÇÃO:
H
C
CH
HC
H
C
CH
C
HC
CH2
C
HC
C
H
C
H2
CH
C
O
C
H
O composto abaixo apresenta cadeia
C15H14O
H
N
A fórmula molecular é
H2C
CH2
CH2
H2C
C15H14O
N
Resposta: E
a)
b)
c)
d)
e)
alifática homogênea.
alifática heterogênea.
alicíclica insaturada.
heterocíclica saturada.
aromática.
H
RESOLUÇÃO:
É uma cadeia cíclica, saturada (apenas ligações simples entre
átomos de carbono), heterogênea (há átomo de nitrogênio entre
átomos de carbono). As cadeias alifáticas, alicíclicas e aromáticas
são cadeias homogêneas.
Resposta: D
184
QUÍMICA
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:50 Página 185
Funções orgânicas.
Hidrocarbonetos de cadeia aberta
Hidrocarbonetos
2
Alcoóis
8
Ésteres
3
Fenóis
9
Éteres
4
Aldeídos
10
Aminas
5
Cetonas
11
Amidas
6
Ácidos carboxílicos
12
Nitrilos
?
Sufixo,
que dá
a função
Exemplo
H
7 Sais de ácidos carboxílicos
Grupo funcional é um grupo de átomos que caracteriza a função. Por exemplo, todos os alcoóis apresentam
o grupo — OH (hidroxila) ligado a carbono saturado.
Exemplo
H3C — CH2 — CH2 — OH
H3C — CH2 — OH
etanol
propan-1-ol
Tipo
de
Ligação
—
1
Prefixo, que
dá o n.o de
átomos de C
H
—
Função química é uma classe de compostos com
comportamento químico semelhante, devido à semelhança na sua estrutura.
Na Química Orgânica, o número de funções químicas
é enorme. As principais funções da Química Orgânica são:
• Alcano • Alceno
• Alcino • Alcadieno
H —C—C—O—H
—
1. Funções orgânicas
—
12
H H
– 2 átomos de C: prefixo et
– ligação simples entre átomos de C: an
– função álcool: sufixo ol
– nome oficial do composto: et an ol(etanol)
3. Prefixos usados na
nomenclatura orgânica
n.o de
átomos de C
prefixo
n.o de
átomos de C
prefixo
1
met
7
hept
2
et
8
oct
3
prop
9
non
4
but
10
dec
5
pent
11
undec
6
hex
12
dodec
Saiba mais
Você sabia que todos os compostos que apreO
||
sentam o grupo — C — O — H pertencem à
função ácido carboxílico?
Observe
O
O
||
||
H—C—O—H
H3C — C — O — H
ácido fórmico
ácido acético
Todos esses compostos reagem com bases,
conduzem a eletricidade quando em solução
aquosa, tornam vermelho o papel de tornassol
azul etc.
4. Indicação das ligações
Simples ligação: an
Dupla ligação: en
Tripla ligação: in
5. Indicação da função orgânica
2. Nomes dos
compostos orgânicos
De acordo com a União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC), o nome de um composto orgânico
é formado basicamente por três partes:
Hidrocarboneto: o
Álcool: ol
Ácido carboxílico: oico
Cetona: ona
Aldeído: al
QUÍMICA
185
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:50 Página 186
CH4
metano
H3C — CH3
etano
H3C — C — CH3
H2
propano
H3C — C = CH2
|
H
H 3C — C ≡ C — H
propeno
—
Observe:
O sufixo ano mostra presença de simples ligações
entre átomos de carbono:
—
O número de átomos de C existente na molécula
é dado pelo prefixo.
Como notamos, a nomenclatura dos alcanos é dada
usando-se o prefixo correspondente ao número de átomos de carbono, seguido do sufixo – ano.
?
—
—
—C —C —
Saiba mais
METANO, CH4
propino
6. Hidrocarbonetos: compostos
de carbono e hidrogênio
Hidrocarbonetos são compostos orgânicos formados
exclusivamente de C e H.
Fórmula geral: CxHy
7. Classificação
dos hidrocarbonetos
Cadeia
Aberta
9. Alcenos:
uma ligação dupla
Saturada
Alcanos
Insaturada
Alcenos
Alcinos
Alcadienos
Hidrocarbonetos
Alcenos são hidrocarbonetos de cadeia aberta, insaturada, apresentando uma dupla ligação entre átomos de
carbono, e de fórmula geral:
Ciclanos
Alicíclica
Ciclenos
Cadeia
Fechada
Aromática
O metano é o hidrocarboneto mais simples. Encontra-se no gás natural, nas
minas de carvão, onde
ocorre misturado com o
oxigênio do ar, constituindo
o gás grisu. Os acidentes
que ocorrem nas minas de
carvão são devidos à explosão do gás grisu. Forma-se nos pântanos devido à
fermentação anaeróbica da celulose.
{
Aromáticos
CnH2n
Exemplos
H2C = CH2
eteno, C2H4
H2C = CH — CH3
propeno, C3H6
8. Alcanos: apenas
ligações simples
Na nomenclatura dos alcenos, damos o prefixo correspondente ao número de átomos de carbono, seguido
do sufixo – eno.
Alcanos são hidrocarbonetos de cadeia aberta, saturada, de fórmula geral:
O sufixo – eno mostra a presença de uma dupla
ligação entre os átomos de carbono:
Exemplos
H3C — CH3
etano, C2H6
H3C — CH2 — CH3
propano, C3H8
H3C — CH2 — CH2 — CH3
butano, C4H10
186
QUÍMICA
—
—
—
—C= C
CnH2n+2
No caso de o alceno ter mais de 3 átomos de carbono
na cadeia, devemos indicar a posição da dupla ligação, o
que fazemos por números; para isto, começamos a
numerar a cadeia da extremidade mais próxima da dupla
ligação. Devemos, também, separar número de palavra
por meio de hífen.
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:50 Página 187
Exemplos
O etino (nome
usual: acetileno) é
um gás utilizado
nos
maçaricos
oxiacetilênicos.
—
—
1
2
3
4
5
H3 C — C = C — CH 2 — CH3
H
H
2-penteno (pent-2-eno)
—
5
4
3
2
1
H 3C — CH 2 — CH 2 — C = CH 2
H
1-penteno (pent-1-eno)
No caso de necessidade, indicamos a posição da
tripla ligação por número, começando a numerar a cadeia
da extremidade mais próxima dessa tripla ligação.
Exemplos
4
3
2
1
H 3C — CH 2 — C ⬅ CH
H
—
1-butino (but-1-ino)
H 3C — CH 2 — C = CH 2
4
3
2
1
1-buteno (but-1-eno)
1
2
3
4
5
6
H 3C — CH 2 — C ⬅ C — CH 2 — CH 3
3-hexino (hex-3-ino)
1
2
3
4
5
6
7
H3 C — CH 2 — CH = CH — CH 2 — CH 2 — CH3
Pela nomenclatura IUPAC de 1993, coloca-se o
número antes da partícula indicativa da dupla
ligação. Exemplo: pent-2-eno
O eteno (nome
usual: etileno) é utilizado na preparação do polietileno,
no amadurecimento de frutos etc.
2-pentino (pent-2-ino)
11.Alcadienos:
duas ligações duplas
Alcadienos são hidrocarbonetos de cadeia aberta,
insaturados, portadores de duas duplas ligações, de
fórmula geral:
CnH2n–2
Exemplos
H2 C = C = CH2 propadieno
1
2
3
4
H 2C = C — C = CH 2
—
Pela nomenclatura IUPAC (União Internacional de
Química Pura e Aplicada) de 1979, coloca-se o
número indicativo da posição da dupla ligação
antes do nome. Exemplo: 2-penteno
1
2
3
4
5
H 3C — C ⬅ C — CH 2 — CH 3
—
3-hepteno (hept-3-eno)
H
H
1,3-butadieno (buta-1,3-dieno)
10.Alcinos: uma ligação tripla
Alcinos são hidrocarbonetos de cadeia aberta, insaturada, apresentando uma tripla ligação entre 2 átomos
de carbono, e de fórmula geral:
CnH2n–2
Os alcinos seguem a mesma regra de nomenclatura
que vimos para alcenos: damos o prefixo correspondente
ao número de átomos de carbono, seguido do sufixo ino,
que indica a presença da tripla ligação:
—C≡C—
Exemplo: H — C ≡ C — H etino, C2H2 (acetileno).
1
2
3
4
5
6
7
8
H3 C — CH = CH — CH2 — CH = CH — CH2 — CH3
2,5-octadieno
(octa-2,5-dieno)
1
2
3
4
5
H2 C = CH — CH2 — CH = CH2
1,4-pentadieno
(penta-1,4-dieno)
Como observamos, o sufixo – dieno mostra a presença de duas duplas ligações e os números indicam as
posições dessas duplas ligações.
QUÍMICA
187
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:50 Página 188
Qual o nome do composto abaixo, sabendo-se que pertence à função aldeído?
O
||
H2C = CH — C — H
Resolução
3 átomos de C: prop
dupla ligação: en
função aldeído: al
nome: propenal
(UNIP-SP) – O hidrocarboneto de fórmula
molecular (CH)n é o
a) metano
b) eteno
c) etino
d) propino
e) propeno
Resolução
b) C2H4
d) C3H4
e) C3H6
H3C — CH2 — CH2 — CH3 (butano)
H2C = CH — CH2 — CH3
(1-buteno)
H3C — CH = CH — CH3
(2-buteno)
HC
(1-butino)
C — CH2 — CH3
H3C — C
a) CH4
Resolução
c) C2H2
C2H2 → (CH)2 → (CH)n
Resposta: C
Apresentar oito hidrocarbonetos de cadeia
acíclica normal que possuem 4 átomos de carbono.
C — CH3
H2C = CH — CH = CH2
(1,3-butadieno)
H2C = C = CH — CH3
(1,2-butadieno)
H2C = CH — C
(but-1-en-3-ino)
CH
(UERJ – MODELO ENEM) – Em grandes
depósitos de lixo, vários gases são queimados
continuamente. A molécula do principal gás que
sofre essa queima é formada por um átomo de
carbono e átomos de hidrogênio.
A massa molecular desse gás, em unidades de
massa atômica, é igual a:
a) 10
b) 12
c) 14
d)16
Dado: massas atômicas: C: 12u; H: 1u.
Resolução
O átomo de carbono é tetravalente. Portanto, o
gás é o metano.
Identificar cada hidrocarboneto abaixo, dizendo se é alcano, alceno, alcino etc.
H 3C — CH 3
III)
H 2C = C = CH 2 IV)
II)
RESOLUÇÃO:
I)
alcano
III) alcadieno
H 2C = C — CH 3
—
I)
H
H 3C — C
C — C — CH3
H2
II) alceno
IV) alcino
Dar o nome oficial dos hidrocarbonetos apresentados na
questão anterior.
RESOLUÇÃO:
I) etano
II) propeno
III) propadieno
IV) 2-pentino (pent-2-ino)
188
QUÍMICA
(2-butino)
H
|
H—C—H
CH4
|
H
Massa molecular = 12u + 4 . 1u = 16u.
Resposta: D
(UERJ – MODELO ENEM) – O petróleo de
base parafínica é uma mistura cujos principais
componentes são os alcanos. A ordenação
crescente da massa molar dos alcanos de
cadeia normal gera uma progressão aritmética
de razão igual a:
a) 10
b) 12
c) 14
d) 16
Dado: massas molares em g . mol–1: C: 12; H: 1.
Resolução
Os alcanos são hidrocarbonetos de cadeia
aberta saturada e apresentam a fórmula
molecular CnH2n+2.
Observe que um alcano difere de outro alcano
por um número inteiro de grupos (CH2) que tem
massa molar igual a 14g/mol.
Portanto, as massas molares dos alcanos
formam uma progressão aritmética de razão
igual a 14.
Resposta: C
(UNIUBE – MG – MODELO ENEM) – Recentemente, três
tanques contendo 250 toneladas de um gás derivado de
petróleo usado na fabricação de borracha sintética foram
destruídos em incêndio no Rio de Janeiro.
Esse gás, um hidrocarboneto de cadeia aberta com 4 átomos
de carbono e 2 ligações duplas, é:
a) C4H8
b) C4H6
d) C4H11
e) C4H12
c) C4H10
RESOLUÇÃO:
Os hidrocarbonetos de cadeia aberta com 4 átomos de carbono e
duas ligações duplas são:
H2C = C = CH — CH3
H2C = CH — CH = CH2
buta-1,2-dieno
buta-1,3-dieno
(C4H6)
(C4H6)
Resposta: B
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:50 Página 189
Alcanos com cadeia ramificada
1. Radicais: possuem
elétron desemparelhado
—
Outros exemplos:
—
H
metil
metila
H
—
—
secbutil (ou s-butil)
H3 C — C — CH3
H3C — CH — CH2
CH3
tercbutil (ou t-butil)
—
—
H
metano
butil
—
H — C • ou H — C —
Existem quatro radicais butil:
H3 C — CH2 — CH2 — CH2 H3C — CH — CH2 — CH3
—
H
—
–H•
—
H—C• •H
—
—
H
H3C — C — H3C — C — C — H3C — C — CH3
H2 H2
H2
H
propil
etil
isopropil
—
Radicais são grupamentos atômicos que possuem
uma ou mais valências livres (elétrons não emparelhados)
e que não podem ocorrer em liberdade.
Todos apresentam no nome a terminação il ou ila.
Exemplo
H
• Cadeia principal
• Regra dos menores números
—
13
CH 3
isobutil
2. Nomenclatura de hidrocarbonetos com cadeia ramificada. Nomenclatura
oficial ou IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada)
Neste caso, aplicamos as seguintes sub-regras:
• Identificaremos, em primeiro lugar, a cadeia principal, isto é, aquela que apresenta o maior número de átomos
de C possível.
—
—
C —C —C —C —C
C
C
a que indicar as posições das ramificações, usando os
menores números possíveis (a soma desses números deve ser a menor).
No exemplo que estamos usando, teremos:
cadeia principal: pentano
CH 3 CH3
3. A regra dos menores números
• Agora, deveremos localizar as ramificações, enumerando a cadeia principal; esta numeração deve obedecer à regra dos menores números: a cadeia carbônica
deve ser enumerada, segundo as duas possibilidades (ou
duas direções); prevalecerá, para efeito de nomenclatura,
4
3
—
—
2
1
3
C
2
1
4
5
C
1.a Possibilidade:
da direita para a esquerda: 3 + 4 = 7
2.a Possibilidade:
da esquerda para a direita: 2 + 3 = 5
A orientação para a nomenclatura, portanto, é dada
na segunda possibilidade.
Concluindo, o nome do composto usado em nosso
exemplo é 2,3-dimetilpentano.
1
2
3
4
5
H3C — CH — CH — CH2 — CH3
—
—
—
C —C —C —C —C
5
C— C — C— C —C
—
• Em seguida, verificaremos quantas ramificações
apresenta o composto e quais são. No exemplo dado, notamos que o composto apresenta duas ramificações
metil, sendo denominadas dimetil. As ramificações ou
grupos substituintes têm o mesmo nome dos radicais
correspondentes.
Estamos, portanto, em presença de um composto
com cinco átomos de carbono na cadeia principal e duas
ramificações. O composto é o dimetilpentano.
CH3
CH3
2,3-dimetilpentano
QUÍMICA
189
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:50 Página 190
Outros exemplos
É um alcano de cadeia ramificada. O seu nome oficial
(IUPAC) é 2,2,4-trimetilpentano.
—
CH3
CH2 CH3
4
5
6
—
—
H3C — C —C — C — C — CH3
H2 H2
CH3 CH3
H 3C — C — C — C — CH3
6
5
H2
4
3
H
2CH
2
—
3
—
2
—
1
—
—
CH 3 H
2,2,3-trimetil-hexano
1CH
3
4-etil-3,3-dimetil-hexano
• As ramificações são apresentadas em ordem alfabética (etil antes de metil).
O iso-octano é um alcano que existe na gasolina.
H
CH3 H
H
H
|
|
|
|
|
H—C—C—C—C—C—H
|
|
|
|
|
CH3 H
H
CH3 H
Observe: • Número é separado de palavra por
hífen.
• Número é separado de outro número por
vírgula.
• Palavras são escritas formando uma única palavra (dimetilpentano). Antes da letra h, usa-se hífen (dimetil-hexano).
• Para cada ramificação, existe um número indicativo da sua posição na cadeia principal. Ramificações iguais são agrupadas numa única palavra,
mas os números são mantidos (2,2,3-trimetil).
No Portal Objetivo
Para saber mais sobre o assunto, acesse o PORTAL OBJETIVO (www.portal.objetivo.br) e, em “localizar”, digite QUIM2M305
(MODELO ENEM) – Um dos componentes da gasolina que abastece os automóveis é o
iso-octano, de fórmula estrutural:
CH3
H
|
|
H3C — C — CH2 — C — CH3
|
|
CH3
CH3
Com relação a esse composto, pode-se afirmar
corretamente:
a) Há dois carbonos quaternários na estrutura.
b) A cadeia carbônica é homogênea (apenas
átomos de carbono) e insaturada.
c) O nome do composto, de acordo com a
IUPAC (União Internacional de Química Pura
e Aplicada), é 2,2,4-trimetiloctano.
d) Há um total de cinco átomos de carbono
primários.
e) A fórmula molecular do composto é C8H16.
190
QUÍMICA
Resolução
Na estrutura, há cinco átomos de carbono
primários, um carbono secundário, um carbono
terciário e um carbono quaternário.
A cadeia carbônica é homogênea e saturada. O
nome do composto é 2,2,4-trimetilpentano e a
fórmula molecular do composto é C8H18.
Resposta: D
Para dar o nome de um alcano de cadeia
ramificada, deve-se escolher a cadeia principal,
aquela com o maior número de átomos de
carbono. Considere o alcano com a seguinte
fórmula estrutural:
H H
H H
H
|
|
|
|
|
H3C — C — C — C — C — C — CH3
|
|
|
|
|
CH2 H CH2 CH2 H
|
|
|
CH3
CH2 CH2
|
|
CH3 CH3
A cadeia principal desse alcano contém um
número de átomos de carbono igual a
a) 7.
b) 8.
c) 9.
d) 10.
e) 15.
Resolução
H
H
3|
4|
H
H
|
H3C — C — C — C — C — C — CH3
|
|
|
|
|
2CH H
CH27CH2 H
2
|
|
|
1CH
CH28CH2
3
|
|
CH39CH3
5|
H
6|
A cadeia principal contém 9 átomos de carbono.
O nome do alcano é
6-etil-3-metil-5-propilnonano.
Resposta: C
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 191
Nas questões
canos:
,
dar o nome oficial (IUPAC) dos al-
H 3C — CH — CH2 — CH3
—
e
—
CH2
CH3
(MODELO ENEM) – Os alcanos são hidrocarbonetos
(CxHy) acíclicos (cadeia aberta) e saturados (somente ligações
simples). Os alcanos são os principais constituintes do petróleo
e do gás natural e são muito importantes como combustíveis:
gasolina, querosene, óleo diesel, gás de cozinha. O nome de
um alcano é formado por um prefixo, que indica o número de
átomos de carbono na molécula, seguido da terminação ano.
Quando o alcano tem cadeia ramificada, são citados os nomes
da cadeia principal (aquela com o maior número de átomos de
carbono) e das ramificações.
RESOLUÇÃO:
3
4
A molécula do alcano de nome 4-etil-2-metil-heptano tem um
número de átomos de carbono igual a
a) 8.
b) 9.
c) 10.
d) 11.
e) 12.
5
—
H 3C — CH — CH2 — CH3
—
2 CH
2
1 CH
3
3-metilpentano
RESOLUÇÃO:
1
2
3
4
5
6
7
H3C — CH — CH2 — CH — CH2 — CH2 — CH3
|
|
CH3
CH2
|
CH3
4-etil-2-metil-heptano
A molécula contém 10 átomos de carbono.
Resposta: C
—
—
CH3
CH2
CH3
—
—
H 3C — CH — CH — CH2 — CH — CH3
CH3
RESOLUÇÃO:
1
2
3
4
5
6
H3C — CH — CH — CH2 — CH — CH3
CH2
—
CH3
CH3
CH3
3-etil-2,5-dimetil-hexano
QUÍMICA
191
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 192
Alcenos, alcinos e alcadienos
com cadeia ramificada
14
• Numeração a partir da extremidade
mais próxima da insaturação
No caso dos alcenos, alcinos e alcadienos, a cadeia principal é aquela que apresenta o maior número de átomos de
carbono e que contém a dupla ou tripla ligação. A numeração da cadeia principal inicia-se na extremidade mais próxima
da insaturação.
Exemplos
5
—
H
CH 2
2
CH 3
7
6
—
—
=
H3 C — C — C — C —C — CH3
H2 H2
H C2
H
1 CH
—
6
5
C — C —CH3
3
5
4
3
2
1
H 3C — C — C — C = C = CH2
H2
CH3
H
5,5-dimetil-1,2-hexadieno
(5,5-dimetil-hexa-1,2-dieno)
—
5
—
CH3
4
4
CH3
4-metil-2-pentino
(4-metilpent-2-ino)
CH3
3-etil-1-penteno
(3-etilpent-1-eno)
3
3
H3C — C
—
—
H2 C = C — CH — CH2 — CH3
1
—
4
3
—
2
—
H
1
3,6-dimetil-2-hepteno
(3,6-dimetil-hept-2-eno)
De acordo com as regras de nomenclatura recomendadas pela IUPAC, em 1979, a localização da insaturação é dada
por um número colocado antes do nome do composto. Exemplo: 1-penteno. De acordo com as recomendações da
IUPAC, em 1993, o número é colocado antes do infixo en ou in. Exemplo: pent-1-eno.
Saiba mais
(MODELO ENEM) – Os alcenos (ou alque-
nos) são hidrocarbonetos (CxHy) acíclicos contendo uma única dupla ligação. A partir dos
alcenos, são produzidos materiais de uso corrente, como plásticos, tintas, fibras têxteis. Para
a nomenclatura dos alcenos de cadeia ramifi-
2
Considere o alceno com a fórmula estrutural:
192
QUÍMICA
H2
—
— C = C — C — C — C — CH3
H2C
H
H2
5
6
H3C
2-etil-3-metil-1-hexeno
CH3 CH3
|
|
H3C — CH — CH — CH — CH = CH2
|
CH2
|
CH2
|
CH3
cada, deve-se escolher a cadeia principal que é
a cadeia mais longa contendo a dupla ligação.
4
3
—
H
1
—
CH3
H
—
A cadeia principal é sempre a de maior número de
átomos de carbono?
RESOLUÇÃO
Não! Observe o exemplo ao lado.
Note que, apesar de não ter o maior número de átomos
de carbono, a cadeia principal é a que contém a dupla
ligação.
—
?
A cadeia principal contém um número de
átomos de carbono igual a
a) 5.
b) 6.
c) 7.
d) 8.
e) 11.
Resolução
CH3 CH3
|
3
2
1
4|
H3C — CH — CH — CH — CH = CH2
|
CH2
|
CH2
|
CH3
6
5
A cadeia principal contém 6 átomos de carbono.
Nome: 4,5-dimetil-3-propil-hex-1-eno.
Resposta: B
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 193
Dar o nome oficial (IUPAC) dos seguintes
compostos insaturados:
a) H2C = CH — CH = CH — CH — CH3
|
CH3
C — CH2 — CH — CH3
|
CH2
|
CH3
2
3
4
5
1
2
3
4
b) H — C
C — CH2 — CH — CH3
|
5 CH
2
|
6 CH
3
4-metil-hex-1-ino
a , dar o nome oficial dos compostos.
—
—
—
CH2
—
—
H
CH3
CH3
3
4
—
—
H
3
2
1
CH3
5-metil-1-hexino
(5-metil-hex-1-ino)
5 CH2
—
—
H 3C — C = C — C — CH3
H
4
|
—
2
|5
—
H3C — C — CH2 — CH2 — C —
—C—H
H
1
RESOLUÇÃO:
H
6
RESOLUÇÃO:
C—H
H 3C — C — CH2 — CH2 — C
H 3C — C = C — C — CH3
H
|
CH3
O carbono seria pentavalente.
Resposta: C
H
H
Qual dos compostos abaixo não existe?
a) propino
b) 2-metilpropeno
c) 2-metilpropino
d) 2-metilpropano
e) 2-metil-1,3-butadieno (2-metilbuta-1,3-dieno)
Resolução
H — C C — CH3 Esse composto não existe!
6
—
Nas questões de
1
a) H2C = CH — CH = CH — CH — CH3
|
CH3
5-metil-hexa-1,3-dieno
—
b) H — C
Resolução
6 CH
3
4-metil-2-hexeno (4-metil-hex-2-eno)
(MODELO ENEM) – A muscalura é um feromônio utilizado
pela mosca doméstica para atrair os machos, marcar trilhas e
outras atividades. Sua fórmula estrutural é
H
—
—
H
CH3(CH2)7
H2C = C = C — CH3
—
CH3
RESOLUÇÃO:
1
2
3
4
H2C = C = C — CH3
|
CH3
3-metil-1,2-butadieno
—
—
C=C
(CH2)12CH3
Sobre esse composto, não é correto afirmar:
a) A cadeia carbônica é ramificada.
b) É um alceno.
c) A fórmula molecular do composto é C23H46.
d) O composto apresenta uma dupla ligação no nono átomo de
carbono.
e) A cadeia carbônica do composto é insaturada.
(3-metilbuta-1,2-dieno)
RESOLUÇÃO:
O composto é um alceno de cadeia insaturada e normal (não
ramificada). Sua fórmula molecular é C23H46.
CH3(CH2)7 — CH = CH —冢 CH2冣12 — CH3
↑
Apresenta uma dupla ligação no nono átomo de carbono.
Resposta: A
QUÍMICA
193
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 194
Hidrocarbonetos cíclicos
1. Ciclanos:
cadeia fechada saturada
• Ciclanos • Ciclenos
• Hidrocarbonetos aromáticos
Exemplos
Em sua nomenclatura, seguimos as mesmas regras
vistas até aqui, apenas pondo a palavra ciclo antes do
nome do alcano correspondente.
—
—
H2 C
H2 C — CH2
—
CH2
—
H2C — CH2
H2 C — CH2
CH2
—
CnH2n
—
Ciclanos são hidrocarbonetos de cadeia fechada, saturados, isto é, apresentam apenas simples ligações entre
os átomos de carbono e de fórmula geral:
—
H 2 H2
C—C
—
15
C—C
H2 H2
ciclo-hexano
ciclopropano ciclobutano
H
H
C
H
H
C
Ciclopentano
C
H
H
H
C
C
H
H
H
Ciclopentano
2. Ciclenos: cadeia fechada
com uma ligação dupla
3. Hidrocarbonetos aromáticos:
contêm núcleo benzênico
São hidrocarbonetos de cadeia fechada, insaturados,
apresentando uma dupla ligação e de fórmula geral:
São hidrocarbonetos de cadeia fechada e que apresentam, em sua constituição, pelo menos um núcleo
benzênico.
CnH2n–2
Sua nomenclatura obedece às mesmas regras vistas
para os ciclanos, apenas usando o sufixo eno que mostra
a presença da dupla ligação entre átomos de carbono.
Exemplos
Núcleo benzênico é uma cadeia fechada, formada de
6 átomos de carbono que trocam entre si duplas e
simples ligações alternadamente.
H
H2
C
H 2C
C
H
H2C
C
H
H2C
C
H
ciclobuteno
194
QUÍMICA
H
C
CH2
H
H
ciclopenteno
C
C
H
H
C
C
C
C
H
H
ou
H
C
C
C
C
H
benzeno
C
H
C
H
H
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 195
CH3 ,
CH3 ,
CH2
benzeno
Esses compostos são hidrocarbonetos aromáticos. A sua nomenclatura será vista mais adiante.
Representações simplificadas
ciclopropano ciclopropeno ciclobutano ciclobuteno ciclopentano
ciclopenteno ciclo-hexano ciclo-hexeno
A molécula do benzeno pode ser representada simplificadamente da seguinte maneira:
ou
ou
benzeno
4. Nomenclatura de ciclanos e ciclenos com cadeia lateral
Numerar os átomos de carbono do ciclo de modo a resultar os menores números possíveis. No caso dos ciclenos,
os átomos de carbono da dupla ligação recebem os números 1 e 2.
Exemplos
H
H2C 4
1
5
C
H2
H2 C 5
1
C
H
4
3C
1,2-dimetilciclo-hexano
C
H
—
—
2
C
CH3
CH3
C
C— H
H —C
C— H
ou
ou
C
H
—
—
—
O hidrocarboneto tem somente uma cadeia lateral. Dá-se o nome da ramificação e, em seguida, a
palavra benzeno.
1
C
H —C
metilbenzeno (tolueno)
2 —C
1 — CH — CH
H3C — C
2
3
5. Nomenclatura dos
hidrocarbonetos aromáticos
3
CH3
H—C—C—H
H
H
1-etil-2-metilciclobutano
C — CH2 — CH3
4
H
H3 C
3-etil-1-metilciclobuteno
—
—
H
3-etilciclopenteno
Observação: Nos hidrocarbonetos cíclicos, se nos
dois sentidos de numeração resultarem os mesmos
números para localizar os grupos substituintes, a
numeração deve obedecer à ordem alfabética.
Exemplo
H
H—C
CH2 — CH3
2
H
H
—
H
—
C
H2
6
CH3
C
H
H2
C
CH3
C
2
—
3
—
H2C
O tolueno é um líquido incolor, empregado como solvente,
na preparação de tintas, explosivos etc. Existe no alcatrão de hulha.
CH2
CH3
etilbenzeno
CH2
CH2
CH3
propilbenzeno
QUÍMICA
195
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 196
6. O hidrocarboneto aromático tem duas cadeias laterais
Usa-se a seguinte nomenclatura:
posição 1-2 – orto – o
posição 1-3 – meta – m
posição 1-4 – para – p
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
1,2-dimetilbenzeno
ortodimetilbenzeno
o-xileno
CH3
1,4-dimetilbenzeno
paradimetilbenzeno
p-xileno
1,3-dimetilbenzeno
metadimetilbenzeno
m-xileno
Os xilenos são usados como desinfetantes e são encontrados no alcatrão de hulha.
7. Os hidrocarbonetos aromáticos
de núcleos condensados têm nomes particulares
H
H
H
C
C
C
H
C
C
ou
C
H
C
C
C
C
H
H
H
naftaleno
naftalina
antraceno
fenantreno
O antraceno é um sólido usado na fabricação de corantes. É um pó branco extremamente fino
que fica fluorescente quando irradiado por luz ultravioleta. O fenantreno é um sólido empregado na fabricação de corantes e produtos medicinais.
Exemplo
Dar o nome do hidrocarboneto:
8. O radical fenil
Retirando-se 1 átomo de hidrogênio do benzeno,
obtém-se o radical fenil.
H
H
C
C
5
H3C
H
C
C
4
CH2
3
CH
ou
CH2
C
H
196
C
CH3
H
QUÍMICA
3-etil-1-fenilpentano
2
CH2
1
CH2
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 197
(UERJ – MODELO ENEM) – “O Ministério da Saúde adverte:
fumar pode causar câncer de pulmão.”
Um dos responsáveis por esse mal causado pelo cigarro é o alcatrão,
que corresponde a uma mistura de substâncias aromáticas, entre elas
benzeno, naftaleno e antraceno.
benzeno
naftaleno
Qual o nome oficial do composto cujo modelo molecular é dado na
figura?
antraceno
As fórmulas moleculares dos três hidrocarbonetos citados são, respectivamente,
b) C6H12, C12H10, C18H18
a) C6H12, C12H12, C18H20
c) C6H6, C10H10, C14H14
d) C6H6, C10H8, C14H10
Resolução
H
H
H
C
C
H
C
C
C
C
C
C
H
C
C
C
H
H
H
Resolução
1-metilciclopenteno
CH2
C10H8
H
C
H2C
H
H
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
H
C
C
H
H
CH2
H
C
H
H
C
C
H
H
C6H6
H
H
C
C
C
H
H
C
C
H3C
H
H
C14H10
Resposta: D
O fenantreno
tem fórmula molecular
(UnB-DF – MODIFICADO – MODELO ENEM) – As piretrinas constituem uma classe de inseticidas naturais de amplo emprego, tendo em
vista que não são tóxicas para os mamíferos. Essas substâncias são
extraídas das flores de crisântemo. A estrutura a seguir mostra um
exemplo de piretrina.
H3C
H
C—
—C
H
O
—
—
H3C
—
C
H3C
—
C
C — C — O — CH2
CH3
igual a
a) C10H10
b) C12H10
c) C10H8
d) C14H10
e) C14H14
Resolução
H
CH3
CH3
H
C
H
C
A estrutura apresentada contém
(1) um anel aromático trissubstituído.
(2) um anel ciclopropânico.
(3) apenas três grupos metila.
Está(ão) correto(s) somente o(s) item(ns)
a) 1 e 2.
b) 1 e 3.
c) 2 e 3.
d) 1.
e) 2.
Resolução
Itens certos: (1) e (2)
Item errado: (3)
(3) A estrutura apresentada possui seis grupos metila (— CH3).
Resposta: A
C—H
C
H
C
C
C
C—H
C
C
H
H
C
C
C
C
H
H
H
Fórmula molecular: C14H10
Resposta: D
QUÍMICA
197
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 198
Dar o nome oficial do hidrocarboneto:
CH3
H
C
H
H
C
C
H
H
C
C
CH3
H
H
CH2
CH3
RESOLUÇÃO:
C
H
4
C5
H
H
3C
2
C
H
4-metilciclopenteno
Nas questões de
RESOLUÇÃO:
2-etil-1,4-dimetilbenzeno
H
1
C
H
CH3
CH3
H
a , dar o nome dos compostos:
CH3
CH
CH3
(MACKENZIE – ADAPTADO – MODELO ENEM)
Cientistas “fotografam” molécula individual
Os átomos que formam uma molécula foram visualizados de
forma mais nítida pela primeira vez, por meio de um
microscópio de força atômica. A observação, feita por
cientistas em Zurique (Suíça) e divulgada na revista Science,
representa um marco no que se refere aos campos de
eletrônica molecular e nanotecnologia, além de um avanço no
desenvolvimento e melhoria da tecnologia de dispositivos
eletrônicos. De acordo com o jornal espanhol El País, a
molécula de pentaceno pode ser usada em novos semicondutores orgânicos.
Folha Online
RESOLUÇÃO:
Observe o nome dos grupos:
H3C — CH — CH3
H3C — CH2 — CH2 —
|
propil
isopropil
O nome do hidrocarboneto é isopropilbenzeno.
Quando resultar o mesmo nome utilizando a regra dos menores números, a numeração deve obedecer à ordem alfabética.
CH3
Acima, foto da molécula de pentaceno e, abaixo, representação da sua fórmula estrutural.
CH2 — CH3
RESOLUÇÃO:
CH3
3
4
5
2
1
6
CH2
CH3
1-etil-3-metilbenzeno
198
QUÍMICA
A respeito do pentaceno, são feitas as afirmações I, II, III e IV.
I. É uma molécula que apresenta cadeia carbônica aromática
polinuclear.
II. A sua fórmula molecular é C22H14.
III. O pentaceno poderá ser utilizado na indústria eletrônica.
IV. Na estrutura do pentaceno, não há carbono terciário.
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 199
Estão corretas
a) I, II, III e IV.
c) I, II e III, apenas.
e) I, II e IV, apenas.
I. Verdadeiro.
II. Verdadeiro.
A fórmula molecular é C22H14.
III. Verdadeiro.
IV. Falso.
Na estrutura do pentaceno, há carbonos secundários (s) e
terciários (t).
Resposta: C
b) II, III e IV, apenas.
d) I, III e IV, apenas.
RESOLUÇÃO:
Considere a fórmula:
HC s
HC
H
C
s
s
s
C
H
tC
tC
16
H
C
s
tC
t
s
C
H
C
H
C
s
tC
t
s
C
H
C
H
C
s
tC
t
s
C
H
C
H
C
s
s CH
s
s
C
H
CH
Fórmulas de
compostos orgânicos
1. As substâncias são
representadas por fórmulas
As substâncias puras têm composição constante.
Uma amostra de água pura, qualquer que seja a sua
origem, é formada pelos elementos hidrogênio e oxigênio
combinados sempre na proporção de 1g de hidrogênio
para 8g de oxigênio. Isto permite representar as
substâncias puras por fórmulas. Vejamos os tipos de
fórmulas usados na Química Orgânica.
2. Fórmula molecular:
a grandeza molecular
Foto Objetivo Mídia
A fórmula molecular indica o número de átomos de
cada elemento na molécula.
Exemplo
A fórmula molecular do etano é C2H6. Isto significa
que o etano é formado pelos elementos químicos carbono e hidrogênio e que a sua molécula é formada por
2 átomos de carbono e 6 átomos de hidrogênio.
Dois modelos para a molécula de etano.
3. Fórmula mínima: proporção
entre números de átomos
A fórmula mínima ou empírica fornece a proporção
entre números de átomos expressa pelos menores números inteiros possíveis. A fórmula mínima é obtida
simplificando-se a fórmula molecular.
• Fórmulas: molecular; mínima;
porcentual; eletrônica; estrutural;
em bastão; tetraédrica
Exemplo
Fórmula molecular do etano: C2H6
Proporção de átomos: 2 : 6 = 1 : 3
Fórmula mínima: (CH3)
4. Fórmula porcentual:
composição centesimal
A fórmula porcentual indica a massa de cada
elemento existente em 100 gramas do composto.
Exemplo
Massa molar do C2H6:
2 x 12g/mol + 6 x 1g/mol = 30g/mol
30g do composto ––––––––– 24g de C
100g do composto –––––––– x
x = 80g
30g do composto –––––––– 6g de H
100g do composto ––––––– y
y = 20g
Fórmula porcentual do etano: C80%H20%
5. Fórmula de Lewis:
elétrons da camada de valência
A fórmula ou estrutura de Lewis (fórmula eletrônica)
mostra os elétrons da camada de valência.
Exemplo
Fórmula de Lewis de etano, eteno, etino
C (Z = 6): 1s2 2s2 2p2
K
L
2
4
H (Z = 1): 1s1
K
1
QUÍMICA
199
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 200
••
••
••
C
••
7. Fórmula estrutural condensada
H
C H
H C
A fórmula estrutural condensada não apresenta todas
as ligações. Geralmente, as ligações C — H não são
mostradas.
Exemplo
••
H
C
••
••
•••
•••
••
H
••
••
••
H H
•• ••
H C C H
•• ••
H H
etano
H
etino
eteno
6. Fórmula estrutural:
ligações atômicas
CH3 — CH2 — CH2 — CH3
Algumas vezes, nenhuma ligação é apresentada.
Exemplo
—
—
8. Fórmula em bastão
A cadeia carbônica é representada por traços (bastões) em zigue-zague. Em cada vértice, há um átomo de
carbono e um certo número de átomos de hidrogênio de
modo a obedecer à tetravalência do carbono.
—
—
CH3CH2CH2CH3
—
—
A fórmula estrutural completa mostra as ligações
entre todos os átomos, representando-se o par de elétrons compartilhado por um traço reto ligando os átomos
apropriados.
Exemplos
H
H
H
H
—
C=C
H—C
C—H
H—C—C—H
—
H
H
H
H
eteno
etino
etano
Observe:
a) na extremidade da cadeia há um grupo CH3;
b) na junção de dois traços há um grupo CH2;
c) na junção de três traços ocorre um grupo CH;
d) na junção de quatro traços existe um átomo de
carbono.
Exemplos
—
—
••
••
Os pares de elétrons não ligantes podem ser representados na fórmula estrutural.
Exemplos
••
••
••
O—H
H—F
H—N—H
••
H
H
CH3
H
C
H 3C
CH3
C
H
H
NH2
H
O
C
C
C
O
OH
H
H
NH2
C
C
C
C
H
OH
H
C
C
H
OH
H
H
H
C
H
H
C
C
H
H
CH3
H3C
C
CH2
CH3
CH3
H2C
200
QUÍMICA
CH
CH2
CH
CH3
CH3
OH
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 201
9. Fórmula tetraédrica
Quando o átomo de carbono estabelece quatro
ligações simples, ele apresenta configuração tetraédrica.
O ângulo entre as ligações é aproximadamente 109,5°.
O átomo 4 está localizado em frente ao papel e a ligação será representada por uma linha em forma de
cunha. O átomo 5 está atrás do plano do papel e a
ligação será representada por linha tracejada.
Exemplos
H
H
C
C
H
H
H
H
etano
H3C
H
Vamos admitir que o átomo de carbono (1) e os átomos 2 e 3 estejam no plano do papel. Essas duas
ligações são representadas por dois traços simples.
H
CH3
1,3-dimetilciclopentano
No 1,3-dimetilciclopentano, a cadeia carbônica cíclica
está no plano do papel.
Questões
e – (MODELO ENEM)
Fórmula molecular: C12H14
Resposta: C
As substâncias puras são representadas por fórmulas. Na fórmula em
bastão, a cadeia carbônica é representada por traços em zigue-zague.
Em cada vértice, há um átomo de carbono e um certo número de
átomos de hidrogênio de modo a obedecer à tetravalência do carbono.
A fórmula em bastão do propeno é a seguinte:
O nome oficial (IUPAC) do composto representado pela fórmula
em bastão
é
a) pent-1-eno
d) 4-metil-hex-1-eno
Resolução
b) 3-metil-hex-5-eno
e) hept-1-eno
c) 3-metil-hex-1-eno
Considere a fórmula em bastão:
A fórmula molecular desse composto é
Resolução
a) C10H12
b) C11H14
d) C13H13
e) C14H14
c) C12H14
4-metil-hex-1-eno
Resposta: D
Qual o nome do hidrocarboneto com a fórmula abaixo?
Resolução
Em cada vértice, há um átomo de carbono. O nome é etilbenzeno.
H2
C
CH3
QUÍMICA
201
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 202
Com relação ao hidrocarboneto representado pela fórmula
em bastão
RESOLUÇÃO:
CH2
HO
CH2
CH2
CH2
CH
CH2
CH2
CH2
CH2
HC
CH
CH
CH2
CH3
CH2
CH2
A fórmula molecular é C16H30O.
Resposta: B
pedem-se:
a) a fórmula estrutural completa (mostrando todos os átomos
de carbono e hidrogênio);
b) o nome oficial (IUPAC).
RESOLUÇÃO:
a)
H
C
H
1
H
C
C
2
4
C3
H
H
H
H
C
C
6
5
H
H
H
H
C
H
H
H
b) 5-metil-2-hexeno ou 5-metil-hex-2-eno
Considere a fórmula da amônia:
Com relação ao plano do papel, localize os quatro átomos e o
par de elétrons não ligante.
(MODELO ENEM) – Certos odores são usados por animais
para estabelecer uma “comunicação química” entre indivíduos
de mesma espécie, como, por exemplo, marcar trilhas ou para
a atração sexual, na época do acasalamento. Esses compostos
chamados de feromônios são usados pelo homem, em
quantidades muito pequenas, em armadilhas, servindo para
atrair e matar insetos prejudiciais.
Basta 1,0 . 10-–13g do feromônio abaixo de fórmula estrutural
em bastão para atrair grandes cardumes de peixes.
OH
A fórmula molecular desse ferômonio é
a) C15H30O
b) C16H30O
c) C16H32O
d) C17H30O
e) C18H36O
202
QUÍMICA
RESOLUÇÃO:
O átomo de nitrogênio (N), o átomo de hidrogênio com a ligação
representada por um traço e o par de elétrons não ligante estão
situados no plano do papel.
O átomo de H com a ligação representada por cunha está acima
do papel e o átomo de H com a ligação representada por linha
tracejada está abaixo do papel.
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 203
Energia nas transformações químicas.
Rapidez das transformações químicas.
Matéria e suas transformações – Módulos
9 – Energia nas transformações químicas: calor de reação
10 – Energia nas transformações químicas: a Lei de Hess
11 – Velocidade (rapidez) de uma reação
12 – Teoria das colisões
13 – Fatores que influem na velocidade das reações
14 – Influência do catalisador e da concentração dos reagentes
15 – Mecanismo de uma reação química
16 – As reações não se completam. Conceito de equilíbrio químico
A cor das hortênsias depende da
acidez do solo (ácido → azul;
alcalino → rosa).
9
Energia nas transformações
químicas: calor de reação
1. Calor de reação ou
energia de reação
– uma propriedade extensiva
“Energia de reação” ou “calor de reação” é a
energia térmica liberada ou absorvida numa reação.
O calor de reação mede a diferença de energia entre
os reagentes e os produtos, desde que as substâncias
iniciais e finais estejam, todas, a mesma temperatura e a
mesma pressão.
O calor de reação é propriedade extensiva, ou seja, é proporcional à quantidade de material participante da
reação.
Consideremos, por exemplo, a reação:
C(grafita) + O2(gás) → CO2(gás) + 94,1 kcal/mol de C
• Calor de combustão,
neutralização e formação
A energia liberada na formação de 2 mols de CO2 é
2 x 94,1 kcal = 188,2 kcal e para a formação de 1 grama
(1/44 do mol) de CO2 é 1/44 (94,1 kcal) = 2,1 kcal.
Se a pressão e a temperatura nos estados inicial e
final forem as mesmas, o calor de reação será a medida
de ΔH (variação de entalpia). Portanto ΔH também é uma
propriedade extensiva.
O calor de reação assume o nome da própria reação.
2. Calor de combustão
Reação de combustão:
Exemplo
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) + 393kJ/mol
ΔH = – 393kJ/mol
(entalpia de combustão)
calor de
combustão
QUÍMICA
203
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 204
?
Saiba mais
Qual o melhor combustível?
RESOLUÇÃO
É o gás hidrogênio, H2. A queima de 1g de H2 libera
28,7 kcal, enquanto a combustão de 1g de gasolina
libera 11,5 kcal. A queima de 1g de etanol (álcool
comum) libera apenas 6,4 kcal.
Além de apresentar o maior calor de combustão, o
uso do hidrogênio não produz impacto ambiental. A
queima do etanol pode produzir monóxido de carbono
(venenoso). A queima da gasolina, além de produzir
monóxido de carbono, forma também dióxido de
enxofre, pois contém enxofre como impureza.
O estado padrão de uma substância simples é a forma física e alotrópica mais abundante em que ela se
apresenta a 25°C e 1 atm.
O2(g) → padrão
O3(g) → não é padrão
C(gr) → padrão
C(d) → não é padrão
C(gr) = grafita
Exemplos
C(d) = diamante
1
H2(g) + ––– O2(g) → H2O(l)
2
entalpia de formação
da água líquida
C(gr) + 2Sromb → CS2(l)
3. Calor de neutralização
Sromb: enxofre rômbico
Exemplo
3
––– O2(g) → O3(g)
2
HBr(aq) + NaOH(aq) → NaBr(aq) + H2O(l) + 13,7kcal
ou 57,2kJ
(ENEM – EXAME NACIONAL DO ENSINO MÉDIO) – Ao beber
uma solução de glicose (C6H12O6), um corta-cana ingere uma substância
a) que, ao ser degradada pelo organismo, produz energia que pode ser
usada para movimentar o corpo.
b) inflamável que, queimada pelo organismo, produz água para manter
a hidratação das células.
ΔHf = + 34kcal
entalpia de formação
do ozônio gasoso
ΔH = – 57,2kJ (entalpia de neutralização)
entalpia de formação
carbono líquido
ácido + base → sal + água
É o calor liberado ou absorvido na reação de
formação de 1 mol de uma substância a partir de
substâncias simples no estado padrão.
ΔHf = + 19kcal
do sulfeto de
Reação de neutralização:
4. Entalpia ou calor
de formação: ΔHf
ΔHf = – 68kcal
No Portal Objetivo
Para saber mais sobre o assunto, acesse o PORTAL
OBJETIVO (www.portal.objetivo.br) e, em “localizar”,
digite QUIM2M123
(ENEM – EXAME NACIONAL DO ENSINO MÉDIO) – Os sistemas de cogeração representam uma prática de utilização racional de
combustíveis e de produção de energia. Isto já se pratica em algumas
indústrias de açúcar e de álcool, nas quais se aproveita o bagaço da
cana, um de seus subprodutos, para produção de energia. Esse
processo está ilustrado no esquema abaixo.
c) que eleva a taxa de açúcar no sangue e é armazenada na célula, o
que restabelece o teor de oxigênio no organismo.
d) insolúvel em água, o que aumenta a retenção de líquidos pelo
organismo.
e) de sabor adocicado que utilizada na respiração celular, fornece CO2
para manter estável a taxa de carbono na atmosfera.
Resolução
A glicose (C6H12O6), ao reagir com O2, libera energia que é usada, por
exemplo, para movimentar o corpo. A equação química que representa
esse processo é
C6H12O6 + 6O2 → 6 CO2 + 6H2O + energia
A glicose é solúvel em água. A formação de CO2 na respiração celular
não mantém estável a taxa de carbono na atmosfera. A hidratação das
células resulta da absorção de água pelo organismo.
Resposta: A
204
QUÍMICA
Entre os argumentos favoráveis a esse sistema de cogeração podese destacar que ele
a) otimiza o aproveitamento energético, ao usar queima do bagaço
nos processos térmicos da usina e na geração de eletricidade.
b) aumenta a produção de álcool e de açúcar, ao usar o bagaço como
insumo suplementar.
c) economiza na compra da cana-de-açúcar, já que o bagaço também
pode ser transformado em álcool.
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 205
d) aumenta a produtividade, ao fazer uso do álcool para a geração de
calor na própria usina.
e) reduz o uso de máquinas e equipamentos na produção de açúcar e
álcool, por não manipular o bagaço da cana.
Resolução
Pelo fluxograma fornecido, percebemos que o bagaço é aproveitado
para produção de calor e eletricidade, que são utilizados no processo
industrial para se obter açúcar e álcool. Esse sistema de cogeração
otimiza o aproveitamento energético.
Resposta: A
(PASUSP – MODELO ENEM) – A análise do conteúdo calórico de um sorvete demonstra que ele contém, aproximadamente, 5% de proteínas, 22% de carboidratos e 13% de
gorduras. A massa restante pode ser considerada como água.
A tabela abaixo apresenta dados de calor de combustão para
esses três nutrientes. Se o valor energético diário recomendável para uma criança é de 8400 kJ, o número de
sorvetes de 100 g necessários para suprir essa demanda seria
de, aproximadamente,
Nutriente (1 grama)
Calor liberado (kJ)
Proteínas
16,7
Carboidratos
16,7
Lipídeos (gorduras)
37,7
a) 2
b) 3
c) 6
RESOLUÇÃO
Para 100g de sorvete, temos:
Proteínas: 1g –––––––– 16,7kJ
5g –––––––– x
x = 83,5kJ
d) 9
e) 12
(UFF-RJ) – O metano é um gás produzido em grandes
quantidades, na superfície terrestre, nos processos de decomposição de matéria orgânica, e é uma das principais fontes naturais de dióxido de carbono na atmosfera. A formação do CO2
se dá pela oxidação do metano:
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l)
Considerando-se que o valor da variação de entalpia para 1 mol
de metano é de – 890,3kJ, a quantidade de calor liberada na
combustão total de 10,0g de metano é:
Dado: massas molares em g/mol: C: 12; H: 1.
a) 370kJ
b) 420kJ
c) 556kJ
d) 680kJ
e) 780kJ
RESOLUÇÃO:
M(CH4) = (12 + 4 . 1)g/mol = 16g/mol
16g –––––––––––––––– 890,3kJ
10,0g –––––––––––––– x
x = 556,4kJ
Resposta: C
Carboidratos: 1g –––––– 16,7kJ
22g ––––– y
y = 367,4kJ
Gorduras: 1g –––––– 37,7kJ
13g ––––– z
z = 490,1kJ
Total = 941kJ
(FUVEST-SP)
Combustível
Calor de combustão (kcal/g)
hidrogênio
28,7
gasolina
11,5
etanol
6,4
Número de sorvetes:
8400kJ
––––––– = 8,9
941kJ
Logo, 9 sorvetes.
Resposta: D
Compare as qualidades de cada um dos três combustíveis,
levando em conta seu poder energético e o impacto ambiental
decorrente do seu uso. Justifique.
RESOLUÇÃO:
Com relação ao poder energético, hidrogênio é o melhor. Com
relação ao impacto no meio ambiente, a gasolina é a que mais
polui. O combustível que menos polui é o hidrogênio.
QUÍMICA
205
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 206
Energia nas transformações
químicas: a Lei de Hess
10
1. Lei de Hess ou da
aditividade dos calores de reação
A variação de energia térmica em um processo
químico é a mesma se o processo se realiza em
um ou em diversos estágios, pois a variação de
energia depende somente das propriedades das
substâncias iniciais e finais.
• Lei de Hess (Aditividade dos calores
de reação) • Cálculo de ΔH
CO2 (94,1 kcal por mol de C) e o calor liberado quando
CO queima dando CO2 (67,7 kcal por mol de CO). O calor
liberado, quando C queima dando CO, pode ser determinado tratando algebricamente estas duas últimas
equações termoquímicas determinadas experimentalmente. Assim:
I)
C(s) + O2(g) → CO2(g) + 94,1 kcal
II) CO(g) + 1/2O2(g) → CO2(g) + 67,7 kcal
Essa lei é muito útil para determinar indiretamente
calor de reação, impossível de ser medido experimentalmente. O calor total liberado ou absorvido nas reações
sucessivas
A → B e B → C
III) CO2(g) → CO(g) + 1/2O2(g) – 67,7 kcal
é o mesmo que o calor liberado ou absorvido na reação
C(s) + O2(g) + CO2(g) →
Invertendo a equação (II):
Somando as equações I e III, fica:
→ CO2(g) + CO(g) + 1/2O2(g) + (94,1 – 67,7) kcal
A→C
Outra maneira de dizer a
mesma coisa é que o calor
liberado ou absorvido na
reação A → C não depende do número de
estados intermediários.
Cancelando:
C(s) + 1/2O2(g) → CO(g) + 26,4 kcal
Exemplo 2
Dadas as reações:
I) C + O2 → CO2 + 94 kcal
A→B→D→C
A→B→C
A→C
–
–
–
q1 = q2
calor total: q1
calor total: q2
calor total: q3
= q3
O calor liberado ou absorvido na reação A → C só
depende do conteúdo de energia de A e C.
Para o leitor verificar a Lei de Hess, vamos utilizar
valores imaginários.
II) H2 + 1/2O2 → H2O + 68 kcal
III) 2C + 3H2 + 1/2O2 → C2H6O + 74 kcal
calcular o calor de combustão do álcool etílico de acordo
com a equação:
C2H6O + 3O2 → 2CO2 + 3H2O + calor
Resolução
Na equação incógnita, o C2H6O está no primeiro
membro, enquanto na equação III, está no segundo membro. Invertemos a equação III (o calor muda de sinal).
Na equação incógnita, temos 2CO2 no segundo membro. Na equação I, temos apenas 1CO2 no segundo
membro. Multiplicamos a equação I por dois (o calor é
multiplicado por dois).
Exemplo 1
É impossível medir com precisão o calor liberado
quando C queima, dando CO, porque a oxidação não pode
ser parada exatamente no estágio CO. Podemos,
entretanto, medir o calor liberado quando C queima dando
206
QUÍMICA
Na equação incógnita, temos 3H2O no segundo
membro. Na equação II, existe apenas 1H2O no segundo
membro. Multiplicamos a equação II por três (o calor é
multiplicado por três).
Escrevemos as equações e somamos membro a
membro.
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 207
I) 2C
+ 2O2 → 2CO2 + 188 kcal
II) 3H2 + 3/2O2 → 3H2O + 204 kcal
III) C2H6O → 2C + 3H2 + 1/2O2 – 74 kcal
Somando-se:
C2H6O + 3O2 → 2CO2 + 3H2O + 318 kcal
2. Cálculo do ΔH de uma
reação, usando a Lei de Hess
Tal como fizemos para calor de reação, o ΔH de uma
reação pode ser calculado tratando algebricamente as
equações termoquímicas.
Exemplo
Têm-se as seguintes reações, a 25°C e 1 atm.
a) C(grafita) + O2(g) → CO2(g)
ΔH = – 94,1 kcal
b) H2(g) + 1/2O2(g) → H2O (l)
ΔH = – 68,3 kcal
c) CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O( l) ΔH = – 212,8 kcal
Calcular o ΔH da reação:
C(grafita) + 2H2(g) → CH4(g) ΔH = ?
Observação
Quando numa equação não vem a quantidade da
substância relacionada com o ΔH, subentende-se que a
reação foi realizada, usando proporções que são as
(ENEM – EXAME NACIONAL DO ENSINO MÉDIO) – No
Brasil, o sistema de transporte depende do uso de combustíveis
fósseis e de biomassa, cuja energia é convertida em movimento
de veículos. Para esses combustíveis, a transformação de
energia química em energia mecânica acontece
a) na combustão, que gera gases quentes para mover os
pistões no motor.
b) nos eixos, que transferem torque às rodas e impulsionam o
veículo.
c) na ignição, quando a energia elétrica é convertida em
trabalho.
d) na exaustão, quando gases quentes são expelidos para trás.
e) na carburação, com a difusão do combustível no ar.
Resolução
Os combustíveis armazenam energia potencial química. Na
combustão, a energia química é liberada e os gases formados
aplicam forças nos pistões do motor, as quais realizam
trabalho, usado para movimentar o veículo (produção de
energia mecânica).
Resposta: A
quantidades em mols dessas substâncias, expressas na
equação como coeficientes.
Na equação a, subentende-se que 1 mol de carbono
grafita combina-se com 1 mol de oxigênio e libera 1 mol
de CO2, acompanhado de uma perda de 94,1 kcal.
Resolução
Para se obter o ΔH em questão, deve-se:
• escrever a equação a.
• escrever a equação b multiplicada por 2 orientada
pela equação-problema.
• escrever a equação inversa de c.
Em seguida, basta somá-las.
C(grafita) + O2(g) → CO2(g)
ΔH = – 94,1 kcal
2H2(g) + O2(g) → 2H2O( l)
ΔH = – 136,6 kcal
CO2(g) + 2H2O( l) → CH4(g) + 2O2(g)
ΔH = + 212,8 kcal
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
C(grafita) + 2H2(g) → CH4(g)
ΔH = – 17,9 kcal
A Lei de Hess permite tratar as equações termoquímicas como se fossem equações matemáticas.
No Portal Objetivo
Para saber mais sobre o assunto, acesse o PORTAL
OBJETIVO (www.portal.objetivo.br) e, em “localizar”,
digite QUIM2M124
Quando se forma 1 mol de H2O(l) a partir de H2(g) e O2(g),
há uma liberação de 68,3 kcal. Para passar 1 mol de H2O(l) para
o estado gasoso, são necessárias 10,5 kcal. Qual é o calor
liberado na formação de 1 mol de H2O(g), a partir de H2(g) e
O2(g)?
Resolução
I) H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(l) + 68,3 kcal
II) H2O(l) + 10,5 kcal → H2O(g) ou
III) H2O(l) → H2O(g) – 10,5 kcal
Somando-se I e III:
H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(g) + 57,8 kcal
Portanto a formação de H2O(g) libera menos calor que a
formação de H2O(l), pois uma parte do calor de reação foi
usada para fazer a mudança de estado físico.
QUÍMICA
207
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 208
(UFAL – MODELO ENEM) – A Lei de Hess estabelece que
o calor liberado ou absorvido numa reação química só depende
dos estados inicial e final, ou seja, não depende do número de
estados intermediários. O calor envolvido numa reação pode
ser determinado tratando algebricamente equações termoquímicas. A Lei de Hess também é chamada de lei de aditividade dos calores de reação, porque o calor de reação pode ser
determinado pela soma de equações químicas.
Todos os sistemas a seguir estão a 25°C:
C(s) + O2(g) → CO2(g)
ΔH = – 94kcal
H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(l)
ΔH = – 68kcal
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l)
ΔH = – 212kcal
Calcular a variação de entalpia (ΔH) da reação:
C(s) + 2H2(g) → CH4(g)
a) + 18kcal
d) – 36kcal
b) – 18kcal
e) – 110kal
c) + 36kcal
RESOLUÇÃO:
Manter a primeira equação, multiplicar a segunda equação por 2,
inverter a terceira equação e somar:
C + O2 → CO2
ΔH = – 94kcal
2H2 + O2 → 2H2O
ΔH = – 136kcal
CO2 + 2H2O → CH4 + 2O2 ΔH = + 212kcal
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
C + 2H2 → CH4
ΔH = – 18kcal
Resposta: B
(UNICAMP-SP) – Grafita e diamante são formas alotrópicas cujas equações de combustão são apresentadas abaixo:
C(gr) + O2(g) → CO2(g)
ΔH = – 393,5 kJ mol–1
C(d) + O2(g) → CO2(g)
a) Calcule a variação de entalpia necessária para converter
1,0 mol de grafita em diamante.
b) Qual a variação de entalpia envolvida na queima de 120g de
grafita? (C = 12g/mol)
RESOLUÇÃO:
a) Manter a primeira equação e inverter a segunda:
C(gr) + O2(g) → CO2(g)
ΔH = – 393,5 kJ mol–1
CO2(g) → C(d) + O2(g)
ΔH = + 395,4 kJ mol–1 +
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
C(gr) → C(d)
ΔH = + 1,9 kJ mol–1
b) 12g ––––––––––––––––– 393,5 kJ
120g ––––––––––––––––– x
ΔH = – 3935 kJ
Calcule o ΔH para a reação C2H4 + H2 → C2H6, sabendo-se
que:
C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O + 341,1 kcal
C2H6 + 7/2O2 → 2CO2 + 3H2O + 372,3 kcal
H2 + 1/2O2 → H2O + 67,2 kcal
RESOLUÇÃO:
Manter a primeira equação; inverter a segunda equação; manter a
terceira equação; somar.
C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O
+ 341,1 kcal
2CO2 + 3H2O → C2H6 + 7/2O2
– 372,3 kcal
H2 + 1/2O2 → H2O
+ 67,2 kcal
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
C2H4 + H2 → C2H6
+ 36 kcal
208
ΔH = – 395,4 kJ mol–1
QUÍMICA
}
x = 3935 kJ
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 209
Velocidade (rapidez)
de uma reação
11
• Velocidade média
• Velocidade instantânea
1. Conceito
Cinética química é a parte da Química que estuda a
velocidade ou rapidez das reações. Inicialmente,
imaginamos uma reação genérica:
A + B → C + D
Colocamos A e B em contato. Eles reagem para
produzir C e D. A velocidade com que esta reação ocorre
é notada pelo tempo com que A e B “desaparecem”, ou
o tempo com que C e D “aparecem”. Uma reação será
rápida quando os produtos se formarem depressa e será
lenta se esse processo demorar para acontecer. Deve-se
notar que A e B devem ser consumidos no mesmo tempo
em que C e D se formam, portanto podemos expressar a
velocidade da reação em termos do consumo dos
reagentes ou do aparecimento dos produtos.
2. Velocidade ou
rapidez de uma reação
A velocidade média da reação é a relação entre a
quantidade consumida ou produzida e o intervalo de
tempo gasto para que isso ocorra.
velocidade
quantidade de A consumida
de desaparecimento = ––––––––––––––––––––––––––
intervalo de tempo
ou
velocidade
quantidade de C produzida
de aparecimento = –––––––––––––––––––––––––––
intervalo de tempo
Essas quantidades são normalmente expressas em
mols.
Dissolução de um comprimido efervescente em água.
A medida do tempo é também expressa em qualquer
unidade que se ajuste à determinada reação:
– segundos para a dissolução de um comprimido
efervescente em água.
– microssegundos para a explosão do gás de botijão
com o oxigênio.
– minutos ou horas para a combustão de uma vela.
– dias para a oxidação do ferro (enferrujamento).
Podemos, então, usar uma expressão para o cálculo
da velocidade de uma reação:
Δn
vm = ––––
Δt
vm = velocidade média da reação.
Δn = variação da quantidade em mols de um
componente (em módulo).
Δt = tempo gasto nessa variação.
Exemplo: Consideremos a reação A + B → C + D,
realizando-se num sistema fechado. Determinemos a
quantidade em mols de C em dois instantes:
t1 = 10 min → n1 = 2 mol t2 = 20 min → n2 = 3 mol
A velocidade média será:
Δn n2 – n1
3 mol – 2 mol
vm = ––– = –––––– = –––––––––––––– = 0,1 mol/min.
Δt
t2 – t1 20 min – 10 min
Em média, a cada minuto forma-se 0,1 mol de C.
QUÍMICA
209
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 210
?
Saiba mais
Como calcular a velocidade média ou rapidez de uma
reação?
Resolução
A velocidade média de uma reação química pode ser
calculada da seguinte maneira:
Δn
1) vm = ––– Δn: variação da quantidade de matéria
Δt
(mols)
Δm
2) vm = –––– Δm: variação da massa
Δt
ΔV
3) vm = –––
Δt
ΔM
4) vm = ––––
Δt
ΔV: variação do volume
ΔM: variação da concentração em
quantidade de matéria, mol/L.
Todas essas variações são tomadas em módulo, de
modo a fazer com que a velocidade fique uma quantidade positiva.
3. Rapidez da transformação e concentração
Considere a reação de zinco com ácido clorídrico, liberando gás hidrogênio:
Zn(s) + 2 HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g)
À medida que decorre o tempo, a concentração de HCl vai diminuindo, conforme o gráfico adiante.
Como calcular a velocidade (rapidez) da reação no instante t? Trace uma tangente à curva pelo ponto P.
Escolha sobre a tangente dois pontos, A e B. No
triângulo retângulo ABC, a tangente trigonométrica do
ângulo α é dada por:
–––
AC
cateto oposto
tg α = –––––––––––––––– = –––
––– = rapidez
cateto adjacente
BC
A tangente do ângulo α (inclinação da curva) expressa
a velocidade da reação no instante t.
O volume de H2 formado aumenta com o passar do
tempo. A velocidade no instante t em termos de variação
do volume de H2 formado com o tempo pode ser
calculada pelo mesmo processo.
210
QUÍMICA
–––
AC
tg α = ––– = rapidez
–––
BC
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 211
Texto para as questões
e .
A hidrólise do cloreto de butila (C4H9Cl) produz álcool butílico (C4H9OH)
e HCl.
C4H9Cl(aq) + H2O(l) → C4H9OH(aq) + HCl(aq)
Foi preparada uma solução aquosa de C4H9Cl e a concentração de
C4H9Cl em vários instantes após o tempo zero foi medida e os dados
coletados são mostrados no gráfico seguinte.
(MODELO ENEM) – A velocidade instantânea da reação é a
velocidade em um instante específico da reação. A velocidade instantânea é determinada pela inclinação (tangente) da curva no ponto
considerado. Por exemplo, na reação de hidrólise do cloreto de butila, a
velocidade instantânea a 600s é determinada desenhando-se a tangente
geométrica da curva nesse instante. Em seguida, constrói-se um
triângulo retângulo com linhas horizontal e vertical. A inclinação
(tangente trigonométrica) é a razão entre a altura vertical e o
comprimento horizontal.
(0,017 – 0,042) mol . L–1
v600s ≅ – –––––––––––––––––––––– = 6,25 .10–5 mol . L–1 . s–1
(800 – 400)s
A velocidade inicial da reação é a velocidade instantânea no instante
t = 0, que é igual a
a) 0,200 mol . L–1 . s–1
b) 0,100 mol . L–1 . s–1
c) 1,0 . 10–4 mol . L–1 . s–1
d) 1,5 . 10–4 mol . L–1 . s–1
e) 2,0 . 10–4 mol . L–1 . s–1
Resolução
Traça-se a tangente geométrica à curva no instante t = 0 e constrói-se
o triângulo retângulo. A inclinação é igual à variação no eixo vertical
dividida pela variação no eixo horizontal:
t1 = 0s → 0,100 mol . L–1
A velocidade média da reação em relação ao cloreto de butila é dada
pela fórmula:
Δ [C4H9Cl]
[C4H9Cl]2 – [C4H9Cl]1
vm = – ––––––––––––
= – –––––––––––––––––––––––
Δt
t2 – t1
As velocidades são expressas como grandezas positivas. Como a
concentração do reagente está diminuindo, Δ(C4H9Cl) é um número
negativo. Para resultar uma velocidade positiva, usamos o sinal de
menos na fórmula.
(MODELO ENEM) – A velocidade média da reação em relação ao
cloreto de butila durante o intervalo de tempo de 300 a 800s é:
a) – 6,25 . 10–5 mol . L–1 . s–1
b) + 6,25 .10–5 mol . L–1 . s–1
–5
–1
–1
c) – 7,00 . 10 mol . L . s
d) + 7,00 . 10–5 mol . L–1 . s–1
–4
–1
–1
e) + 1,00 . 10 mol . L . s
Resolução
Analisando o gráfico, temos:
t1 = 300s → (C4H9Cl] = 0,055 mol . L–1
t2 = 800s → (C4H9Cl] = 0,020 mol . L–1
Δ [C4H9Cl]
[C4H9Cl]2 – [C4H9Cl]1
vm = – ––––––––––––
= – –––––––––––––––––––––––
Δt
t2 – t1
(0,020 – 0,055) mol . L–1
vm = – –––––––––––––––––––––– = 0,0000700 mol . L–1 . s–1
(800 – 300)s
t1 = 200s → 0,060 mol . L–1
(0,060 – 0,100) mol . L–1
v0s = – –––––––––––––––––––––– = 2,0 .10–4 mol . L–1 . s–1
(200 – 0)s
Resposta: E
(UFC-CE – MODELO ENEM) – Metano (CH4) é o gás produzido a
partir da biomassa, e a sua queima na indústria, para obtenção de
energia térmica, corresponde à seguinte reação:
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l)
Se a velocidade de consumo do metano é 0,01 mol min–1, assinale a
alternativa que corretamente expressa o número de mols de CO2
produzido durante uma hora de reação.
a) 0,3
b) 0,4
c) 0,5
d) 0,6
e) 0,7
Resolução
A estequiometria da reação indica que, para cada mol de CH4
consumido, há a formação de um mol de CO2. A partir da velocidade da
reação, sabe-se que 0,01 mol de CH4 é consumido por minuto, com 0,6
mol de CH4 sendo consumido em uma hora (60 minutos). Logo, 0,6 mol
de CO2 será produzido em uma hora.
Resposta: D
vm = 7,00 . 10–5 mol . L–1 . s–1
Resposta: D
QUÍMICA
211
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 212
(ESEFEGO) – Dada a equação que representa uma reação
química genérica A → B e a variação da concentração do
reagente A e do produto B em função do tempo, conforme
quadro a seguir,
A (mol/L)
6,0
4,5
3,5
2,5
1,5
B (mol/L)
0
1,5
2,5
3,5
4,5
Tempo (s)
0
3
5
15
35
(UNEB-BA – MODELO ENEM) – A amônia é produzida
industrialmente a partir do gás nitrogênio (N2) e do gás
hidrogênio (H2), segundo a equação:
N2(g) + 3H2(g) ⎯⎯→ 2NH3(g)
Dado: massa molar do H2 = 2,0g . mol–1
Numa determinada experiência, a velocidade média de
consumo de gás hidrogênio foi de 120 gramas por minuto. A
velocidade de formação do gás amônia, nessa experiência, em
mols por minuto será de:
a) 10
b) 20
c) 40
d) 50
e) 60
pede-se:
a) Qual a velocidade da reação em relação a A, no intervalo de
15 a 35 segundos?
b) Faça um gráfico que represente o que ocorre com as concentrações do reagente e do produto em função do tempo.
RESOLUÇÃO:
3 mol de H2 ––––––––––– 2 mol de NH3
3 x 2,0g –––––––––––––– 2 mol
x = 40 mol
120g ––––––––––––––––– x
}
vNH = 40 mol/min
3
Resposta: C
RESOLUÇÃO:
| 1,5 mol/L – 2,5 mol/L |
a) v = –––––––––––––––––––––––– = 0,05 mol . L–1 . s–1
35s – 15s
b)
(MODELO ENEM) – No gráfico abaixo são projetados os
valores da concentração em função do tempo para a reação:
A + B → C
A velocidade de formação de C (rapidez da reação) no instante
t = 10s é igual a:
a) 5,00 . 10–2 mol . L–1 . s–1
b) 5,00 . 10–3 mol . L–1 . s–1
c) 2,86 . 10–3 mol . L–1 . s–1
d) 2,00 . 10–3 mol . L–1 . s–1
e) 1,54 . 10–3 mol . L–1 . s–1
RESOLUÇÃO:
–––
(0,07 – 0,05)
tgα = ZY
= ––––––––––
–––
–––
(17 – 10)
XY
tgα = 2,86 . 10–3
v = 2,86 . 10–3 mol . L–1 . s–1
Resposta: C
212
QUÍMICA
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 213
12
Teoria das colisões
1. Condições para
que uma reação ocorra
Condições fundamentais
As condições fundamentais para que uma reação ocorra são afinidade química e contato entre os reagentes.
As substâncias colocadas para reagir devem possuir
tendência para entrar em reação.
Quando se mistura hidrogênio com flúor, cloro e
bromo, forma-se preferencialmente o HF, depois o HCl, e
em último lugar, o HBr. Somente depois de acabar o flúor
é que o hidrogênio reage com o cloro, e somente depois
de todo o cloro ter reagido, se ainda houver hidrogênio, é
que se dá a combinação deste com o bromo.
Diz-se, então, que a afinidade química dos halogênios
para com o hidrogênio decresce do flúor para o iodo.
Por outro lado, os reagentes devem estar em contato,
para que entre eles possam estabelecer-se as interações
químicas que determinam uma reação.
As interações químicas são devidas às colisões entre
as partículas dos reagentes, como veremos a seguir.
Condições acessórias
Deve haver choque entre partículas ativadas
energeticamente e ocorrer uma boa orientação.
As condições acessórias explicam quando uma reação termodinamicamente possível (existe afinidade e contato) é lenta ou rápida, isto é, estão relacionadas com a
velocidade da reação.
• Teoria das colisões • Complexo
ativado • Energia de ativação
• Caminho da reação
3. Energia de ativação
Como dissemos anteriormente, as partículas possuem uma determinada quantidade de energia (energia
própria), mas insistimos: essa energia não é suficiente
para iniciar a reação. Para cada reação, existe um mínimo
necessário de energia, sem o qual a reação não acontece.
Choques entre partículas que não possuem esse mínimo
necessário são inúteis. Choques entre partículas que possuem esse mínimo ou mais são eficientes e a reação tem
condições de ocorrer.
Concluímos então que as partículas devem receber
uma quantidade adicional de energia para que se ativem
e possam ter o mínimo de energia necessário para que a
reação ocorra. Essa energia necessária para ativar as
moléculas, para levá-las a uma situação em que possa
haver reação, chama-se energia de ativação.
Consideremos a reação:
A2 + B2 → AB + AB
Seja E1 a energia média dos reagentes. Para ocorrer
a reação, é necessário no mínimo uma energia E2.
Fornecendo aos reagentes a diferença E2 – E1 (energia de
ativação), as moléculas se chocam violentamente,
formando uma partícula instável chamada complexo
ativado. Quando este se rearranja para formar os produtos (energia E3), há liberação de uma certa quantidade
de energia (E2 – E3).
2. Teoria da colisão
Partimos do princípio de que as partículas de uma
substância química não estão paradas. Elas possuem uma
determinada quantidade de energia (energia própria) e se
movimentam.
Este movimento faz com que se choquem.
Este choque pode fazer com que ocorra a reação.
Mas será que basta haver um choque para haver reação?
A resposta é não. Experiências mostram que, em certas reações, chegam a acontecer 1 000 000 de choques
em um segundo (combustão do metano). Mas a maior
parte desses choques é inútil (não é eficiente, efetivo).
É inútil porque as partículas que se chocam não
possuem energia suficiente para que sejam rompidas
as ligações nos reagentes e formadas as novas ligações
nos produtos.
Na reação entre N2 e O2
as moléculas devem possuir
elevada ener gia e co li dir
numa orientação privilegiada.
As moléculas se
chocam violentamente e formam
uma partícula instá vel chamada
complexo ativado.
As ligações
N≡NeO=O
são rompidas e
formam-se as ligações entre N e O.
A energia E2 – E3 pode ser maior ou menor que a
energia de ativação. No primeiro caso, a reação será
exotérmica, e no segundo caso, endotérmica.
4. O que é caminho da reação?
Caminho da reação ou coordenada de reação é o
nome que se dá à sequência:
QUÍMICA
213
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 214
(Reagentes) →
Complexo
Ativado → (Produtos)
冢
冣
5. Reação exotérmica
A
+ B
2
2
14243
reagentes
→ AB + AB + calor (ΔH < 0)
14243
produtos
No gráfico abaixo, temos:
E1 = energia própria dos reagentes
E2 = energia do complexo ativado
b = energia de ativação da reação (E2 – E1)
E3 = energia própria dos produtos
c = ΔH da reação (variação total da energia):
ΔH = E3 – E1
Observe que E2 – E3 é maior que E2 – E1.
Entalpia (H)
É a energia total armazenada no sistema. A variação de entalpia (ΔH = HP – HR) é a energia
liberada ou absorvida na reação.
6. Reação endotérmica
A2 + B2 → AB + AB – calor (ΔH > 0)
214
14243
14243
reagentes
produtos
QUÍMICA
No gráfico abaixo, temos:
E1 = energia própria dos reagentes
E2 = energia do complexo ativado
b = energia de ativação da reação (E2 – E1)
E3 = energia própria dos produtos
c = ΔH da reação (variação total da energia):
ΔH = E3 – E1
Observe que E2 – E3 é menor que E2 – E1.
O ponto mais alto do gráfico corresponde ao momento do choque entre as partículas ativadas. Devemos
lembrar ainda que esse choque deve ser dado em uma
orientação que possibilite a reação. A seguir, mostramos duas possíveis situações de choque entre
moléculas ativadas.
choque mal
orientado:
inútil
choque bem
orientado:
útil
Choques mal orientados, mesmo entre partículas ativadas, não conduzem à reação, assim como choques
bem orientados entre partículas não ativadas também não
conduzem.
Importante:
O choque deve ocorrer entre partículas ativadas
em uma boa orientação.
7. Dependência da
velocidade da reação
com a energia de ativação
A energia de ativação deve ser entendida como uma
dificuldade, uma autêntica barreira para a reação. Enquanto
tal barreira não é superada, a reação não acontece.
Podemos concluir, então, que: quanto maior a energia de ativação, mais difícil será para a reação acontecer.
São reações que necessitam que se forneça muita
energia para que ocorram: são reações lentas.
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 215
Quanto menor a energia de ativação, mais fácil será
para a reação acontecer. São reações que necessitam de
pouca energia para que ocorram: são reações rápidas.
Portanto:
Quanto menor a barreira energética, maior a
velocidade da reação.
Compare as duas reações:
A primeira reação (I) necessita de 40,7 kcal/mol para
se iniciar (barreira alta). A segunda reação (II) necessita
apenas de 2,3 kcal/mol para se iniciar (barreira baixa).
Portanto, a reação II é mais rápida, pois necessita
de menor energia para iniciar.
(MODELO ENEM) – As reações químicas convertem substâncias
com propriedades definidas em outros materiais com propriedades
diferentes. É importante entender com que rapidez (velocidade) as
reações ocorrem. Considere a reação entre átomos de cloro (Cl) com
moléculas de cloreto de nitrosila (NOCl)
Cl(g) + NOCl(g) → NO(g) + Cl2(g)
Para que a reação ocorra, as moléculas devem ser orientadas de certa
maneira. Assinale a orientação que deve ocorrer para a colisão ser
efetiva e formar os produtos.
esticar, dobrar e quebrar as ligações. Se as moléculas se movem
lentamente, com pequena energia cinética, elas colidem sem ocorrer a
reação. A energia mínima necessária para iniciar uma reação é chamada
energia de ativação, Ea, que é uma característica da reação. O arranjo
dos átomos no momento da colisão é chamado complexo ativado ou
estado de transição.
Considere a reação de Cl com NOCl.
Cl(g) + NOCl(g) → NO(g) + Cl2(g)
A sequência: reagentes → complexo ativado → produtos tem o nome
de caminho (ou progresso) da reação.
O perfil de energia para a reação é apresentado no gráfico:
Resolução
A orientação correta, para ocorrer a reação, coloca os átomos de cloro
juntos para formar Cl2.
Resposta: C
(MODELO ENEM) – Como foi visto na questão anterior, as
moléculas devem ser orientadas de certa maneira durante as colisões
para que a reação ocorra. Além de uma orientação determinada, as
moléculas que colidem devem ter energia cinética total igual ou maior
que um valor mínimo. Na colisão, a energia cinética pode ser usada para
Quanto maior a energia de ativação (Ea), menor a rapidez da reação.
Considere três reações com probabilidade aproximadamente igual com
que as colisões sejam orientadas de maneira favorável:
QUÍMICA
215
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Colocando as reações em ordem, da mais lenta para a mais rápida, temos:
a) 1 < 2 < 3
b) 3 < 2 < 1
c) 2 < 1 < 3
d) 1 < 3 < 2
Resolução
Quanto maior a energia de ativação, mais lenta será a reação. Da mais lenta para a mais rápida, temos:
2 (E a = 25kJ/mol) < 1 (E a = 20 kJ/mol) < 3 (Ea = 15 kJ/mol)
Resposta: C
(MODELO ENEM) – Considere o processo de ionização do
HCl em água.
HCl + H2O → H3O+ + Cl–
As moléculas de HCl devem colidir com as de H2O. Analise as
colisões:
I)
II)
Julgue os itens:
1) Se o átomo de Cl do HCl chocar-se com o O de H2O,
ocorrerá a formação de íons.
2) A colisão do H do HCl com o O da água poderá originar
íons, se ela for suficientemente energética.
3) As duas colisões esquematizadas originarão íons, se elas
forem suficientemente energéticas.
Está correto somente o que se afirma em:
a) 1
b) 2
c) 3
d) 1 e 3
e) 2 e 3
e) 2 < 3 < 1
a)
b)
c)
d)
A reação é exotérmica.
A entalpia dos reagentes vale 20kcal/mol.
A energia de ativação da reação direta é 50kcal/mol.
Os produtos apresentam um conteúdo energético menor
que o dos reagentes.
e) A variação de entalpia da reação direta é
ΔH = – 10kcal/mol.
RESOLUÇÃO:
A energia de ativação é (50kcal/mol) – (20kcal/mol) = 30kcal/mol
Resposta: C
Suponha duas reações diferentes:
A + B → C + D e X + Y → T + Z, cujos caminhos energéticos
estão representados a seguir:
RESOLUÇÃO:
1) Incorreto. A orientação no choque não é favorável.
2) Correto A colisão será efetiva quando houver orientação favorável no choque e se ela for suficientemente energética.
3) Incorreto.
A orientação não é favorável na colisão II.
Resposta: B
Dado o gráfico, assinale a alternativa falsa:
Qual a reação que ocorre mais rapidamente? Por quê?
RESOLUÇÃO:
A reação X + Y → T + Z é mais rápida, pois sua energia de ativação
é menor (E3 < E1)
216
QUÍMICA
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13
Fatores que influem na
velocidade das reações
1. A velocidade das reações
depende de vários fatores
Quando dizemos que uma reação é lenta ou uma
reação é rápida, na maior parte das vezes, estamo-nos
referindo a ela nas condições ambientais, sem a interferência de fatores externos. No entanto, existem fatores
que podem tornar rápida uma reação lenta e vice-versa.
Citaremos aqui os mais importantes.
2. Superfície de contato
Ao dissolvermos um pedaço de zinco em uma
solução aquosa de ácido clorídrico, ocorre a reação:
• Superfície de contato
• Natureza dos reagentes • Temperatura
Evidentemente, uma reação que exija muitos rompimentos de ligações será mais lenta do que uma reação
em que não haja muitas ligações a serem rompidas. É por
isso que uma reação entre íons é mais rápida do que uma
reação entre partículas maiores. Uma reação inorgânica é
normalmente mais rápida do que uma reação orgânica
(moléculas grandes, muitas ligações a serem rompidas).
1.o exemplo
I) 2NO + O2 → 2NO2
(reação rápida a 20°C)
II) CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
(muito lenta a 20°C)
No caso II há mais ligações a serem rompidas.
Zn(s) + 2HC l(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g)
Se, em vez de usarmos um “pedaço” de zinco,
usássemos o metal pulverizado, a reação seria, evidentemente, mais rápida. Ao pulverizarmos o zinco, estamos
facilitando o ataque do ácido clorídrico. Se usarmos o
zinco em barra, limitaremos o ataque inicial à superfície do
zinco. Pulverizando-o, aumentaremos sua superfície de
contato e, com isso, aumentaremos a velocidade da
reação.
Considere um cubo de zinco mergulhado em ácido
clorídrico.
A reação ocorre apenas na
superfície do cubo.
Dividindo o cubo ao meio, aparecem duas novas superfícies
que ficam em contato com o
ácido.
Dessa maneira, aumentam a
superfície de contato, a quantidade de zinco que reage e a
velocidade da reação.
Como outro exemplo, temos a oxidação do ferro (enferrujamento).
A formação de ferrugem é lenta quando a superfície
de contato é pequena, como é o caso de uma barra de
ferro. Se a barra for pulverizada, o enferrujamento será
mais rápido por causa da maior área de contato.
3. Natureza dos reagentes
Em uma reação química, há necessidade de rompimento de ligações nos reagentes, para a consequente
formação de novas ligações nos produtos. Quanto maior
for o número e a força dessas ligações a serem quebradas, mais difícil e, portanto, mais lenta será a reação.
2 o. exemplo
–
I) 5H2C2O4 + 2MnO4 + 6H + → 10CO2 + 2Mn 2+ + 8H2O
(muito lenta)
–
II) 5Fe 2+ + MnO4 + 8H + → 5 Fe 3+ + Mn 2+ + 4H2O
(rápida)
No caso I (H2C2O4), há mais ligações a serem rompidas.
Conclusão
As reações que exigem rompimento de muitas
ligações tendem a ser lentas à temperatura
ambiente.
4. Temperatura
Um aumento de temperatura aumenta a energia
cinética das moléculas. Aumentando sua energia, as
moléculas movimentar-se-ão com maior velocidade.
Haverá um número maior de choques. Tais choques serão
mais violentos e, evidentemente, ocorrerá um aumento
da velocidade da reação.
Um aumento de temperatura aumenta a velocidade de qualquer reação química (exotérmica
ou endotérmica).
QUÍMICA
217
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Regra de van’t Hoff:
Um aumento de 10°C na temperatura duplica ou
triplica a velocidade de uma reação.
Tal regra, embora dê uma ideia acerca da influência
da temperatura na velocidade de uma reação, deve ser
usada com muito cuidado. Ela não deve ser seguida à
risca para todas as reações. Para cada reação específica,
é necessário determinar experimentalmente o efeito
quantitativo causado por um aumento de temperatura.
(PASUSP – MODELO ENEM) – Ao cortar
cebolas com uma faca, nossos olhos ficam irritados e há formação de lágrimas. Isso se deve
ao fato de que a pressão causada pela faca faz
com que sejam liberadas substâncias que reagem quimicamente entre si, formando-se um
composto gasoso, contendo enxofre. Tal composto entra em contato com os olhos e produz
ácido sulfúrico. O cérebro responde a essa situação e dispara o sinal para a produção de lágrimas, havendo consequente diluição do ácido.
Levando em consideração essa explicação, a
irritação nos olhos não será atenuada se
cortarmos uma cebola
a) dentro de um recipiente contendo água.
b) após resfriá-la em uma geladeira.
c) usando-se óculos com boa vedação.
d) em ambiente com pouca iluminação
e) em ambiente bem ventilado.
Resolução
Os compostos gasosos formados ao cortar
cebolas com uma faca, em contato com a água,
produzem ácido sulfúrico.
A irritação será atenuada se cortarmos uma cebola dentro de um recipiente contendo água, pois
uma parte dos compostos se dissolve na água.
A irritação será atenuada se cortarmos uma cebola após resfriá-la em uma geladeira, pois a velocidade do processo diminui com a temperatura.
A irritação será atenuada se cortarmos uma
cebola usando-se óculos com boa vedação, pois
Por que os alimentos são guardados em geladeiras?
Resolução
Abaixando-se a temperatura, diminui-se a velocidade
de qualquer reação. Dessa maneira, os alimentos
demoram mais tempo para estragar. De acordo com a
Regra de van’t Hoff, os alimentos devem-se deteriorar
quatro vezes mais rapidamente à temperatura ambiente (25°C) do que em uma geladeira a 5°C.
(PUC-SP – MODELO ENEM) – As substâncias nitrato de chumbo (II) e iodeto de
potássio reagem entre si tanto no estado sólido
quanto em solução aquosa, formando o iodeto
de chumbo (II), sólido amarelo insolúvel em
água a temperatura ambiente.
reação 1:
Pb(NO3)2(s) + 2KI(s) → PbI2(s) + 2KNO3(s)
reação 2:
Pb(NO3)2(aq) + 2KI(aq) → PbI2(s) + 2KNO3(aq)
Sob determinadas condições, o carvão reage
em contato com o oxigênio. Nas churrasqueiras,
pedaços de carvão são queimados, fornecendo
calor suficiente para assar a carne. Em minas de
carvão, muitas vezes o pó de carvão disperso
no ar entra em combustão, causando acidentes.
reação 3: C(pedaços) + O2(g) → CO2(g)
reação 4: C(em pó) + O2(g) → CO2(g)
A síntese da amônia é um processo exotérmico,
realizado a partir da reação do gás nitrogênio e
do gás hidrogênio. Em um reator, foram reali-
(UNESP – MODELO ENEM) – O esquema refere-se a um
experimento realizado em um laboratório de química:
Dado: Equação da reação ocorrida nos tubos:
CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + CO2
QUÍMICA
Saiba mais
os olhos não ficam em contato com os compostos de enxofre.
A irritação será atenuada se cortarmos uma cebola em ambiente bem ventilado, pois teremos
grande dispersão dos compostos no ar.
A irritação não será atenuada se cortarmos uma
cebola em ambiente com pouca iluminação,
pois a luz praticamente não tem interferência no
processo.
Resposta: D
218
?
zadas duas sínteses, a primeira a 300°C e a segunda a 500°C. A pressão no sistema reacional
foi a mesma nos dois experimentos.
reação 5: N2(g) + 3 H2(g) → 2NH3(g) t = 300°C
reação 6: N2(g) + 3 H2(g) → 2NH3(g) t = 500°C
Analisando os fatores envolvidos nos processos
acima que influenciam na rapidez das reações
descritas, pode-se afirmar sobre a velocidade (v)
de cada reação que
a) v1 > v2, v3 > v4, v5 > v6
b) v1 < v2, v3 > v4, v5 > v6
c) v1 < v2, v3 < v4, v5 < v6
d) v1 < v2, v3 > v4, v5 < v6
e) v1 > v2, v3 < v4, v5 < v6
Resolução
Reações 1 e 2: A reação 2 ocorre em meio
aquoso e as substâncias estão dissociadas.
Assim, o número de choques efetivos é maior
em relação à reação 1. Na reação 1, os íons
estão presos nos retículos cristalinos, portanto
v1 < v2.
Reações 3 e 4: Na reação 4, o carvão está em
pó e, na reação 3, está em pedaços, portanto a
superfície de contato entre os reagentes é maior
na reação 4, logo esta apresenta maior
velocidade, portanto v3 < v4.
Reações 5 e 6: A reação 6 é realizada a uma
temperatura maior em relação à reação 5.
Quanto maior a temperatura, maior a velocidade
de reação, portanto v5 < v6.
Resposta: C
A liberação do gás carbônico, CO2,
a) no tubo A é mais rápida, pois a superfície
reagentes é maior.
b) no tubo B é mais lenta, pois a superfície
reagentes é menor.
c) nos tubos A e B ocorre ao mesmo tempo.
d) no tubo B é mais rápida, pois a superfície
reagentes é maior.
e) no tubo A é mais rápida, pois a superfície
reagentes é menor.
de contato dos
de contato dos
de contato dos
de contato dos
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RESOLUÇÃO:
Quanto maior a superfície de contato dos reagentes (CaCO3 em pó
com H2SO4(aq)), maior será a rapidez da reação (liberação de gás
carbônico).
Resposta: D
(FUVEST-SP) – Foram realizados quatro experimen tos.
Cada um deles consistiu na adição de so lu ção aquosa de
ácido sulfúrico de concentração 1 mol/L a certa massa de
ferro. A 25°C e 1 atm, mediram-se os volumes de hidrogênio
desprendido em função do tempo. No final de cada experimento, sempre sobrou ferro que não reagiu. A tabela mostra o
tipo de ferro usado em cada experimento, a temperatura e o
volume da solução de ácido sulfúrico usado. O gráfico mostra
os resultados.
Experimento
Material
Temperatura/
°C
Volume da
solução de
H2SO4/mL
A
pregos
60
50
B
limalha
60
50
C
limalha
60
80
D
limalha
40
80
As curvas de 1 a 4 correspondem, respectivamente, aos experimentos
1
2
3
4
a)
D
C
A
B
b)
D
C
B
A
c)
B
A
C
D
d)
C
D
A
B
e)
C
D
B
A
RESOLUÇÃO:
Quanto maior o volume de solução de H2SO4 adicionado ao ferro,
maior o volume de hidrogênio produzido (curvas 1 e 2). A curva 1
refere-se ao experimento efetuado a uma temperatura maior
(maior volume de H2 produzido num mesmo intervalo de tempo) –
experimento C, e a curva 2 refere-se ao experimento D.
As curvas 3 e 4 correspondem ao volume de hidrogênio obtido na
reação com um menor volume de H2SO4 adicionado. Quando o
ferro está na forma de limalha, a reação é mais rápida (maior
superficie de contato entre os reagentes – curva 3) e está
caracterizada no experimento B. O experimento em que se
utilizam pregos (A) corresponde à curva 4.
Resposta: E
(FATEC-SP – MODELO ENEM) – O aumento da temperatura provoca o aumento da rapidez das transformações químicas.
Assinale a alternativa que mostra o gráfico obtido quando se
representa o tempo necessário para que uma transformação
química se complete, em função da temperatura.
RESOLUÇÃO:
Aumentando a temperatura, aumenta a velocidade de qualquer
reação, diminuindo o tempo necessário para que esta ocorra.
Resposta: A
QUÍMICA
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Influência do catalisador
e da concentração dos reagentes
14
1. Catálise
Catálise é uma reação da qual participa um catalisador.
O catalisador é uma substância química que aumenta a velocidade de uma reação, sem sofrer alteração
química permanente, nem alteração em quantidade.
O catalisador tem as seguintes características:
a) aumenta a velocidade da reação;
b) não sofre alteração química permanente;
c) pode, eventualmente, participar de uma etapa da
reação, mas é totalmente regenerado no final;
d) não sofre alteração na sua quantidade;
e) em geral, pequena quantidade de catalisador é
suficiente para aumentar a velocidade da reação.
Existem substâncias que podem retardar uma reação química. São chamadas inibidores (catalisadores
negativos).
2. Mecanismo
energético do catalisador
O catalisador diminui a energia de ativação da reação (diminui a barreira, oferece um caminho mais fácil e
mais rápido para a reação).
No gráfico abaixo, temos:
• Catalisador • Concentração
Como dissemos anteriormente, o catalisador pode
participar de uma etapa intermediária da reação, desde
que seja totalmente recuperado no final. O catalisador
age pela formação de etapas intermediárias na reação.
São etapas mais rápidas, que não ocorreriam sem o catalisador. Muitos mecanismos de catálise não são ainda
totalmente conhecidos; podemos ilustrar uma reação
catalisada:
C
A + B ⎯⎯→ AB
A e B ⎯⎯⎯→ reagentes
C
⎯⎯⎯→
catalisador
AB
⎯⎯⎯→
produto
AC
⎯⎯⎯→
produto intermediário
Mecanismo da reação:
1.a etapa: A + C → AC
2.a etapa: AC + B → AB + C
––––––––––––––––––––––––––––––
C
SOMA: A + B ⎯⎯→ AB
O catalisador (C) participou da 1.a etapa, mas foi
regenerado na 2.a etapa. Não sofreu alteração química
permanente, não sofreu alteração em quantidade, mas
participou de uma etapa intermediária da reação. Ofereceu à reação a possibilidade de se realizar em novas
etapas. São etapas mais rápidas que não ocorreriam sem
o catalisador. Veja mais um diagrama que representa tal
processo:
a = energia de ativação da reação sem catalisador.
b = energia de ativação da reação com catalisador.
ΔH = variação de entalpia da reação (não mudou, com
ou sem catalisador).
Quando uma reação é catalisada, há uma mudança
do caminho ou mecanismo. Visto que a velocidade agora
é maior, a energia de ativação do novo caminho deve ser
menor que a do caminho antigo. Como a barreira é menor,
mais partículas por segundo podem alcançar o pico; o
complexo ativado é formado mais rapidamente. A reação
se desenvolve com maior velocidade.
220
QUÍMICA
Dois caminhos alternativos pelos quais um objeto pode mover-se
do plano A ao plano B. A energia de ativação será grande se ele
transpuser o pico elevado. Um catalisador fornece um caminho
alternativo com energia de ativação mais baixa através do vale C.
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?
Saiba mais
CATALISADOR AUTOMOTIVO
Os automóveis movidos a gasolina, mesmo que
utilizem uma relação ar/combustível adequada, produzem substâncias poluentes, tais como hidrocarboneto não queimado (HC), CO e NO. Atualmente, os
automóveis são equipados com catalisadores que
aceleram as transformações dos referidos poluentes
gasosos em substâncias não nocivas, conforme as
seguintes equações:
2CO + O2 → 2CO2
2NO + 2CO → N2 + 2CO2
HC + oxigênio → dióxido de carbono + água
Foto Objetivo Mídia
Como catalisadores, podem ser
usados platina, irídio, ródio, paládio.
3. Exemplos de catálise
1.o exemplo
Hidróxido catalisando a reação de decomposição da
água oxigenada.
2 H2O2 ⎯⎯→ 2 H2O + O2 (lenta)
?
Saiba mais
CAMADA DE OZÔNIO
Na alta atmosfera, o ozônio (O3) é formado por um
processo em duas etapas:
1) Dissociação de uma molécula de O2:
luz
O2 ⎯⎯⎯→ 2 O
2) Colisão de um átomo O com uma molécula O2:
O2 + O ⎯⎯→ O3
O ozônio se decompõe da seguinte maneira:
O3 + O ⎯⎯→ 2 O2
Essa reação é lenta, mas pode ser acelerada por
vários catalisadores, como átomos Cl.
Cl + O3 ⎯⎯→ ClO + O2
ClO + O ⎯⎯→ Cl + O2
–––––––––––––––––––––––––
O3 + O ⎯⎯→ 2 O2
Os compostos que têm cloro, flúor e carbono na
sua constituição (CFC) são fontes de átomos de
cloro. Por exemplo, os compostos CFCl3 e CF2Cl2
são utilizados como gases refrigerantes e propelentes de aerossóis. A uma altura de 30 a 40 km
a radiação ultravioleta decompõe esses compostos, fornecendo átomos de cloro:
luz
CFCl3 ⎯⎯→ CFCl2 + Cl
luz
CF2Cl2 ⎯⎯→ CF2Cl + Cl
O ozônio é muito importante na atmosfera superior
devido à sua habilidade em absorver luz ultravioleta.
Uma diminuição na concentração de ozônio de 5%
aumentaria a incidência de câncer de pele em 25%.
Atualmente, os compostos CFC, como propelentes
nos aerossóis, têm sido substituídos por outros
gases, como propano e butano.
OH–
2 H2O2 ⎯⎯→ 2 H2O + O2 (rápida)
OH– = catalisador
Observação
OH– corresponde a um meio básico na reação.
2.o exemplo
Ferro catalisando a reação de síntese da amônia.
N2 + 3 H2 ⎯⎯→ 2 NH3 (lenta)
Fe
N2 + 3 H2 ⎯⎯→ 2 NH3 (rápida)
Fe = catalisador
3.o exemplo: A ptialina da saliva (enzima) catalisando
a conversão do amido em glicose.
AMIDO +
AMIDO +
ÁGUA ⎯⎯⎯→ GLICOSE (lenta)
ptialina
ÁGUA ⎯⎯⎯→ GLICOSE (rápida)
Ptialina: catalisador biológico
4. Concentração dos reagentes
Aumentar a concentração dos reagentes em uma
reação significa aumentar a quantidade de reagente por
unidade de volume. Quanto maior for o número de
partículas reagentes, maior será o número de choques
entre elas. Com o aumento do número de choques,
aumenta a velocidade da reação.
5. Lei de Guldberg-Waage
(lei da ação das massas)
“A velocidade de uma reação elementar é diretamente proporcional ao produto das concentrações em mol/L dos reagentes, quando estas estão
elevadas a expoentes, que são os seus coeficientes na equação.”
QUÍMICA
221
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Considere a reação:
aA + bB → cC + dD
Aplicando a Lei de Guldberg-Waage, temos:
v = k[A] a[B] b
As concentrações dos reagentes ([A] e [B]), normalmente, são usadas em mol/L.
nB
nA
[A] = ––––– ; [B] = –––––
V
V
A constante k, denominada constante de velocidade
da reação, é uma constante de proporcionalidade, numericamente igual à velocidade da reação para concentrações unitárias dos reagentes (1 mol/L).
Uma reação rápida tem uma constante k elevada,
enquanto uma reação lenta tem um pequeno valor
para a constante k.
Infelizmente, nem sempre tal lei conduz a resultados
exatos para a velocidade das reações. Muitas vezes, a
(PASUSP – MODELO ENEM) – O hipoclorito de sódio (NaClO) é muito usado na formulação de desinfetantes. Em condições
experimentais adequadas, soluções aquosas
dessa substância se decompõem com certa
facilidade, mediante formação de oxigênio. Com
o intuito de avaliar o efeito da temperatura e da
concentração do reagente na velocidade da
reação de decomposição química, foram realizados 4 experimentos com soluções de
hipoclorito de sódio. O gráfico a seguir mostra o
volume de oxigênio coletado no processo de
decomposição do NaClO, em função do tempo,
para cada um dos experimentos.
Experimento A: Solução de NaClO 5,0%,
T = 25°C
Experimento B: Solução de NaClO 5,0%,
T = 35°C
Experimento C: Solução de NaClO 5,0%,
T = 15°C
Experimento D: Solução de NaClO 2,5%,
T = 25°C
De acordo com os resultados mostrados no
gráfico, pode-se afirmar que
222
QUÍMICA
expressão que determina a velocidade da reação é diferente da expressão obtida pela Lei de Guldberg-Waage. A
diferença, na maior parte das vezes, se encontra nos
expoentes da lei da velocidade. A única maneira de
determinar, com certeza, os expoentes na equação da lei
da velocidade é executar a experiência. Portanto, é
importante observar que a verdadeira lei de velocidade só
é determinada experimentalmente.
Exemplo de aplicação da Lei de Guldberg-Waage:
N2 + 3 H2 → 2 NH3
v = k [N2] . [ H2]3
Tal expressão deve ser assim lida:
“A velocidade da reação é proporcional ao produto da
concentração em mol/L de nitrogênio pela concentração
em mol/L de hidrogênio elevada à 3.a potência.”
A reação foi considerada como elementar, isto é,
ocorre numa única etapa.
a) a temperatura não afeta a velocidade da reação.
b) a velocidade da reação é triplicada ao se variar
a temperatura de 15 para 35°C.
c) a velocidade da reação no experimento A é
de aproximadamente 5 mL de O2 / minuto.
d) a concentração de hipoclorito de sódio não
exerce influência na velocidade da reação.
e) a quantidade de oxigênio produzida no experimento C, após 4 minutos, será de 15 mL.
Resolução
Comentando as afirmações:
a) Incorreta. Nas experiências C, A e B, a concentração é constante e a temperatura aumenta na ordem: C (15°C), A (25°C), B
(35°C). O volume de O2 produzido em 2 minutos aumenta na ordem: C (15mL), A
(30mL), B (45mL).
b) Correta. Nas experiências C e B, a concentração é igual e a temperatura aumenta de
15°C (C) para 35°C (B). Depois de 2 minutos,
o volume de O2 obtido em C é 15mL e em
B é 45mL. Portanto, a velocidade triplicou.
c) Incorreta. Em 4 minutos, o volume de O2
obtido é 60mL, dando uma velocidade média de 15mL/min no experimento A.
d) Incorreta. Nas experiências A e D, a temperatura é constante. A concentração em D
é metade da concentração em A. O volume
de O2 obtido em A depois de 4 minutos é
60mL e em D é menor (aproximadamente
22,5mL).
e) Incorreta. O volume de O2 obtido é 30mL.
Resposta: B
(FUVEST-SP – MODELO ENEM) – Um estudante desejava estudar, experimentalmente,
o efeito da temperatura sobre a velocidade de
uma transformação química. Essa transformação pode ser representada por:
catalisador
A + B ⎯⎯⎯⎯⎯→ P
Após uma série de quatro experimentos, o estudante representou os dados obtidos em uma tabela:
Número do
experimento
1
2
3
4
temperatura (°C)
15
20
30
10
massa de catalisador
(mg)
1
2
3
4
concentração
inicial de A (mol/L)
0,1
0,1
0,1
0,1
concentração
0,2 0,2 0,2 0,2
inicial de B (mol/L)
tempo decorrido até
que a transformação
47 15
4
18
se completasse (em
segundos)
Que modificação deveria ser feita no procedimento para obter resultados experimentais
mais adequados ao objetivo proposto?
a) Manter as amostras à mesma temperatura
em todos os experimentos.
b) Manter iguais os tempos necessários para
completar as transformações.
c) Usar a mesma massa de catalisador em
todos os experimentos.
d) Aumentar a concentração dos reagentes A e B.
e) Diminuir a concentração do reagente B.
Resolução
Para avaliar a influência da temperatura na velocidade da reação, os demais fatores (catalisador,
concentração de A e B iniciais) devem permanecer constantes. Como as concentrações de A
e B já estão constantes, basta manter constante
também a massa do catalisador.
Resposta: C
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(PUCCAMP-SP) – No gráfico abaixo, estão representadas
duas curvas para a reação X + Y → Z + W.
A energia de ativação com catalisador e a variação de entalpia
(ΔH) da reação direta serão, respectivamente:
a) a e f
b) b e d
c) c e b
d) b e a
e) a e d
RESOLUÇÃO:
A energia de ativação com catalisador (curva de baixo) é dada pelo
segmento b e a variação de entalpia ΔH = HP – HR é dada pelo
segmento d.
Resposta: B
(INATEL-MG) – Determine a relação entre as velocidades
de reação química, inicial e final, quando triplicamos a
concentração da substância B na reação elementar abaixo:
A + 2B → AB2
RESOLUÇÃO:
v = k . [A] . [B]2
1.a experiência:
2.a experiência:
v1 = k . x . y2
v2 = k . x . (3y)2
v2 = 9 . k . x . y2 = 9v1
v1
1
––– = ––
v2
9
(MACKENZIE-SP – MODELO ENEM)
Etapas:
1) HCOOH + H+ → (HCOOH2)+
2) (HCOOH2)+ → (HCO)+ + H2O
3) (HCO)+ → CO + H+
No mecanismo de decomposição do ácido metanoico, dado
por essas etapas, o catalisador reage com um reagente numa
etapa e é regenerado em outra. Então:
a) o catalisador é o monóxido de carbono.
b) a equação total é HCOOH → (HCO)+ + H+.
c) o ácido sulfúrico pode ser catalisador.
d) a fórmula do metanoico é (HCO)+.
e) com o catalisador a reação é mais rápida, pois há um
aumento da energia de ativação.
RESOLUÇÃO:
A equação global da reação é: HCOOH → H2O + CO
Os íons H+ atuam como catalisador. Eles podem ser provenientes
da ionização do ácido sulfúrico: H2SO4 → 2H+ + SO2–
.
4
Resposta: C
QUÍMICA
223
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 224
Mecanismo de
uma reação química
15
1. Mecanismo de reação
É a sequência de etapas que conduz à reação global.
Na maior parte das vezes, uma reação química realiza-se
em uma série de etapas. Cada etapa é chamada reação
elementar.
Considere a reação
A + 3B → AB3
A colisão de três partículas B com uma partícula A é
muito pouco provável de ocorrer.
• Etapa lenta
A etapa lenta determina a velocidade da reação
global. A velocidade da reação global é a velocidade da etapa lenta.
E, por isso, quando quisermos a expressão da lei de
velocidade para uma reação, devemos usar a etapa
lenta da reação, e não a reação global.
Como a etapa lenta é a que determina a velocidade,
a expressão da velocidade da reação global é a própria
expressão da velocidade da etapa lenta dessa reação
global.
Insistindo:
A velocidade da reação global deve ser tirada a
partir da velocidade da etapa lenta dessa reação
global.
Assim sendo, a velocidade da reação em estudo será:
Conclui-se que a transformação ocorre em várias
etapas, em uma sequência de colisões mais simples envolvendo menos partículas de cada vez.
Conhecer o MECANISMO de uma reação é
conhecer a série de etapas que levam os reagentes
aos produtos.
Nesse caminho de reação, há uma etapa mais lenta e
as outras mais rápidas. A etapa lenta da reação determina a velocidade da reação global. A etapa lenta da
reação é chamada etapa determinante da velocidade, pois
a velocidade da reação global é a própria velocidade da
etapa lenta.
Exemplo: A reação
A + 2B → AB2 (reação global; velocidade v)
realiza-se em duas etapas:
I) A + B → AB (etapa lenta; velocidade v1)
II) AB + B → AB2 (etapa rápida; velocidade v2)
A velocidade v da reação global é igual à velocidade v1
da etapa lenta. Compreenda isto facilmente, notando que
AB, produzido na 1.a etapa, é o reagente da 2.a etapa.
Enquanto AB não se forma, a 2.a etapa não pode começar.
A 2.a etapa é rápida, mas só se inicia quando se forma
AB na 1.a etapa. Portanto, todo o processo depende da 1.a
etapa (etapa lenta).
224
QUÍMICA
v = v1 = k [A] [B]
que é tirada da etapa lenta da reação ( 1.a etapa).
Análise gráfica do mecanismo de reação (cada
“morrinho” corresponde a uma etapa da reação)
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 225
2. Determinação experimental da
equação da velocidade da reação
A escolha de uma equação matemática, que represente a variação da velocidade da reação com a concentração dos reagentes, deve-se basear exclusivamente em
dados experimentais.
Comparando a 2.a com a 3.a experiência, verificamos
que a concentração de A é a mesma, mas a de B dobrou
e, como consequência, a velocidade quadruplicou.
Conclusão
A velocidade varia com a 1.a potência de A e com a 2.a
potência de B.
v = k [A] 1 [B] 2
Exemplo
v
2A + 3B ⎯→ 2C
2.o método: Algébrico
Dividimos, inicialmente, v1 por v2:
A variação da velocidade com as concentrações,
obtida experimentalmente, é mostrada na tabela abaixo:
[A]
mol/L
[B]
mol/L
Velocidade
(mol/L . min)
1.a experiência
3
1
5
2.a experiência
6
1
10
3.a experiência
6
2
40
v1
k (3)x (1)y
5
––– = ––––––––––
=
–––
v2
k (6)x (1)y
10
3x
1
––– = ––– ⇒ 2 . 3x = 6x ⇒ 2 . 3x = 2x . 3x
x
6
2
2 = 2x,
logo:
x=1
Dividimos v2 por v3:
Segundo a Lei de Guldberg-Waage, a equação da velocidade, baseando-se na equação global (portanto,
errada), seria:
v = k [A] 2 [B] 3 (errada)
Mas, quando temos a tabela experimental de variação
de velocidade, devemos deduzir a equação da velocidade.
v = k [A] x [B] y
em que x e y serão determinados e não são necessariamente 2 e 3.
Podemos usar dois métodos.
1.o método: Comparativo
v2
k (6)x (1)y
10
––– = ––––––––––
= –––
x
y
v3
k (6) (2)
40
1
1y
––– = ––– ⇒ 4 = 2y ⇒ 22 = 2y
y
2
4
logo:
y=2
v = k [A]1 [B]2
Os expoentes x e y são denominados de ordem da
reação. No exemplo dado, temos:
Ordem da reação com relação a A : 1
Ordem da reação com relação a B : 2
Ordem total da reação: 1 + 2 = 3
Comparando a 1.a com a 2.a experiência, notamos que a
concentração de B é a mesma, mas a concentração de A dobrou e, como consequência, a velocidade também dobrou.
QUÍMICA
225
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 226
Na reação:
4HCl + O2 → 2 H2O + 2Cl2
totalmente em fase gasosa, temos as seguintes etapas intermediárias:
I)
HCl + O2 → HClO2
II)
HClO2 + HCl → 2HClO
III)
2HClO + 2 HCl → 2H2O + 2Cl2
Tendo em vista a equação geral e suas etapas
intermediárias, das quais (I) é lenta e (II) e (III)
são rápidas, qual a expressão da velocidade da
reação global?
Resolução
A etapa determinante é a mais lenta. A velocidade da reação global é igual à velocidade da
etapa mais lenta (I).
Sendo v a velocidade da reação global, temos:
Nota: Considerando as experiências I e II,
observe que a [B] fica constante e a [A] duplica.
Como a velocidade também duplica, conclui-se
que a velocidade é diretamente proporcional a
[A]. Atendo-se às experiências II e III, verifique
que a [A] fica constante enquanto a [B] duplica.
Como a velocidade ficou constante, conclui-se
que a velocidade da reação global não depende
da concentração de B. O reagente B deve
participar de uma etapa rápida e a velocidade é
tirada da etapa lenta. Como B não participa da
etapa lenta, a velocidade do processo global não
depende de [B].
(MACKENZIE-SP– MODELO ENEM) – Os
dados empíricos para a velocidade de reação, v,
indicados no quadro a seguir, foram obtidos a
partir dos resultados em diferentes concentrações de reagentes iniciais para a combustão
do gás A, em temperatura constante.
v = vI = k . [HCl] . [O2]
Dada a reação hipotética: A + B → C + D e
as experiências abaixo, determine a lei de
velocidade para a reação:
Expe[A]
riências (mol/L)
I)
[B]
(mol/L)
v . inicial
(mol/L . min)
1,0
1,0
2,0
II)
2,0
1,0
4,0
III)
2,0
2,0
4,0
IV)
3,0
3,0
6,0
V)
3,0
6,0
6,0
Resolução
Escolhemos 2 equações em que [A] ou [B] não
variem.
Lei geral:
v = k [A]x [B]y
a) Tomamos as equações II e III, pois nas duas
[A] é igual.
Substituímos os valores de II e III na lei geral
e dividimos II por III.
4
k 2x . 1y
––– = ––––––––
III : 4
k 2x . 2y
II :
1 = (1/2)y ∴ y = 0
b) Tomemos, agora, I e II, visto que, nas duas,
[B] é igual.
2
k 1x . 1y
––– = ––––––––
II : 4
k 2x . 1y
I:
1/2 = (1/2)x ∴ x = 1
Resposta: v = k [A]1 [B]0 ou v = k [A]1
226
QUÍMICA
Experi[A]
[O2]
v (mol ·L–1 . min–1)
mento (mol · L–1) (mol · L–1)
1
1,0
4,0
4 . 10–4
2
2,0
4,0
32 . 10–4
3
1,0
2,0
2 . 10–4
A equação de velocidade para essa reação pode
ser escrita como v = k [A]x . [O2]y, em que x e y
são, respectivamente, as ordens de reação em
relação aos componentes A e O2.
Assim, de acordo com os dados empíricos
obtidos, os valores de x e y são, respectivamente,
a) 1 e 3.
b) 2 e 3.
c) 3 e 1.
d) 3 e 2.
e) 2 e 1.
Resolução
Cálculo de x usando os experimentos 1 e 2:
[O2] constante
[A] dobra → v aumenta 8 vezes
Conclusão: x = 3
Cálculo de y usando os experimentos 1 e 3:
[A] constante
[O2] se reduz a metade → v se reduz a metade
Conclusão: y = 1
Resposta C
(UFRN – MODELO ENEM) – O desenvolvimento sustentável pode ser considerado
como a busca por alternativas para melhorar as
condições de vida sem que se degrade o meio
ambiente. A química pode colaborar nessa
busca, controlando as reações das substâncias
lançadas no ambiente.
Um exemplo típico dessa colaboração é o uso,
nos conversores catalíticos dos automóveis, de
catalisadores, cuja função, nessa situação, é
aumentar a velocidade da reação de poluentes
produzidos pela combustão, transformando-os
em substâncias menos poluentes, uma vez que
a) a energia de ativação na etapa lenta do
mecanismo da reação diminui.
b) a energia de ativação na etapa lenta do
mecanismo da reação aumenta.
c) a frequência dos choques entre as partículas
aumenta, sem que a energia de ativação
varie.
d) a frequência dos choques entre as partículas
diminui, sem que a energia de ativação varie.
Resolução
A etapa lenta determina a velocidade da reação
global. A velocidade da reação global é igual à
velocidade da etapa lenta. O catalisador aumenta a velocidade da reação diminuindo a
energia de ativação. Logo, a energia de ativação
na etapa lenta do mecanismo da reação diminui.
Resposta: A
(UEL-PR) – A investigação do mecanismo
de reações tem contribuído na compreensão de
muitos processos químicos desenvolvidos em
laboratório de pesquisa. A reação genérica A → D
é uma reação não elementar e seu mecanismo
está representado no gráfico a seguir:
Analise o gráfico e assinale a alternativa correta.
a) A etapa C → D é a determinante da velocidade da reação A → D.
b) Na reação A → D, estão envolvidas quatro
reações elementares.
c) No decorrer da reação, ocorre a formação de
seis substâncias intermediárias.
e) As substâncias B e C são catalisadores da
reação A → D.
Resolução
Na reação A → D, estão envolvidas três reações
elementares: A → B; B → C; C → D (cada
“morrinho” corresponde a uma etapa da
reação).
No decorrer da reação, ocorre a formação de
duas substâncias intermediárias: B e C.
A etapa C → D é a etapa mais lenta, pois tem
maior energia de ativação.
A etapa C → D é a determinante da velocidade
da reação A → D.
Resposta: A
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 227
A reação expressa pela equação
2PQ + 2R2 → P2 + 2R2Q
a 100°C apresenta o seguinte mecanismo:
I)
2PQ + R2 → P2Q + R2Q (etapa lenta)
II)
P2Q + R2 → P2 + R2Q (etapa rápida)
De acordo com o enunciado, julgue os itens.
(1) Dobrando a concentração de PQ, a velocidade da reação
será quadruplicada.
(2) Dobrando a concentração de R2, a velocidade da reação
também dobrará.
(3) Triplicando a concentração de PQ e de R2, a velocidade da
reação ficará nove vezes maior.
(4) A equação da velocidade de reação é
v = k [PQ]2 . [R2]2.
RESOLUÇÃO:
(1)Correto. v = k . [PQ]2 . [R2]
(2)Correto.
(3)Errado. A velocidade ficará 27 vezes maior.
(4)Errado.
(PUC-MG – MODELO ENEM) – No estudo da cinética da
reação: 2NO(g) + 2H2(g) → N2(g) + 2 H2O(g), à temperatura de
700°C, foram obtidos os seguintes dados, de acordo com a tabela
abaixo:
[H2] (mol/L)
[NO] (mol/L)
Velocidade inicial
(mol/L . h)
1 x 10–3
1 x 10–3
3 x 10–5
2 x 10–3
1 x 10–3
6 x 10–5
2 x 10–3
2 x 10–3
24 x 10–5
A lei da velocidade é dada pela fórmula v = k [NO]x . [H2]y sendo
k a constante de velocidade. Analisando os resultados, é
correto afirmar que a lei da velocidade para essa reação é:
a) v = k [H2] [NO]2
b) v = k [H2]2 [NO]2
c) v = k [H2] [NO]
d) v = k [NO]2
e) v = k [H2]2
(FUVEST-SP – MODELO ENEM) – O estudo cinético, em
fase gasosa, da reação representada por NO2 + CO → CO2 + NO
mostrou que a velocidade da reação não depende da
concentração de CO, mas depende da concentração de NO2
elevada ao quadrado. Esse resultado permite afirmar que
a) o CO atua como catalisador.
b) o CO é desnecessário para a conversão de NO2 em NO.
c) o NO2 atua como catalisador.
d) a reação deve ocorrer em mais de uma etapa.
e) a velocidade da reação dobra se a concentração inicial de
NO2 for duplicada.
RESOLUÇÃO:
Considerando-se as duas primeiras experiências, verifica-se que,
dobrando a concentração do H2, a velocidade dobra. Portanto, a
velocidade é diretamente proporcional a [H2].
Considerando-se as duas últimas experiências, verifica-se que,
dobrando a concentração do NO, a velocidade aumenta quatro
vezes. Portanto, a velocidade é proporcional ao quadrado de [NO].
v = k . [H2] . [NO]2
Resposta: A
RESOLUÇÃO:
O CO não participa da etapa lenta. Isto significa que a reação deve
ocorrer em mais de uma etapa.
Resposta: D
QUÍMICA
227
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 228
As reações não se completam.
Conceito de equilíbrio químico
16
?
Uma reação reversível: No primeiro tubo, vapor-d’água reage
com ferro metálico produzindo óxido de ferro (III) e hidrogênio.
Este hidrogênio entra no segundo tubo, reage com óxido de ferro (III),
fornecendo novamente ferro e vapor-d’água. A equação da reação é:
→ Fe O (s) + 3 H (g)
2 Fe(s) + 3 H2O(v) ←
2 3
2
1. Reação reversível
Reação reversível é uma reação que se pode realizar
em ambos os sentidos. Por exemplo:
Reação direta: A + B → C + D
Se os produtos puderem reagir entre si para formar
os reagentes, teremos então:
Reação inversa: C + D → A + B
Tal fenômeno pode ser assim representado:
⎯→ C + D
A + B ←⎯
Dizemos então que tal reação é uma reação reversível.
Exemplo: Colocando em um recipiente H2 e I2, decorrido um certo tempo (Δt), verifica-se o aparecimento de
HI. Isso significa que H2 reage com I2, formando HI.
Δt
H2 + I2 ⎯⎯→ aparece HI
Em outro recipiente, coloca-se HI. Depois de certo
tempo, aparecem H2 e I2. Isso significa que o HI se
decompõe, formando H2 e I2.
Δt
HI ⎯→ aparecem H2 e I2
Temos, portanto, uma reação reversível.
H2 + I2 ⎯→ 2 HI
←⎯
228
QUÍMICA
• Velocidades iguais • Concentrações
constantes
Saiba mais
Uma reação reversível, extremamente importante para
a vida, está relacionada com o transporte do oxigênio
atmosférico (O2) para as várias partes do corpo humano. Esse transporte é realizado pela hemoglobina,
uma proteína complexa existente no sangue.
A hemoglobina liga-se ao O2 nos pulmões, formando
a oxiemoglobina.
Hemoglobina + O2 → oxiemoglobina
Simplificadamente:
Hb + O2 → HbO2
A oxiemoglobina é levada, pela corrente sanguínea,
às várias partes do corpo, onde o oxigênio é liberado
para ser usado nos processos metabólicos. Forma-se
novamente a hemoglobina.
HbO2 → Hb + O2
→ HbO
Portanto: Hb + O2 ←
2
2. O estado de equilíbrio
Para dar uma ideia do estado de equilíbrio, vamos
acompanhar a evolução de uma reação reversível. Suponhamos que os reagentes tenham uma coloração vermelha e os produtos, amarela.
Situação inicial
v1
A + B ⎯⎯⎯→ C + D
100
100
0
0
Coloração do sistema: vermelha.
Partimos, por exemplo, de 100 moléculas de cada
reagente. No instante inicial, em que as moléculas são
colocadas em contato, a quantidade de produto é zero. A
coloração do sistema é vermelha, totalmente, devido ao
fato de termos somente reagente.
Decorrido certo tempo...
v1
⎯→
A + B ←⎯ C + D
25
75
75 v2 25
Coloração do sistema:
o vermelho tende ao alaranjado.
A reação começou. O reagente começa a se transformar no produto. Os reagentes começam a ser consumidos. Os produtos começam a ser formados. Se,
inicialmente, só havia reação direta, agora, com a formação das primeiras moléculas do produto, já devemos
considerar que algumas moléculas de C e D podem voltar
a se transformar em A e B.
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 229
Chamamos v1: velocidade da reação direta e
v2: velocidade da reação inversa.
O sistema começa a mudar de cor devido ao aparecimento do produto, que é amarelo.
Mais algum tempo decorrido...
v1
⎯→
A + B ←⎯ C + D
45
55
55 v2 45
Coloração do sistema: a cor laranja predomina.
Ambas as reações continuam ocorrendo. A velocidade da reação direta está diminuindo. A velocidade da inversa está aumentando. O sistema no qual a reação
ocorre mostra visíveis aspectos de reação ocorrendo.
Continua passando o tempo...
v1
⎯→ C + D
A + B ←⎯
55
55
45
45 v2
Coloração do sistema:
a cor laranja já lembra o amarelo.
A velocidade da reação direta caiu sensivelmente.
Continua aumentando a velocidade da inversa. O sistema
?
no qual a reação ocorre mostra, aos poucos, um declínio
dos sintomas de reação ocorrendo.
Algum tempo depois...
v1
⎯→
A + B ←⎯ C + D
60
40
40 v2 60
Coloração do sistema: tom amarelo-avermelhado.
Algum tempo depois....
v1
⎯→ C + D
A + B ←⎯
60
40
40 v2 60
Coloração do sistema: idêntica à anterior.
Confirmando, alguns instantes após....
v1
⎯→
A + B ←⎯ C + D
60
40
40 v2 60
Coloração do sistema: idêntica à anterior.
Não se nota mais nenhuma alteração no sistema. A
impressão externa é a de que tudo cessou. O sistema não
dá mais sinais de reação química.
Foi atingido o equilíbrio químico.
Observação: As concentrações de A e B não precisam ser
iguais entre si. Tampouco as de C e D.
Saiba mais
Como se obtém o equilíbrio H2, I2 e HI?
Resolução
Consideremos a reação reversível:
→ 2 HI(g)
H2(g)+ I2(g) ←
Comecemos a reação colocando hidrogênio e iodo em um
recipiente fechado. Assim que se forma certa quantidade
de iodeto de hidrogênio, este começa a se decompor, formando hidrogênio e iodo.
Quando as reações direta e inversa ficam com
velocidades iguais, o equilíbrio é atingido.
Observe que os reagentes não são consumidos comple-
3. Características do equilíbrio
• A velocidade da reação direta (v1) é igual à
velocidade da reação inversa (v2).
• Se aparentemente a reação parou, isso na verdade
não ocorre. O equilíbrio é dinâmico. Ambas as reações
continuam ocorrendo. Só que com igual velocidade. O
equilíbrio químico é mantido permanentemente pela igualdade das velocidades de reações químicas opostas.
• Em consequência disso, as concentrações de
tamente. No final do processo, temos uma mistura em
equilíbrio, contendo tanto produtos como reagentes. As
concentrações de todas as substâncias no equilíbrio permanecem constantes ao longo do tempo.
todas as substâncias presentes não mais variam. As concentrações de todas as substâncias presentes no
equilíbrio permanecem constantes ao longo do tempo.
• As propriedades do sistema em equilíbrio são as
mesmas, independentemente da direção pela qual ele é
atingido. Isto quer dizer que, se na reação do item 1 tivéssemos partido de C e D em vez de A e B, as propriedades do sistema em equilíbrio seriam as mesmas.
• Todas as reações reversíveis caminham espontaneamente para o equilíbrio, pois este é a posição de meQUÍMICA
229
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 230
nor energia e maior estabilidade possível para o sistema. E
lá ficam, a menos que um fator externo modifique tal
situação. Uma vez atingido o estado de equilíbrio, este
persiste indefinidamente se não for perturbado externamente. O equilíbrio existe, portanto, somente em um
sistema fechado, isto é, tanto matéria como energia não
estão sendo introduzidas ou removidas.
• As características macroscópicas não mais se
alteram. Como vínhamos acompanhando no decurso da
reação, quando as concentrações não mais variam, a cor
?
Resumindo:
Macroscopicamente, tudo cessa.
Microscopicamente, tudo continua.
Saiba mais
EQUILÍBRIO ENTRE ÁGUA
LÍQUIDA E GASOSA
Colocando uma amostra de água líquida em um recipiente fechado, à
temperatura constante, uma parte
vaporiza. Logo após, é estabelecido
o equilíbrio:
v1
⎯→ H O(g)
H2O(l) ←⎯
2
v2
Os dois processos, vaporização e
condensação, estão ocorrendo à
mesma velocidade e as quantidades
relativas de líquido e vapor não variam com o tempo.
A 100°C, a concentração do vapor-d’água
no equilíbrio é 0,0327 mol/L e a sua
pressão é 1,00 atm.
4. Análise gráfica do equilíbrio
Podemos representar, graficamente, tudo o que foi dito.
Comecemos colocando as velocidades da reação direta (v1)
e inversa (v2) em ordenadas, e na abscissa, o tempo.
Inicialmente, a velocidade da reação inversa (v2) é
zero, enquanto a velocidade da reação direta (v1) é máxima. Com o decorrer do tempo, v2 aumenta e v1 diminui.
No instante “te”, ambas se igualam. É o momento em
que o equilíbrio foi atingido.
A situação de equilíbrio em relação às concentrações
de reagentes e produtos pode ser de três tipos:
1.o tipo: Quando o equilíbrio é atingido com a concentração de reagente maior que a do produto:
[R] > [P] no equilíbrio
É uma reação que ocorre com maior extensão no
sentido de formação dos reagentes e, evidentemente, com
menor extensão no sentido de formação dos produtos.
2.o tipo: Quando o equilíbrio é atingido com maior
concentração de produto do que de reagente:
230
do sistema não mais se altera. O estado de equilíbrio
realmente dá a impressão externa de que tudo cessou,
mas isso na verdade não ocorre. Ambas as reações continuam ocorrendo, com igual velocidade. No âmbito molecular, tudo continua. Microscopicamente, tudo continua.
QUÍMICA
Podemos construir outros tipos de gráficos, colocando na ordenada as concentrações de reagentes [R] ou
produtos [P] ou ambas, e na abscissa, o tempo.
No princípio, a concentração de reagente é máxima.
Com o decorrer do tempo, ela vai diminuindo, até que
num certo instante “te” não varia mais. Permanece constante. Está atingido o equilíbrio.
Inicialmente, a concentração do produto é zero. Com
o decorrer do tempo, ela vai aumentando, até que num
certo instante “te” não varia mais. Permanece constante.
Está atingido o equilíbrio.
[P] > [R] no equilíbrio
A reação ocorre em maior extensão para a formação
dos produtos e, evidentemente, com menor extensão no
sentido de formação dos reagentes.
3.o tipo: Quando o equilíbrio é atingido com concentrações iguais de produto e de reagente:
[R] = [P] no equilíbrio
Ambas as reações, direta e inversa, ocorrem com
igual extensão.
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 231
(CEFET-MG – MODELO ENEM) – Reação
reversível é toda reação que se realiza em
ambos os sentidos. A velocidade da reação
direta vai diminuindo, enquanto a velocidade da
reação inversa vai aumentando. No equilíbrio,
as velocidades das duas reações ficam iguais
e as concentrações de reagentes e produtos
ficam constantes.
As curvas seguintes mostram as variações de
concentração e velocidade, em função do
tempo, de uma reação química que ocorre em
um sistema fechado.
Analisando os gráficos, afirma-se que
I. após t2, em ambos, a reação química
prossegue.
II. entre t1 e t2, em ambos, o sistema está em
equilíbrio.
III. na interseção das curvas A e B, a velocidade
da reação inversa é menor que a direta.
IV. na intersecção das curvas C e D, as
concentrações dos produtos e reagentes
são crescentes.
(FUVEST-SP – MODELO ENEM) – Em
condições industrialmente apropriadas para se
obter amônia, juntaram-se quantidades
estequiométricas dos gases N2 e H2.
→ 2 NH (g)
N2(g) + 3 H2(g) ←
3
Depois de alcançado o equilíbrio químico, uma
amostra da fase gasosa poderia ser representada corretamente por:
Pode-se concluir que são corretas apenas as
afirmativas
a) I e II.
b) I e III.
c) II e III.
d) II e IV.
e) III e IV.
Resolução
I) Correta.
O equilíbrio químico é dinâmico, isto é, as
duas reações prosseguem, mas com velocidades iguais.
II) Incorreta.
O equilíbrio é atingido no instante t2.
III) Correta.
No instante t1, a velocidade da reação direta
(curva C) é maior, em módulo, que a
velocidade da reação inversa (curva D).
IV) Incorreta.
Atingido o equilíbrio, as concentrações ficam
constantes.
Resposta: B
Resolução
Alcançando o equilíbrio químico, iremos encontrar no sistema moléculas dos reagentes
) e H2 (
N 2(
) e do produto NH3
冢
冣.
Resposta: E
QUÍMICA
231
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 232
(UnB-DF) – Indique se as afirmações são corretas ou erradas:
1) Uma reação é reversível quando se processa simultaneamente nos dois sentidos.
2) Uma reação reversível atinge o equilíbrio quando as
velocidades das reações direta e inversa se igualam.
3) O equilíbrio das reações químicas é dinâmico.
4) Ao atingir o estado de equilíbrio, a concentração de cada
substância no sistema permanece constante.
5) A energia armazenada pelo sistema em equilíbrio é a menor
possível.
6) Todas as reações reversíveis caminham espontaneamente
para o equilíbrio.
7) As propriedades macroscópicas de um sistema em equilíbrio não mais se alteram.
(MODELO ENEM) – Um dos grandes progressos da história da Química foi a compreensão de que as reações
químicas nem sempre se completam, isto é, nem sempre
apresentam rendimento 100%. Os químicos observaram que,
em muitos casos, mesmo após tempo suficientemente
prolongado para que a reação se processe, ainda restam
reagentes no sistema.
Um sistema em que há apenas reagentes pode convergir para
uma situação em que reagentes e produtos coexistam com
concentrações invariáveis ao longo de tempo, desde que sejam
mantidas as mesmas condições.
O gráfico abaixo foi obtido no estudo da reação:
⎯→ H + I
2 HI ←⎯
2
2
RESOLUÇÃO:
(1) Correta.
(2) Correta (v1 = v2).
(3)Correta. As reações não cessam.
(4)Correta.
(5) Correta. O equilíbrio é a posição de maior estabilidade e,
portanto, de menor energia possível para o sistema.
(6)Correta.
(7) Correta.
Nesse gráfico, y pode representar a
a) massa de HI.
b) massa de H2.
c) massa de I2.
d) soma das massas de H2 e I2.
e) soma das massas de HI, H2 e I2.
RESOLUÇÃO:
A massa do reagente vai diminuindo com o decorrer do tempo.
Resposta: A
232
QUÍMICA
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 233
EXERCÍCIOS-TAREFAS
FRENTE 1
Módulo 9 – Estrutura das substâncias
e propriedades físicas (continuação)
Complete as lacunas:
a) Uma substância é solúvel em outra quando ambas
Hidrocarbonetos são compostos apolares de fórmula geral
CxHy. O cicloexano (C6H12) e o benzeno (C6H6) são líquidos,
enquanto o naftaleno ou naftalina (C10H8) é sólido. Qual das
afirmações seguintes é falsa?
a) C6H6 é pouco solúvel (praticamente insolúvel) em H2O.
b) Naftaleno é bastante solúvel em benzeno.
c) NH3 é extremamente solúvel em H2O.
d) HCl é praticamente insolúvel em H2O.
e) NH3 é uma substância covalente polar.
apresentam o mesmo tipo de força ................................... .
b) Substância polar dissolve substância ................................. .
Módulo 10 – A química do elemento carbono
c) Substância apolar dissolve substância ................................ .
d) As substâncias que estabelecem ponte de hidrogênio são
bastante solúveis em ..................... (água/gasolina).
Um tecido branco ficou manchado com iodo (I2) que
apresenta uma coloração escura. Para remover essa mancha é
melhor usar H2O ou CCl4? Por quê?
Por que existe somente um composto com a fórmula
CH3Cl?
ORIENTAÇÃO DA RESOLUÇÃO:
Resposta: As quatro valências do carbono são ....................... .
Se as quatro valências fossem diferentes, deveria haver
...................... compostos com a fórmula CH3Cl.
Óleo de soja praticamente não se dissolve em água. A partir
dessa informação, qual das deduções é mais cabível?
a) As moléculas de óleo são menores do que as de água.
b) Os elementos químicos presentes nas moléculas de óleo são
totalmente diferentes dos presentes nas moléculas de água.
c) As moléculas do óleo de soja devem ser apolares.
d) Óleo de soja possui moléculas extremamente polares.
e) O número de átomos nas moléculas de óleo deve ser 3.
H
H
Cl
C
Cl
H
Cl
H
H
H
H
C
H
H
C
H
C
H
H
Cl
(UNIRIO – MODELO ENEM) – A mãe de Joãozinho, ao lavar
As quatro fórmulas são .............................................................
a roupa do filho após uma festa, encontrou duas manchas na
camisa: uma de gordura e outra de açúcar. Ao lavar apenas com
água, ela verificou que somente a mancha de açúcar
desaparecera completamente. De acordo com a regra segundo
a qual “semelhante dissolve semelhante”, assinale a opção que
contém a força intermolecular responsável pela remoção do
açúcar (C12H22O11) na camisa de Joãozinho.
a) Ligação iônica.
b) Ligação metálica.
c) Ligação covalente polar.
d) Forças de London.
e) Ponte de hidrogênio.
Completar a fórmula abaixo com átomos de hidrogênio:
O
c) Cl — C — C —C — C —
N
O
—
O corpo humano é formado 99% a partir de quatro
elementos químicos, chamados elementos organógenos. Dê o
símbolo e o nome desses elementos.
Complete a estrutura a seguir, colocando as ligações entre
os átomos de carbono:
H
C
C
C
C =O
—
H —C
—
—
I) O ar é uma mistura de N2 (78%) e O2 (21%) principalmente.
Verifica-se que o ar é pouco solúvel em água.
II) É difícil lavar as mãos impregnadas de graxa ou óleo com
água de torneira.
III) O enxofre (S8) não se dissolve em água, mas é solúvel em
sulfeto de carbono (CS2).
b) C ⬅ C — C
=
Explique os fatos:
a) C — C — C
H
OH
QUÍMICA
233
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 234
O composto de fórmula:
H
—
—
—
H
—
OH
CH3
Classifique as cadeias dizendo se são:
—
—
—
—
H3C — C — CH = C — CH — C — N — CH — CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
apresenta quantos carbonos primários, secundários, terciários
e quaternários respectivamente?
a) 5, 5, 2 e 1
b) 5, 4, 3 e 1
c) 7, 4, 1 e 1
d) 6, 4, 1 e 2
e) 7, 3, 1 e 2
Complete a estrutura C — C, adicionando um átomo de
bromo e cinco de hidrogênio.
1) homogêneas ou heterogêneas;
2) saturadas ou insaturadas;
3) aromáticas ou alicíclicas.
I.
................................., ..........................., ..............................
II. .............................................., ..............................................
III. ................................., ............................., ............................
IV. .................................., ............................, ............................
(FMG – MODELO ENEM) – A cafeína, um estimulante
bastante comum no café, chá, guaraná etc., tem a seguinte
fórmula estrutural:
O
H3C
Módulo 11 – Cadeias carbônicas
Classifique as cadeias carbônicas acíclicas:
N
(Escreva na ordem: homogênea ou heterogênea; saturada ou
insaturada; normal ou ramificada).
(UNITAU-SP) – Uma cadeia carbônica acíclica, homogênea,
saturada, apresenta um átomo de carbono secundário, dois
átomos de carbono quaternário e um átomo de carbono
terciário. Essa cadeia apresenta:
a) 7 átomos de C.
b) 8 átomos de C.
c) 9 átomos de C.
d) 10 átomos de C.
e) 11 átomos de C.
N
CH3
a) (CH3)2 — CH — CH = CH2
b) H3C — CH2 — CH2
|
CH3
c) H3C — (CH2)3 — CH2 — NH — CH3
N
N
O
CH3
Podemos afirmar corretamente que a fórmula molecular da
cafeína é:
a) C5H9N4O2
b) C6H10N4O2
c) C6H9N4O2
d) C3H9N4O2
e) C8H10N4O2
Complete as lacunas:
a) A nomenclatura oficial dos compostos orgânicos se baseia
em regras estabelecidas pela IUPAC (União Internacional de
Química Pura e Aplicada).
Prefixo que
dá o n.o de
átomos de
C
Partícula
que dá o
tipo de
ligação
Terminação
que dá a
função química
Classifique as cadeias cíclicas ou fechadas:
Decore os prefixos:
—
—
I. H2C — CH2
1C: met
H2C — CH2
=
=
II. H — C —C — H
—
O
H
—
—
—
—
—
C —H
C =C
H
H
—
CH2
—
—
—
H2 C — CH2
—
234
—
C =C
H
4C: ............... 5C: ...............
6C: ............
7C: ............... 8C: ...............
9C: non
10C: dec
11C: undec
12C: dodec
b) Decore a partícula que dá o tipo de ligação entre átomos de
carbono:
C—C
=
=
—
H
III. H — C
IV. H2C
3C: ............
—
C—H
H—C
2C: ...............
simples: an; dupla: ............................; tripla: ........................
(UFSC) – Dado o composto:
HC
CH
HC
C
H2
CH2
O
CH3
CH2
assinale a opção que classifica corretamente a cadeia carbônica:
a) Acíclica, insaturada, heterogênea.
H
QUÍMICA
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 235
b)
c)
d)
e)
Dê a fórmula estrutural dos seguintes compostos:
a) pentano
b) but-2-eno
c) pent-2-ino
Mista, saturada, homogênea.
Cíclica, insaturada, heterogênea.
Mista, insaturada, heterogênea.
Cíclica, saturada, homogênea.
(UFAM) – A cadeia carbônica abaixo é classificada como:
Módulo 13 – Alcanos com cadeia ramificada
Complete as lacunas:
a) Radical é toda partícula que tem elétron ...............................
Módulo 12 – Funções orgânicas.
Hidrocarbonetos de cadeia aberta
Dar o nome oficial (IUPAC) dos hidrocarbonetos:
a) H3C—CH2—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3
...............................................................................................
b) H3C — CH = CH — CH2 — CH3
...............................................................................................
c) H3C — CH2 — C ⬅ C — CH2 — CH3
...............................................................................................
d) H3C — CH = CH — CH = CH2
..............................................................................................
(UNESP-SP) – O octano é um dos principais constituintes
da gasolina, que é uma mistura de hidrocarbonetos. A fórmula
molecular do octano é:
b) C8H16
d) C12H24
e) C18H38
H H H
|
|
|
H—C—C—C—
|
|
|
H H H
...............................................................................................
H H H
|
|
|
H — C — C — C —H
|
|
|
H
H
...............................................................................................
c) O nome oficial (IUPAC) de um alcano com cadeia ramificada
é obtido da seguinte maneira:
1. Achar a cadeia principal (cadeia mais ...........................)
2. Numerar a cadeia principal a partir da extremidade de
modo a resultar os menores números possíveis para
indicar a posição das ramificações.
c) C8H14
d) Dar o nome oficial do alcano:
6
7
H3C — CH2
5CH2
3
H3C — CH2 — CH — CH — CH3
4
2CH2
—
c) etileno
— —
O hidrocarboneto que apresenta o menor número de átomos de
hidrogênio por molécula é o
a) metano
b) etano
d) acetileno
e) propino
— —
b) Dar o nome dos radicais:
H H
|
|
H—C—C—
|
|
H H
...............................................................................................
—
a) C8H18
H
H
H
x
x
•
—H
H x • C • x H ⎯⎯→ H — C • ou H — C —
x•
H
H
H
metano
metil
(radical)
(molécula)
—
a) aberta, ramificada, insaturada, heterogênea.
b) alicíclica, ramificada, insaturada, heterogênea.
c) alicíclica, ramificada, insaturada, homogênea.
d) alifática, linear, saturada, homogênea.
e) aberta, linear, saturada, heterogênea.
—
OH
NOTA: Acetileno é nome particular do etino e etileno é o
mesmo que eteno.
1CH3
.............................................................................................
Dê o nome dos seguintes compostos:
Dar o nome oficial (IUPAC) do hidrocarboneto:
CH3
CH3
H3C — C — CH2 — CH — CH2 — CH3
1
c)
—
b)
—
—
a)
2
3
4
5
6
CH3
.............................................................................................
QUÍMICA
235
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 236
O nome correto para o composto mostrado é:
a) A que classe de compostos pertence esta substância?
b) O nome atribuído à substância é correto? Justifique sua
resposta.
CH3
|
H3C — C — C — CH3
H2 |
CH2
|
CH3
a) 3-etil-3-metilbutano
c) 3,3-dimetilpentano
e) 3,4-dimetilpentano
(MACKENZIE-SP) – A molécula que apresenta a menor
cadeia alifática, insaturada e que contém um carbono
quaternário é:
b) 3,3-dietilbutano
d) 3,4-dimetilbutano
Quantos átomos de carbono possui a cadeia principal da
molécula representada abaixo?
CH3
|
CH3 — C — CH — CH — CH — CH3
|
|
|
|
CH3 CH3 CH3 CH2
|
CH3
a) 3
b) 5
c) 6
d) 7
e) 10
Dar o nome oficial do alceno:
5
4
2
3
b) C5H12
d) C5H10O
e) C5H10
1
—
H3C — CH2 — CH — CH2 — CH = CH2
Dê o nome oficial
Composto: CH2 = CH — CH — CH3
|
CH3
a) 2-metil-2-buteno
b) 3-metil-1-buteno
c) 3-metil-1-penteno
d) 3-metil-1-penteno
e) 3-metil-1-buteno
CH3
|
H — C — CH2 — CH = CH2
|
C3H7
—
CH3
....................................................................................................
Dar o nome oficial (IUPAC) dos hidrocarbonetos:
—
H
2
4
3
5
6
—
H
CH2
—
—
I. H2C = C = C — C — CH2 — CH3
Função: alcano
Função: alcano
Função: alcano
Função: alcino
Função: alceno
(UNIFOR-CE) – Ao composto
CH2
1
c) C2H4
(UFAC) – Indique o nome do seguinte composto orgânico
e sua função correspondente:
Módulo 14 – Alcenos, alcinos e alcadienos
com cadeia ramificada
6
a) C6H12
foi dado erroneamente o nome de 4-propil-2-penteno. O nome
correto é:
a) 4-propil-2-pentino.
b) 2-propil-4-penteno.
c) 4-metil-1-hepteno.
d) 2-propil-4-pentino.
e) 4-metil-2-heptano.
Módulo 15 – Hidrocarbonetos cíclicos
CH3
...................................................................................................
Dar o nome oficial (IUPAC) dos hidrocarbonetos:
H2
C
1
2
3
4
A)
—
—
II. H — C —
— C — CH — CH3
CH3
B)
Qual o composto que não existe?
HC
H2
C
C)
QUÍMICA
CH2
CH2
HC
...............................................................
b) dimetilpropano
d) 2-metil-1,3-butadieno
(FMTM-MG) – Numa síntese orgânica, um químico obteve
uma substância orgânica de cadeia aberta, com fórmula molecular C10H18, que ele denominou 5-etil-4,4-dimetil-2-hexino.
236
CH2
...............................................................
....................................................................................................
a) metilpropeno
c) metilpropino
e) propadieno
H2C
H2C
CH2
C C
H2 H2
...............................................................
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 237
Dar o nome dos hidrocarbonetos:
Das alternativas a seguir, assinale aquela que representa
corretamente o alcano e o produto aromático formado.
CH3
1
a)
CH3 .....................................................................
2
a) C6H10 e
CH3
3
b)
2
1
c)
2
1
b) C6H12 e
CH
CH3 ..............................................................
CH3
CH3
CH3 ........................................................................
CH3 .........................................................................
d)
Dê a fórmula estrutural dos seguintes compostos:
a) metilciclobutano
b) etilciclopentano
c) metilbenzeno
H
H
C
C
C
H
C
C
C
H
C
H
C
H
C
C
H
C
H
C
H
Dar o nome dos hidrocarbonetos aromáticos:
CH3
8
1
5
4
Módulo 16 – Fórmulas de compostos orgânicos
C
C
Fórmula molecular: C H
7
6
d) C6H14 e
Os compostos cíclicos têm uma notação especial na qual
os hidrogênios não são escritos e os átomos de carbono
correspondem aos vértices das figuras.
Exemplos:
ORIENTAÇÃO DA RESOLUÇÃO:
H
CH3
Escreva a fórmula estrutural do hexaclorobenzeno.
A molécula do antraceno é formada por três núcleos
benzênicos condensados. Qual a sua fórmula molecular?
a)
CH3
c) C6H14 e
ciclopropano,
Representar, por esta notação, os compostos:
I. ciclo-hexa-1,3-dieno
II. ciclopropeno
III. ciclobutano
IV. ciclo-hexa-1,3,5-trieno
A fórmula estrutural do 1-metil-5-etil-1,3-cicloexadieno é
Et
a)
CH3
CH3
Et
d)
c)
Nota: Os átomos de carbono 1, 4, 5 e 8 são equivalentes e
recebem o nome de carbono alfa (α). As posições 2, 3, 6 e 7 se
equivalem e são denominadas beta (β).
C2H5
b)
2
3
Me
b)
ciclopenteno.
(UNIMONTES-MG – MODELO ENEM) – A maior parte dos
hidrocarbonetos aromáticos, como, por exemplo, benzeno,
tolueno e xilenos, é obtida a partir de alcanos, num processo
chamado de reforma catalítica. Esse processo pode ser
representado pela equação genérica abaixo.
Pt
CnH2n + 2 ⎯⎯⎯→ CnH2n – 6 + 4H2
400°C
CH 3
C2H5
Me
CH3
e)
C2H5
Nota: Me = metil; Et = etil
QUÍMICA
237
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 238
Dar o nome oficial (IUPAC) do hidrocarboneto.
(UNIAMAZONAS – MODELO ENEM) – Na construção civil,
o isopor tem sido utilizado ultimamente como isolante térmico.
Sua obtenção se dá por meio do tratamento do poliestireno com
gases, que por sua vez é obtido do estireno, cuja estrutura é:
CH = CH2
Uma outra denominação válida para este composto é:
a) metilbenzeno
b) etilbenzeno
c) xileno (dimetilbenzeno)
d) naftaleno
e) vinilbenzeno
Dar o nome oficial (IUPAC) do hidrocarboneto.
FRENTE 2
Módulo 9 – Energia nas transformações
químicas: calor de reação
Que massa de carbono deve reagir em II, a fim de consumir a
energia liberada em I (116kcal)? Massa molar: C(12g/mol)
a) 6,0g
b) 12g
c) 18g
d) 24g
e) 36g
(FUNDAÇÃO CARLOS CHAGAS) – Considere os seguintes
dados, referentes à combustão de um mol de carbono e um
mol de enxofre:
C(s) + O2(g) → CO2(g) + 94kcal
S(s) + O2(g) → SO2(g) + 70kcal
Qual o calor produzido pela queima de 100g da mistura de
carbono e enxofre contendo 10,0% em massa de enxofre?
Dados: C = 12g/mol; S = 32g/mol.
a) 166kcal.
b) 332kcal.
c) 500kcal.
d) 705kcal.
e) 727kcal.
(MACKENZIE-SP – MODELO ENEM)
clorofila
6CO2(g) + 6H2O(l) ⎯⎯⎯→ C6H12O6(s) + 6O2(g)
λ
Na reação de fotossíntese acima equa cionada, a ener gia
necessária é de 3,0 .106J por mol de glicose formada.
Suponha que, no Brasil, sejam necessários 3,0 .1016J da
energia solar, por dia, para que todo o CO2 produzido seja
convertido em glicose.
A massa (em tonelada) de CO2 transformada por meio da
fotossíntese, no período de um dia, será de
a) 9,00 . 1022 t.
b) 1,00 . 1010t.
c) 4,40 . 1011t.
6
10
d) 2,64 . 10 t.
e) 1,80 . 10 t.
Dado: massa molar: CO2 (44g/mol)
(UFPI) – O calor liberado na combustão de um mol de
metano é 212kcal. Quando 80 gramas de metano são
queimados, a energia liberada é:
(Massa molar do CH4 = 16g/mol)
a) 1060kcal
b) 530kcal
c) 265kcal
d) 140kcal
e) 106kcal
(UNICAMP-SP) – Em alguns fogos de artifício, alumínio metálico em pó é queimado, libertando luz e calor. Este fenômeno
pode ser representando como:
2Al(s) + 3/2O2(g) → Al2O3(s)
ΔH = – 1653kJ
Qual a quantidade de calor à pressão constante desprendida na
reação de 1,0g de alumínio? (massa molar do alumínio = 27g/mol)
(UNICAMP-SP) – O gás natural é formado principalmente
de metano. À pressão constante, qual o calor desprendido na
combustão de 100dm3 deste gás, medido nas condições
normais de temperatura e pressão?
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g);
ΔH = – 890 kJ mol–1.
Volume molar de gás nas CNTP = 22,4 dm3/mol.
238
(FUNDAÇÃO CARLOS CHAGAS) – A obtenção de zinco
a partir de blenda, ZnS, é represen tada pelas equações:
I) ZnS + 3/2O2 → ZnO + SO2 + 116kcal
II) ZnO + C → Zn + CO – 58kcal
QUÍMICA
Módulo 10 – Energia nas transformações
químicas: a Lei de Hess
O acetileno, um combustível usado nos maçaricos, sofre
combustão de acordo com a equação:
1) 2 C2H2(g) + 5O2(g) → 4CO2(g) + 2H2O(l)
ΔH1= – 2602 kJ
Outro combustível, o etano, queima da seguinte maneira:
2) 2 C2H6(g) + 7O2(g) → 4CO2(g) + 6H2O(l)
ΔH2 = – 3124 kJ
O combustível do futuro, o hidrogênio, sofre combustão:
3) H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(l)
ΔH3 = – 286 kJ
Calcular o calor de hidrogenação do acetileno:
4) C2H2(g) + 2H2(g) → C2H6(g)
ΔH4 = ?
ORIENTAÇÃO DA RESOLUÇÃO:
a) De acordo com a lei de ................................, o valor de ΔH
para o processo global é a soma de todas as variações de
entalpia que ocorrem ao longo do caminho.
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 239
b) De acordo com a equação 4, devemos ter 1 mol de C2H2(g)
no primeiro membro. Dividimos a equação 1 por
...................... .
c) Precisamos de 2H2(g) no primeiro membro. Multiplicamos a
equação 3 por ................ .
d) Devemos ter 1 mol de C2H6(g) no segundo membro. A
equação 2 deve ser dividida por .............................. e, em
seguida, invertida.
e) C2H2(g) + 2,5O2(g) → 2CO2(g) + H2O(l)
ΔH= – ................... kJ
f) 2CO2(g) + 3H2O(l) → C2H6(g) + 3,5O2(g)
g) 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)
ΔH= – ............... kJ
h) Somando essas três equações, obtemos a equação pedida:
C2H2(g) + 2 H2(g) → C2H6(g)
ΔH = .................. kJ
São dados os calores de formação:
1
3
–– N2(g) + –– H2(g) → NH3(g) ΔH = – 46 kJ
2
2
1
H2(g) + –– O2(g) → H2O(l)
2
(PUC-MG – MODELO ENEM) – Durante a decomposição
da água oxigenada, ocorre a formação de água e oxigênio, de
acordo com a equação:
2H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g)
Se a velocidade de liberação de oxigênio é 1 x 10–4 mol/s, a
velocidade de consumo da água oxigenada em mol/s é:
a) 0,5 . 10–4
b) 1 . 10–4
c) 2 . 10–4
d) 3 . 10–4
(UFES – MODELO ENEM) – A hidrazina (N2H4) é líquida e
recentemente chamou a atenção como possível combustível
para foguetes, por causa de suas fortes propriedades redutoras.
Uma reação típica da hidrazina é
N2H4 + 2 I2 → 4 HI + N2
ΔH= + .................. kJ
1
1
–– N2(g) + –– O2(g) → NO(g)
2
2
Módulo 11 – Velocidade (rapidez)
de uma reação química
ΔH = + 90 kJ
ΔH = – 286 kJ
Calcular a variação de entalpia da reação:
4NH3(g) + 5O2(g) → 4NO(g) + 6H2O(l)
ORIENTAÇÃO DA RESOLUÇÃO:
a) Inverter e multiplicar por ....................... a primeira equação.
b) Multiplicar por ...................................... a segunda equação.
c) Multiplicar por ........................................ a terceira equação.
d) Resposta: ΔH = .............................................................. kJ
(UFU-MG) – Observe o diagrama abaixo.
Supondo as velocidades expressas em mol/min,
v1 = velocidade de consumo de N2H4;
v2 = velocidade de consumo de I2;
v3 = velocidade de formação de HI;
v4 = velocidade de formação de N2;
podemos afirmar que
a) v1 = v2 = v3 = v4
b) v1 = v2/2 = v3/4 = v4
c) v1 = 2v2 = 4v3 = v4
d) v1 = v2/4 = v3/4 = v4/2
e) v1 = 4v2 = 4v3 = 2v4
(UES-RJ) – Os conversores catalíticos de automóveis
funcionam aumentando a velocidade de reações que
transformam gases poluentes em gases não poluentes. Uma
das reações conhecidas é
2CO + 2NO → 2CO2 + N2
Supondo que no conversor haja uma transformação de 30g de
NO em 20 minutos, teremos uma velocidade de formação de
N2, em gramas por minuto, de
Dados: massas molares em g/mol:
N = 14; O = 16
a) 2,8
b) 1,4
c) 0,7
d) 0,35
e) 0,17
(CEFET-PR – MODELO ENEM) – Durante a combustão do
etanol, em condições especiais, foram registrados os seguintes dados:
C2H6O
10
7,2
5,2
3,1
1,2
0,4
0,1
(mol)
Tempo (min)
De acordo com as informações, é correto afirmar que a reação
→ CO (g)” é
“CO(g) + 1/2O2(g) ←
2
a)
b)
c)
d)
endotérmica e absorve 26,5kcal/mol de CO.
endotérmica e absorve 67,5kcal/mol de CO.
exotérmica e libera 26,5kcal/mol de CO.
exotérmica e libera 67,5kcal/mol de CO.
0
1
1
3
4
5
6
A partir desses dados, deduz-se que a velocidade média da
reação no intervalo de 1 a 5 minutos e a massa de etanol
consumida no primeiro minuto foram
Dados: massas molares em g/mol:
H = 1, C = 12, O = 16
a) 1,5 mol/min e 136,4g
b) 1,5 mol/min e 128,8g
c) 1,7 mol/min e 128,8g
d) 1,4 mol/min e 128,8g
e) 1,7 mol/min e 136,4g
QUÍMICA
239
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 240
Módulo 12 – Teoria das colisões
(PUC-RS – MODELO ENEM) – A velocidade de uma reação
química depende:
I. do número de colisões intermoleculares por unidade de
tempo.
II. da energia cinética das moléculas que colidem entre si.
III. da orientação das moléculas na colisão, isto é, da geometria
da colisão.
(UnB-DF) – Suponha duas reações diferentes:
A+B→C+DeX+Y→T+Z
cujos caminhos energéticos estão representados abaixo.
Estão corretas as alternativas
a) I, II e III.
b) somente III.
c) somente II.
d) somente I e II.
e) somente I.
Com base nesses gráficos, julgue as afirmações a seguir.
Considere o gráfico abaixo. Pede-se:
a) Energia de ativação da reação direta
(R → P): .......... kcal.
1) A reação A + B → C + D, por ser uma reação exotérmica,
ocorre mais rapidamente que X + Y → T + Z.
2) E3 corresponde à energia de ativação da reação
X + Y → T + Z.
3) A reação X + Y → T + Z é endotérmica.
4) E2 corresponde à variação de entalpia da reação
A + B → C + D.
5) O estado de transição da reação
A + B → C + D é mais energético que o da reação
X + Y → T + Z.
b) Energia de ativação da reação inversa
(P → R): .......... kcal.
c) Variação de entalpia da reação direta
(R → P): .......... kcal.
d) Variação de entalpia da reação inversa
(UFPR) – No diagrama abaixo estão representados os
caminhos de uma reação na presença e na ausência de um
catalisador.
(P → R): .......... kcal.
Considere o diagrama energético de uma reação
É correto afirmar que essa reação possui respectivamente uma
energia de ativação e uma variação de entalpia de:
a) 500kJ e + 400kJ
b) 100kJ e + 200kJ
c) 300kJ e + 200kJ
d) 100kJ e + 400kJ
240
QUÍMICA
Com base neste diagrama, é correto afirmar que:
01)
A curva II refere-se à reação catalisada e a curva I referese à reação não catalisada.
02)
Se a reação se processar pelo caminho II, ela será mais
rápida.
04)
A adição de um catalisador à reação diminui seu valor de
ΔH.
08)
O complexo ativado da curva I apresenta a mesma
energia do complexo ativado da curva II.
16)
A adição do catalisador transforma a reação endotérmica
em exotérmica.
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 241
rimentos (v1 com v2; v3 com v4), é correto afirmar que
Módulo 13 – Fatores que influem na
velocidade das reações
a) v2 > v1 e v3 = v4.
b) v1 > v2 e v3 > v4.
(MODELO ENEM) – Em qual das situações abaixo a
dissolução do permanganato de potássio em água é mais
rápida?
a) Quando ele está sob forma de pó e a água está gelada.
b) Quando ele está sob forma de pó e a água está quente.
c) Quando ele está sob forma de pó e a água está à temperatura
ambiente.
d) Quando ele está sob forma de comprimido e a água está
gelada.
e) Quando ele está sob forma de comprimido e a água está
quente.
A tabela abaixo mostra resultados de experiências em
que
comprimidos de antiácido efervescentes foram dissolvidos em
água.
Estado
do comprimido
Temperatura
Tempo para se
da água
completar a dissolução
(°C)
(min)
inteiro
20
1
inteiro
30
0,5
pulverizado
20
0,7
pulverizado
40
0,2
c) v2 > v1 e v4 > v3.
d) v1 > v2 e v3 = v4.
(FUVEST-SP) – A vitamina C é muito utilizada como aditivo
de alimentos processados. Sua propriedade antioxidante se deve
à capacidade de ser oxidada pelo oxigênio do ar, protegendo da
oxidação outras substâncias presentes nos alimentos. Um certo
alimento processado, inicialmente embalado a vácuo, é aberto e
armazenado sob duas condições diferentes:
I. em refrigerador a 4°C;
II. em armário fechado à temperatura ambiente (25°C).
Mostre em um gráfico como varia o teor de vitamina C com
o tempo para cada uma dessas condições. Identifique as
curvas e explique comparativamente o comportamento
delas.
Módulo 14 – Influência do catalisador
e concentração dos reagentes
Complete com aumenta ou diminui.
Catalisador aumenta a velocidade da reação,
....................................... a energia de ativação.
pois
(UFERSA-RN) – No gráfico abaixo, o valor da energia de
ativação da reação, quando realizada com catalisador é:
Considerando os resultados da tabela e os fatores que, em geral,
influenciam as velocidades de reação, julgue os itens a seguir.
(1) A pulverização aumenta a energia cinética das partículas.
(2) O aquecimento aumenta a energia média das colisões.
(3) O aumento da superfície de contato favorece a dissolução.
(4) A pulverização dificulta a colisão das partículas do
comprimido com moléculas de água.
(5) A velocidade de dissolução depende de mais de um fator.
(UFMG – MODELO ENEM) – Duas reações químicas foram
realizadas em condições diferentes de temperatura e de estado
de agregação das substâncias, conforme descrito a seguir:
a) 20kcal.
b) 40 kcal.
c) 60kcal.
d) 80kcal.
Reação ICO(g) + NO2(g) → CO2 (g) + NO(g)
(MODELO ENEM) – A água oxigenada, H2O2, é utilizada
Experimento 1 – Temperatura igual a 25°C.
como antisséptico. O seu poder antisséptico resulta da
formação de O2(g) em sua decomposição, que pode ser representada por: H2O2(aq) → H2O(l) + 0,5 O2(g)
Experimento 2 – Temperatura igual a 250°C.
(As demais condições são idênticas nos dois experimentos.)
Reação II Pb(NO3)2 + 2KI → PbI2 + 2KNO3
Experimento 3 – Os dois reagentes foram utilizados na forma
de pó.
Experimento 4 – Os dois reagentes foram utilizados em
solução aquosa.
Essa reação, muito lenta na temperatura ambiente, é consideravelmente acelerada na presença da catalase, uma enzima
existente no sangue humano. Em uma determinada experiência,
mediu-se a velocidade de decomposição de H2O2(aq), com e
sem adição de catalase. O gráfico que descreve qualitativamente os resultados encontrados nesse experimento é:
(As demais condições são idênticas nos dois experimentos.)
Comparando-se as velocidades de reação em cada par de expe-
QUÍMICA
241
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 242
ORIENTAÇÃO DA RESOLUÇÃO:
a) Pela lei de ............................, a velocidade da reação é dada
por: v = k . [N2]1 . [H2]3
Primeira experiência: v1 = k . x1 . y3
b) Segunda experiência:
v2 = k. ( )1.( )3 = ................ k . x1 . y3
c) v2 = ..................................... v1
Módulo 15 – Mecanismo de uma reação química
(UFES) – No estudo da cinética da reação:
A(g) + B(g) → Produtos, foram obtidos os dados relacionados
na tabela abaixo:
(U.Uberaba-MG) – Para obter hidrogênio, estudantes rea-
Concentração inicial
lizaram experiências, reagindo magnésio metálico com ácido nas
condições a seguir indicadas.
Experiência
Magnésio
Concentração da
solução ácida
Temperatura
(°C)
I
em pó
0,5 mol/L de ácido
clorídrico
25
II
em
raspas
0,5 mol/L de ácido
clorídrico
25
III
em lâmina
0,5 mol/L de ácido
clorídrico
25
IV
em raspas
1,0 mol/L de ácido
clorídrico
50
1,0 mol/L de ácido
clorídrico
50
V
em pó
Velocidade
(mol/Ls)
[A]
(mol/L)
[B]
(mol/L)
I)
1,0
1,0
2,0 x 10–3
II)
1,0
0,5
1,0 x 10–3
III)
0,5
1,0
0,5 x 10–3
Escreva a lei da velocidade para a reação.
Ao se estudar uma reação representada pela equação
3A + 2B → C + D foram coletados os seguintes dados:
O experimento em que a reação ocorreu com menor rapidez foi:
a) I
b) II
c) III
d) IV
e) V
[A]
[B]
Velocidade, em mol . L–1 . min–1
5
10
10
10
10
40
10
20
40
Escreva a lei da velocidade para a reação.
(CESGRANRIO) – A equação
X + 2 Y → XY2
representa uma reação cuja equação da velocidade é
v = k [X] . [Y]2
Assinale o valor da constante de velocidade para a reação acima,
sabendo que, quando a concentração de X é 1mol/L e a
concentração de Y é 2mol/L, a velocidade da rea ção é 3
mol/L . min.
a) 3,0
b)1,5
c) 1,0
d) 0,75
e) 0,5
Numa reação temos x mols/litro de nitrogênio com y
mols/litro de hidrogênio. A velocidade da reação é v1. Se dobrarmos a concentração de nitrogênio e dobrarmos a
concentração de hidrogênio, a nova velocidade será v2. Qual a
relação entre v2 e v1?
Dado: 1 N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g)
242
QUÍMICA
(ITA-SP) – Uma certa reação química é representada pela
equação:
2 A(g) + 2 B(g) → C(g),
na qual “A”, “B” e “C” significam as espécies químicas que
são colocadas para reagir. Verificou-se experimentalmente,
numa certa temperatura, que a velocidade desta reação
quadruplica com a duplicação da concentração da espécie “A”,
mas não depende das concentrações das espécies “B” e “C”.
Assinale a opção que contém a expressão correta da velocidade
a) v = k[A]2 [B]2
b) v = k[A]2 [B]
2
c) v = k[A] [B]
d) v = k[A]2
2
e) v = k [B]
Complete com lenta ou rápida.
Numa reação não elementar, a velocidade da reação é igual à
velocidade da etapa mais ............................ do mecanismo.
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 243
(FUNDAÇÃO CARLOS CHAGAS) – A reação hipotética: 2X
+ 2Y → P + Q
poderá ocorrer segundo o seguinte mecanismo:
X + Y → Z + W ..................................................................... v1
X + Z → P ............................................................................. v2
W + Y → Q ........................................................................... v3
(soma):
2X + 2Y → P + Q ................................................................. v4
Analisando-se o equilíbrio
→ 2 NO (g),
N2O4(g) ←
2
constata-se que a 25°C predomina N2O4(g). Esboce um gráfico
(concentração x tempo) desde o início (recipiente contendo
apenas N2O4) até o atingimento desse equilíbrio.
em que v são as velocidades das reações expressas em:
mol . L–1 . s–1
Admitindo-se que v1 = v3 > v2, a velocidade global, v4, deverá
ser mais próxima de:
a) v1 + v2
b) v2
c) v3
d) v3 – v2
e) 2v1 + v2
Módulo 16 – As reações não se completam.
Conceito de equilíbrio químico
Assinale os itens corretos acerca de um equilíbrio químico
numa dada temperatura.
01) As concentrações de todas as substâncias presentes no
equilíbrio não variam mais.
02) Ambas as reações direta e inversa continuam ocorrendo
com velocidades iguais.
04) Todas as reações reversíveis caminham espontaneamente
para o equilíbrio e assim permanecem a menos que um
fator modifique tal situação.
08) O equilíbrio existe num sistema fechado e a energia
armazenada é a menor possível, daí o equilíbrio ser
procurado espontaneamente.
16) São iguais as concentrações de cada substância presente
no equilíbrio.
(FATEC-SP – MODELO ENEM) – Nas condições ambientes, é exemplo de sistema em estado de equilíbrio uma
a) xícara de café bem quente.
b) garrafa de água mineral gasosa fechada.
c) chama uniforme de bico de Bunsen.
d) porção de água fervendo em temperatura constante.
e) tigela contendo feijão cozido.
(FUVEST-SP – MODELO ENEM) – Em condições industrialmente apropriadas para se obter amônia, juntaram-se
quantidades estequiométricas dos gases N2 e H2.
→ 2 NH (g)
N2(g) + 3 H2(g) ←
3
Depois de alcançado o equilíbrio químico, uma amostra da fase
gasosa poderia ser representada corretamente por:
Soma dos números dos itens corretos:
(UEL-PR – MODELO ENEM) – Num recipiente fechado
misturam-se 2,0 mols de A2(g) com 3,0 mols de B2(g). Ocorrem
as reações
1
⎯→ 2 AB(g)
A2(g) + B2(g) ←⎯
2
Sendo v1 e v2 as velocidades das reações indicadas, em
mol/L.s, [A2] e [B2] as concentrações dos reagentes em mol/L,
pode-se afirmar que o sistema atinge o equilíbrio quando:
a) v1 = v2
b) v1 = 2 v2
c) [A2] = 0
d) [B2] = 0
e) [A2] = [B2]
(UFPB) – Numa reação química, o equilíbrio é observado
quando:
a) O número de mols dos reagentes é igual ao número de mols
do produto.
b) A temperatura do sistema reacional fica constante.
c) As velocidades das reações direta e inversa são iguais.
d) Os reagentes são totalmente consumidos.
e) As reações direta e inversa ocorrem simultaneamente.
QUÍMICA
243
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 244
RESOLUÇÃO DOS EXERCÍCIOS-TAREFAS
FRENTE 1
H
|
C—C
H—C
Módulo 9 – Estrutura das substâncias
e propriedades físicas (continuação)
S
Resposta: C
—
—
S
—
Q
CH3
CCl4, apolar
H
P
H3C — C — CH = C — CH — C — N — CH — CH3
CH3
CH3
S
S
CH3
P
P
P
H
—
—
OH
T
—
b) polar
d) água
P
—
a) intermolecular
c) apolar
O
P
CH3
—
C—C
|
|
H OH
P
H H
|
|
Br — C — C — H
|
|
H H
Módulo 11 – Cadeias carbônicas
HCl, polar, é bastante solúvel em água, também polar.
Resposta: D
Módulo 10 – A química do elemento carbono
Q
C
C
C
S
I) Homogênea, saturada, alicíclica
II) Heterogênea, insaturada
III) Homogênea, insaturada, aromática
IV) Homogênea, insaturada, alicíclica
Equivalentes; quatro; equivalentes
H H H
|
|
|
a) H — C — C — C — H
|
|
|
H
H H
H3C
b) H — C
H
|
C—C—H
|
H
H
O
|
c) Cl — CH2 — C — CH2 — C
|
OH
NH2
CH3
C
N
C
H
C
C
C
N
N
CH3
Fórmula: C8H10N4O2
Resposta: E
a) 2C: et
3C: prop
6C: hex 7C: hept
4C: but 5C: pent
8C: oct
9C: non
10C: dec 11C: undec 12C: dodec
b) dupla: en
tripla: in
Mista (parte fechada e parte aberta), insaturada,
heterogênea.
Resposta: D
C: carbono
H: hidrogênio
O: oxigênio
N: nitrogênio
244
O
N
O
T
C—C—C—C—C—C
Resposta: E
—
C
Q
—
C
—
I) N2 e O2 são substâncias apolares
II) Graxa ou óleo são substâncias apolares.
III) O enxofre (S8, apolar) é solúvel em sulfeto de carbono
(CS2, apolar) e insolúvel em água (polar).
a) Homogênea, insaturada, ramificada
b) Homogênea, saturada, normal
c) Heterogênea, saturada, normal
—
—
Tanto a água como o açúcar estabelecem ponte de
hidrogênio.
Resposta: E
QUÍMICA
Resposta: C
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 245
Módulo 12 – Funções orgânicas.
Hidrocarbonetos de cadeia aberta
Módulo 14 – Alcenos, alcinos e alcadienos
com cadeia ramificada
a) heptano
c) hex-3-ino
b) pent-2-eno
d) penta-1,3-dieno
CnH2n+2 → C8H18
Resposta: A
4-etil-1-hexeno ou 4-etil-hex-1-eno
I) 4-etil-1,2-hexadieno ou 4-etil-hexa-1,2-dieno
II) 3-metil-1-butino ou 3-metilbut-1-ino
Resposta: D
C — CH3
|
CH3
O carbono seria pentavalente.
Resposta: C
a) CH4
b) C2H6
d) C2H2
e) C3H4
c) C2H4
a) but-2-eno
b) hex-1-eno
c) hexano
a) CH3 — CH2 — CH2 — CH2 — CH3
b) CH3 — CH
c) CH3 — C
CH — CH3
a)
b)
c)
d)
desemparelhado
etil, propil, isopropil
longa
4-etil-3-metileptano ou
4-etil-3-metil-heptano
1
CH3
|
CH3 — C — CH
|
CH3
CH2
6,6-dimetil-hept-1-eno
3-metil-1-buteno
Função: alceno
Resposta: E
CH3
3|
2
2
C — CH3
Resposta: A
2,2,4-trimetilexano ou 2,2,4-trimetil-hexano
1
a) hidrocarboneto
b) Errado
CH3
|4 3
5
H3C — CH — C — C
|
|
6 CH2 CH3
|
7 CH3
4,4,5-trimetil-2-heptino
C — CH2 — CH3
Módulo 13 – Alcanos com cadeia ramificada
HC
H3C — CH2 — C — CH3
4|
CH2
5|
CH3
3,3-dimetilpentano
Resposta: C
CH3
—
—
H — C — CH2 — CH = CH2
— —
CH2
CH2 4-metil-1-hepteno
CH3
Resposta: C
Módulo 15 – Hidrocarbonetos cíclicos
—
CH3
CH2
—
CH3 CH3
—
—
CH3 — C — CH — CH — CH — CH3
—
—
CH3
CH3
Cadeia principal: 7 átomos de carbono.
Resposta: D
a) ciclopropano
b) ciclobuteno
c) ciclopentano
a) 1,2-dimetilciclo-hexano
b) 1-isopropil-3-metilbenzeno
c) 1-metilciclobuteno
d) 3-metilciclopenteno
QUÍMICA
245
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 246
a)
Etilbenzeno
CH3
FRENTE 2
CH2 — CH3
b)
Módulo 9 – Energia nas transformações
químicas: calor de reação
CH3
c)
Resposta: A
C14H10
30,6kJ
a) 1-metilnaftaleno ou α-metilnaftaleno
b) 2-metilnaftaleno ou β-metilnaftaleno
C6H14 → C6H6 + 4 H2
Resposta: D
22,4dm3 de CH4 –––––––– 890kJ
100dm3 de CH4 ––––––––– x
x = 3973,2 kJ
12g de C –––––– 58kcal
x
–––––– 116kcal
Resposta: D
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
100g da mistura contêm 10g de enxofre e 90g de carbono
12g de C –––––– 94kcal
Cl
90g de C –––––– x
Módulo 16 – Fórmulas de compostos orgânicos
x = 705kcal
32g de S –––––– 70kcal
I)
x = 24g
II)
10g de S –––––– y
y = 22kcal
IV)
III)
x + y = 705kcal + 22kcal = 727kcal
Resposta: E
4
3
2
Et
5
3,0 . 106J –––––––––––––––––––– 6 . 44g de CO2
6
3,0 . 1016J –––––––––––––––––––– x
x = 264 . 1010g = 2,64 . 106t
1
Me
Resposta: D
Resposta: A
CH3
C4 H2
5
H3C
Módulo 10 – Energia nas transformações
químicas: a Lei de Hess
C2
C3
C1 H3
H3C
a) Hess b) dois c) dois d) dois
e) ΔH = –1301kJ
2,3-dimetilpent-2-eno
f) ΔH = +1562kJ
g) ΔH = –572kJ
h) ΔH = –311kJ
CH = CH2
vinilbenzeno
Resposta: E
246
clorofila
6CO2(g) + 6H2O(l) ⎯⎯⎯⎯⎯→ C6H12O6(s) + 6O2(g)
λ
6 mol
1 mol
QUÍMICA
a) 4
b) 4
c) 6
d) ΔH = – 1172kJ
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(2)
(3)
(4)
(5)
C(s)+ O2(g) → CO2(g)
ΔH1 = – 94kcal
CO(g) + 1/2O2(g) → C(s) + O2(g)
– ΔH2 = + 26,5
––––––––––––––––––––––––––––––––––
CO(g) + 1/2O2(g) → CO2(g)
ΔH3 = – 94 + 26,5
Resposta: D
Módulo 11 – Velocidade (rapidez)
de uma reação química
Resposta: C
N2H4
+ 2I2 → 4HI
Quanto maior a superfície de contato (pó) e quanto maior a
temperatura, mais elevada será a velocidade da reação.
Resposta: B
(1) F
Resposta: C
(2) V
(3) V (4) F
(5) V
A reação a 25°C é mais rápida e chega ao seu final em um
tempo menor.
+ N2
1 mol –––– 2 mol ––– 4 mol ––– 1 mol
v2
v3
v4
v1 = ––– = ––– = –––
2
4
1
Resposta: B
Corretas: 01, 02 (soma: 03)
Módulo 13 – Fatores que influem na
velocidade das reações
ΔH3 = – 67,5kcal/mol de CO
Correto.
Correto.
Correto.
Correto.
2CO + 2NO → 2CO2 + N2
2 . 30g ––––––––– 28g
30g ––––––––––– x
x = 14g
Módulo 14 – Influência do catalisador
e concentração dos reagentes
20 minutos ––––––– 14g
1 minuto ––––––– y
y = 0,7g
0,7g/min
Resposta: C
– (0,4 – 7,2) mol
v = ––––––––––––––– ∴ v = 1,7 mol/min
(5 – 1) min
massa consumida em 1 minuto
10 mol – 7,2 mol = 2,8 mol
1 mol –––––– 46g
2,8 mol –––––– x
x = 128,8g
Resposta: C
Resposta: A
a) 30
Resposta: C
b) 50
c) – 20
Diminui
Resposta: B
Com ou sem catalase, a concentração final de H2O2 será a
mesma. Na presença de catalase, como a reação é mais rápida,
o tempo para atingir essa concentração final é menor.
Resposta: C
Quanto menor a superfície de contato entre os reagentes (em
lâmina), quanto me nor a concentração dos reagentes (0,5
mol/L), e quanto menor a temperatura (25°C), menor será a
rapidez da reação.
Resposta: C
Módulo 12 – Teoria das colisões
d) + 20
v = k [X] . [Y]2
3 = k 1 . 22
k = 0,75
0,75L2/mol2 . min
(1) Errado.
A primeira reação é mais lenta porque tem maior energia
de ativação.
Resposta: D
QUÍMICA
247
C22ANO_QUIM_SOROCABA_ALICE_2013 22/09/12 11:51 Página 248
a) Guldberg-Waage
b) v = k [N2] [H2]3
v1 = k . x . y3
v2 = k . (2x) (2y)3 = 16 k x y3
Único que corresponde a um sistema fechado é o da
alternativa b.
→ CO (aq)
CO2(g) ←
2
→ H+(aq) + HCO– (aq)
CO2(aq) + H2O(l) ←
3
Resposta: B
c) v2 = 16 v1
Módulo 15 – Mecanismo de uma reação química
II) para I : [B] dobra → v dobra
III) para I : [A] dobra → v quadruplica
v = k . [A]2 . [B]
[A] dobra → v quadruplica com [B] constante
[B] dobra → v não se altera com [A] constante
v = k [A]2
[A] dobra → v quadruplica
[B] varia → v constante
v = k . [A]2 . [B]0 = k [A]2
Resposta: D
lenta
Etapa lenta: X + Z → P ∴ v4 = v2
Resposta: B
Módulo 16 – As reações não se completam.
Conceito de equilíbrio químico
01) Correto
02) Correto
04) Correto
08) Correto
16) Falsa
Soma: 15
O equilíbrio é atingido quando as velocidades ficam iguais.
Resposta: A
Resposta: C
248
QUÍMICA
Alcançando o equilíbrio químico, iremos encontrar no
sistema moléculas dos reagentes N2 (
) e H2 (
)e
do produto NH3
.
(
Resposta: E
)