“Palíndromo – Diz-se da frase ou palavraque, ou se leia da esquerda para a direita, ouda direita para a esquerda, tem o mesmo sen-tido.”

Aurélio. Novo Dicionário da Língua Portuguesa,2ª ed., 40ª imp., Rio de Janeiro,

Ed. Nova Fronteira, 1986, p. 1251.

“Roma me tem amor” e “a nonanona” sãoexemplos de palíndromo.A nonanona é um composto de cadeia linear.Existem quatro nonanonas isômeras.a) Escreva a fórmula estrutural de cada umadessas nonanonas.b) Dentre as fórmulas do item a, assinaleaquela que poderia ser considerada um palín-dromo.c) De acordo com a nomenclatura química,podem-se dar dois nomes para o isômero doitem b. Quais são esses nomes?

Resposta

a) As nonanonas isômeras são:

b) Somente a 5-nonanona pode ser consideradaum palíndromo.c) O nome oficial (IUPAC) é 5-nonanona. Um ou-tro nome histórico seria di-n-butilcetona (di-1-butil-cetona).

Comentário: foi considerada "fórmula estruturalpalíndromo" somente aquela na qual o grupo ce-tona está posicionado no centro. Caso fosse leva-do em conta o fato de que todas as fórmulas es-truturais planas têm o mesmo significado químicoao serem interpretadas da direita para a esquerdae da esquerda para a direita, a questão não teriasentido.

Industrialmente, o clorato de sódio é produzi-do pela eletrólise da salmoura∗ aquecida, emuma cuba eletrolítica, de tal maneira que ocloro formado no anodo se misture e reajacom o hidróxido de sódio formado no catodo.A solução resultante contém cloreto de sódioe clorato de sódio.2 NaC� (aq) + 2 H2O( )� →

→ C�2(g) + 2 NaOH(aq) + H2(g)

3 C�2(g) + 6 NaOH(aq) →→ 5 NaC� (aq) + NaC�O3(aq) + 3 H2O( )�

Ao final de uma eletrólise de salmoura, reti-raram-se da cuba eletrolítica, a 90oC, 310 gde solução aquosa saturada tanto de cloretode sódio quanto de clorato de sódio. Essaamostra foi resfriada a 25oC, ocorrendo a se-paração de material sólido.

Questão 1

Questão 2

a) Quais as massas de cloreto de sódio e declorato de sódio presentes nos 310 g da amos-tra retirada a 90oC? Explique.b) No sólido formado pelo resfriamento daamostra a 25oC, qual o grau de pureza (% emmassa) do composto presente em maior quan-tidade?c) A dissolução, em água, do clorato de sódiolibera ou absorve calor? Explique.∗ salmoura = solução aquosa saturada de cloreto desódio

Resposta

a) Pelo gráfico de solubilidade, para solução satu-rada, a90 Co , temos:

massa de NaC� =massa de NaC�O3 =massa de H O2 =

40 g170 g100 g

310 g de solução

Na cuba, a massa da solução é também de 310 g.Então as massas de NaC� e NaC O3� são, respec-tivamente, 40 g e 170 g.b) O gráfico mostra que, a 25 Co , continuam emsolução, em 100 g de H O2 , aproximadamente 38 gde NaC� e 100 g de NaC O3� . Assim, a massa de

material cristalizado é formada por 2 g de NaC� e70 g de NaC O3� .

Cálculo do grau de pureza de NaC O3� :7072

100% 97,2%⋅ =

c) A dissolução, em água, do NaC O3� aumentacom o aumento da temperatura como pode serobservado no gráfico. Portanto, o processo absor-ve calor (endotérmico).

Para aumentar a vida útil de alimentos quese deterioram em contacto com o oxigênio doar, foram criadas embalagens compostas devárias camadas de materiais poliméricos, umdos quais é pouco resistente à umidade, masnão permite a passagem de gases. Este mate-rial, um copolímero, tem a seguinte fórmula

e é produzido por meio de um processo dequatro etapas, esquematizado abaixo.

a) Dentre os compostos, vinilbenzeno (estire-no), acetato de vinila, propeno, propenoato demetila, qual pode ser o monômero X? Dê suafórmula estrutural.

grupo vinila

b) Escreva a equação química que representaa transformação que ocorre na etapa Y doprocesso.

Resposta

a) O composto X é o acetato de vinila:

b) A reação que ocorre na etapa Y é uma hidróli-se básica (saponificação):

química 2

Questão 3

Alcanos reagem com cloro, em condiçõesapropriadas, produzindo alcanos monoclora-dos, por substituição de átomos de hidrogêniopor átomos de cloro, como esquematizado:

Considerando os rendimentos percentuais decada produto e o número de átomos de hidro-gênio de mesmo tipo (primário, secundário outerciário), presentes nos alcanos acima,pode-se afirmar que, na reação de cloração,efetuada a 25 Co ,• um átomo de hidrogênio terciário é cincovezes mais reativo do que um átomo de hidro-gênio primário.• um átomo de hidrogênio secundário é qua-tro vezes mais reativo do que um átomo dehidrogênio primário.

Observação: Hidrogênios primário, secundário eterciário são os que se ligam, respectivamente, acarbonos primário, secundário e terciário.

A monocloração do 3-metilpentano, a 25 Co , napresença de luz, resulta em quatro produtos,um dos quais é o 3-cloro-3-metilpentano, obti-do com 17% de rendimento.a) Escreva a fórmula estrutural de cada umdos quatro produtos formados.b) Com base na porcentagem de 3-cloro-3-me-tilpentano formado, calcule a porcentagem decada um dos outros três produtos.

Resposta

a) Os produtos monoclorados derivados do 3-me-tilpentano são:

I.

II.

III.

IV.

b) • Cálculo de % do composto I:

IIII

:nº Hnº H

terc.

prim.⋅

reat. Hreat. H

terc.

prim.= 1

6⋅ 51

= 56

ou17%

20,4%

• Cálculo de % do composto IV:

IIIIV

:nº Hnº H

terc.

prim.⋅

reat. Hreat. H

terc.

prim.= 1

3⋅ 51

= 53

ou17%

10,2%

• Cálculo de % do composto II:

100% − (17% + 20,4% + 10,2%) = 52,4%

ouIII

:nº Hnº H

sec.

prim.⋅

reat. Hreat. H

sec.

prim.= 4

6⋅ 41

= 166

ou54,4%20,4%

Comentário: a diferença de 2% nos resultados de-corre, dentre outros fatores, do fato de as reativi-dades relativas estarem aproximadas.

Um ácido monocarboxílico saturado foi pre-parado pela oxidação de 2,0 g de um álcoolprimário, com rendimento de 74%. Paraidentificar o ácido formado, efetuou-se suatitulação com solução aquosa de hidróxido desódio de concentração igual a 0,20 mol L 1− .Gastaram-se 100 mL para consumir todo oácido.

química 3

Questão 4

CH CH +2 2CH3

CH2

CH3CHCH3

C

C

C

+ CH CH3 2CH3

+ CH3

C 2

C 2

luz

luz

luz

luz

25°C

25°C

25°C

25°C

C H

CH3

CH3

C H + CH3

CH3

CH3

C C

CH3

CH3

64% 36%

43% 57%

CH3

CH3

CH3

CH3

CH2

CH2

CH2

CH2

CH

CH

CH

C

CH2

CH

CH2

CH3

CH3

CH3

CCH3

CH3

CH2

CH3

C

C

CH2

CH2

C

Questão 5

Elemento H C O

massa molar/g mol−1 1 12 16

a) Determine a massa molar do álcool empre-gado.b) Escreva a fórmula molecular do ácido car-boxílico resultante da oxidação do álcool pri-mário.c) Escreva as fórmulas estruturais dos ácidoscarboxílicos, cuja fórmula molecular é a obti-da no item b.

Resposta

a) Podemos representar a oxidação de um álcoolprimário (1) e de neutralização de um ácido mo-nocarboxílico (2) por:

R — CH — OH2[O]

álcool primárioR COOH

ácidocarboxílico

— + H O (1)2

R COOHácido

carboxílico

NaOHbase

— + →

→ +− +R — COO Na H O (2)2sal

Cálculo da massa molar do álcool primário:2,0 g álcool

0,1 L solução alcalina⋅ 1 L solução alcalina

0,20 mol NaOH

conc molar.� ���� ����

⋅

⋅ 1 mol NaOH1 mol ácidoequação 1

� ��� ���

⋅ 1 mol ácido1 mol álcool primário

equação 2� ����� �����

⋅

⋅ 74 g álcool primário100 g álcool

rendimento equação 1� ����� �����

= 74 g/mol

b) Os álcoois obedecem a fórmula geralC H On 2n 2+ . Então:

12 n 1 (2 n 2) 16 1 74⋅ + ⋅ ⋅ + + ⋅ = g/mol ⇒ n = 4

O álcool primário da fórmula molecularC H O4 10 é:

A oxidação do 1-butanol forma o ácido carboxíli-co:

Fórmula molecular:C H O4 8 2

c) Os ácidos carboxílicos isômeros de fórmulaC H O4 8 2 são:

A L-isoleucina é um aminoácido que, em mi-lhares de anos, se transforma no seu isôme-ro, a D-isoleucina. Assim, quando um ani-mal morre e aminoácidos deixam de ser in-corporados, o quociente entre as quantida-des, em mol, de D-isoleucina e de L-isoleuci-na, que é igual a zero no momento da morte,aumenta gradativamente até atingir o valorda constante de equilíbrio. A determinaçãodesses aminoácidos, num fóssil, permitedatá-lo. O gráfico traz a fração molar deL-isoleucina, em uma mistura dos isômerosD e L, em função do tempo.

a) Leia no gráfico as frações molares de L-iso-leucina indicadas com uma cruz e construauma tabela com esses valores e com os tem-pos correspondentes.b) Complete sua tabela com os valores da fra-ção molar de D-isoleucina formada nos tem-pos indicados. Explique.c) Calcule a constante do equilíbrio da isome-rização

L-isoleucina D-isoleucina

química 4

Questão 6

d) Qual é a idade de um osso fóssil em que oquociente entre as quantidades de D-isoleuci-na e L-isoleucina é igual a 1?

Resposta

a) e b)

Tabela de Frações Molares × Tempo

Tempo(103 anos)

0 50 120 200 300 450

L-isoleucina 1,00 0,68 0,50 0,44 0,42 0,42

D-isoleucina 0,00 0,32 0,50 0,56 0,58 0,58

c) Cálculo da constante do equilíbrio da isomeri-zação:

K[D-isoleucina][L-isoleucina]

0,58nv

0,42nv

C = ≅

K0,580,42

1,38C ≅ ≅

d) O quociente igual a 1 entre as quantidadesD-isoleucina e L-isoleucina significa que estasquantidades são iguais, em outras palavras, fra-ções molares iguais a 0,50. Lendo a tabela, deri-vada do gráfico, dos itens a e b, temos o tempocorrespondente:

120 103⋅ anos (120 000 anos)

Uma jovem senhora, não querendo revelarsua idade, a não ser às suas melhores ami-gas, convidou-as para festa de aniversário,no sótão de sua casa, que mede3,0 m 2,0 m 2,0 m× × . O bolo de aniversáriotinha velas em número igual à idade da jo-vem senhora, cada uma com 1,55 g de parafi-na. As velas foram queimadas inteiramente,numa reação de combustão completa. Após aqueima, a porcentagem de gás carbônico, emvolume, no sótão, medido nas condições-am-biente, aumentou de 0,88 %. Considere queesse aumento resultou, exclusivamente, dacombustão das velas.Dados:massa molar da parafina, C H22 46 == −310 g mol 1

volume molar dos gases nas condições-am-biente de pressão e temperatura = 24 L mol 1−

a) Escreva a equação de combustão completada parafina.

b) Calcule a quantidade de gás carbônico, emmols, no sótão, após a queima das velas.c) Qual é a idade da jovem senhora? Mostreos cálculos.

Resposta

a) A equação de combustão completa da parafinaé:

C H672

O 22 CO 23 H O22 46 2 2 2+ → + ou

2 C H 67 O 44 CO 46 H O22 46 2 2 2+ → +

b) Volume do sótão:3,0 2,0 2,0 12,0 m3⋅ ⋅ = == ⋅12 103 L.

12 10 L ar0,88 L CO

100 L ar% volume

1 mol3 2⋅ ⋅ ⋅� ��� ���

CO24 L CO

vol. molar

2

2� ��� ���

=

= 4,4 mols CO2

Comentário: foi desprezada a pequena quantida-de inicial de CO2 existente no ar atmosférico.c) Cálculo do número de mols de CO2 liberadopor vela:

1,55 g C H1 mol C H310 g C H

m. molar

22 4622 46

22 46⋅� ��� ��� � ��� ���

⋅ =22 mols CO1 mol C H

eq. química

2

22 46

= 0,11 mol CO2

Cálculo de idade da jovem senhora:

4,4 mols CO1 vela

0,11 mol CO1 ano1 vela

40 ano22

⋅ ⋅ = s

Ácido nítrico é produzido pela oxidação deamônia com excesso de oxigênio, sobre umcatalisador de platina, em uma seqüência dereações exotérmicas. Um esquema simplifica-do desse processo é

química 5

Questão 7Questão 8

Pt

A

H O2

H ON 3N 2ONO

torre deoxidação

torre deabsorção

reator

NH3 ar

NO

a) Escreva as equações químicas balanceadasdas reações que ocorrem no reator, na torrede oxidação e na torre de absorção. Note que,desta última, sai NO(g), nela gerado. A maiorparte desse gás é aproveitada na própria tor-re, onde há oxigênio em excesso. Duas rea-ções principais ocorrem nessa torre.b) A velocidade da reação que ocorre na torrede oxidação, ao contrário da velocidade damaioria das reações químicas, diminui com oaumento da temperatura. Baseando-se emtal informação, explique o que deve ser o dis-positivo A.

Resposta

a) O método industrial conhecido como ProcessoOstwald apresenta as seguintes reações químicas:• no reator:4 NH 5 O 4 NO 6 H O3(g) 2(g)

Pt(g) 2 (g)+ +

• na torre de oxidação:2 NO O 2 NO(g) 2(g) 2(g)+ →

• na torre de absorção:3 NO O 2 HNO N2(g) 2 ( ) 3(g) (g)+ → +H O�

2 NO O 2 NO(g) 2(g) 2(g)+ →

b) O dispositivo A é um trocador de calor que ser-ve para regular (diminuir) a temperatura do reator.

Recentemente, foi lançado no mercado umtira-manchas, cujo componente ativo é2Na CO 3H O2 3 2 2⋅ . Este, ao se dissolver emágua, libera peróxido de hidrogênio, que atuasobre as manchas.a) Na dissolução desse tira-manchas, emágua, forma-se uma solução neutra, ácida oubásica? Justifique sua resposta por meio deequações químicas balanceadas.b) A solução aquosa desse tira-manchas (inco-lor) descora rapidamente uma solução aquosade iodo (marrom). Com base nos potenciais-padrão de redução indicados, escreva a equa-ção química que representa essa transforma-ção.c) No experimento descrito no item b, o peró-xido de hidrogênio atua como oxidante oucomo redutor? Justifique.

Semi-reação de redução Eredução /voltθ

H O (aq) 2H (aq) 2e2 2++ + −

2H O ( )2 �1,77

I (s) 2e 2I (aq)2 + − − 0,54

O (g) 2H O ( ) 2e2 2+ + −�

H O (aq) 2OH (aq)2 2 + − −0,15

Resposta

a) Dissolução do tira-manchas em água:

2 Na CO 3 H O2 3 2 2(s)H2O⋅

H2O(aq)1

3(aq)2

2 2(aq)4 Na 2 CO 3 H O+ −+ +

A solução resultante da dissolução do tira-man-chas em água é alcalina devido à hidrólise dosíons carbonato:

CO H O HCO OH3(aq)2

2 ( ) 3(aq)1

(aq)1− − −+ +�

b) No descoramento da solução aquosa de iodoestão envolvidas as seguintes transformações:

redução: I 2 e 2 I21+ →− −

oxidação: H O 2 OH2 21+ →−

→ + + −O 2 H O 2 e2 2

eq. global: I H O 2 OH2 2 21+ + →−

→ + +−2 I O 2 H O12 2

c) Como o H O2 2 sofre oxidação, produzindo O2 ,atua no processo redox como agente redutor.

Define-se balanço de oxigênio de um explosi-vo, expresso em percentagem, como a massade oxigênio faltante (sinal negativo) ou emexcesso (sinal positivo), desse explosivo, paratransformar todo o carbono, se houver, emgás carbônico e todo o hidrogênio, se houver,em água, dividida pela massa molar do explo-sivo e multiplicada por 100. O gráfico a se-guir traz o calor liberado na decomposição dediversos explosivos, em função de seu balançode oxigênio.

química 6

Questão 9

Questão 10

Um desses explosivos é o tetranitrato de pen-taeritritol (PETN, C H N O5 8 4 12). A equaçãoquímica da decomposição desse explosivopode ser obtida, seguindo-se as seguintes re-gras:– Átomos de carbono são convertidos em mo-nóxido de carbono.– Se sobrar oxigênio, hidrogênio é convertidoem água.– Se ainda sobrar oxigênio, monóxido de car-bono é convertido em dióxido de carbono.– Todo o nitrogênio é convertido em nitrogê-nio gasoso diatômico.a) Escreva a equação química balanceadapara a decomposição do PETN.b) Calcule, para o PETN, o balanço de oxigê-nio.c) Calcule o ∆H de decomposição do PETN,utilizando as entalpias de formação das subs-tâncias envolvidas nessa transformação.d) Que conclusão é possível tirar, do gráficoapresentado, relacionando calor liberado nadecomposição de um explosivo e seu balançode oxigênio?

Substância O PETN

massa molar / g mol 1− 16 316

Substância PETN(s) CO (g)2 CO (g) H O (g)2

Entalpiade

formaçãokJ mol 1−

−538 −394 −110 −242

Resposta

a) A decomposição do PETN pode ser represen-tada pela seguinte equação química balanceada:

C H N O5 8 4 12(s) →

→ + + +2 CO 3 CO 4 H O 2 N(g) 2(g) 2 (g) 2(g)

b) Cálculo da massa de oxigênio faltante na de-composição de 1 mol de PETN:

CO [O] CO2+ →

2 mols CO1 mol [O]1 mol CO

eq. química

16 g [O]1 mol [O]

⋅ ⋅� �� ��

m. molar

32 g [O]� �� ��

=

O cálculo do balanço de oxigênio é feito utilizan-do-se a seguinte expressão:

balanço =−

⋅ = − ⋅ ≅m

M100

32316

100oxigênio

explosivo−10,1%

c) Cálculo do ∆H de decomposição do PETN:

∆ ∆ ∆H H Hdecomp. prod. reag.= −

∆ ∆ ∆ ∆H H H Hdecomp CO CO H O. (= + + +2 3 42 2

+ −2 2 5 8 4 12∆ ∆H HN C H N O) ( )

∆H [2( 110) 3( 394) 4( 242)decomp. = − + − + − +

+ − −2(0)] ( 538)

∆H 1 832decomp. = − kJ/mol PETN

d) Analisando-se o gráfico, nota-se que, quando obalanço de oxigênio se aproxima de zero, maiorserá a quantidade de calor liberada por massa deexplosivo, ou seja, o melhor explosivo é aquelecujo balanço de oxigênio tende a zero.

química 7