São misturas homogêneas de duas ou mais substâncias. Nas soluções o disperso recebe o nome de soluto e o dispersante de solvente. As soluções são misturas homogêneas onde o componente que aparece em menor quantidade é denominado soluto e o componente que aparece em maior quantidade é denominado solvente. As soluções químicas se diferenciam inicialmente quanto a dois fatores principais: fase de agregação e condutibilidade elétrica. E ainda é comum, classificar as soluções em diluídas ou concentradas, considerando a proporção entre soluto e solvente. São sistemas nos quais uma substância esta disseminada sob a forma de pequenas parti-culas numa segunda substância. Disperso é a primeira substância e a segunda e o Dispersante. Soluto: Em uma solução, as partículas do soluto são átomos, íons ou moléculas total-mente dissolvidas no solvente. Solvente: é aquele que dissolve o Soluto.

Exemplo: água mineral

Polaridade Semelhante dissolve semelhante

Uma substeância polar tende a se dissolver num solvente polar e uma substância apolar num solvente apolar. Exemplo: NaCl em H2O (ambos são polares). I2 em CCl4 (ambos são apolares).

De acordo com a Fase de Agregação

• Soluções sólidas: aliança de ouro • Soluções líquidas: água mineral • Soluções gasosas: ar atmosférico

De acordo com a natureza do soluto

Soluções moleculares: quando as partículas dispersas são moléculas, Ex: moléculas de açúcar (C12H22O11) em água. Soluções iônicas: quando as partículas dispersas são íons. Ex: os íons do sal de cozinha Na+ e Cl- em água.

As dispersões podem ser classificadas, com base na dimensão média das partículas da fase dispersa.

Quando as partículas dispersas têm até 1nm (10-9 m) de diâmetro. Não é possível ver as partículas dissolvidas nem com microscopia eletrônica. Exemplos: Solução de sal em água; solução de açúcar em água.

Colóides ou dispersão coloidal: quando as partículas dispersas têm entre 1nm e 100nm de diâmetro. São misturas que a olho nu aparentam ser homogêneas, mas na realidade não o são. Ex: sangue humano, fumaça, gelatina.

Quando as partículas dispersas têm mais de 100nm de diâmetro. É possível ver as partículas a olho nu. Ex: água e areia.

Observação: 1 nm (nanômetro) = 10-9 metros 1 nm (angstron) = 1O Å = 10-10 metros

É a quantidade máxima de soluto capaz de se dissolver em uma quantidade fixa de solvente sob certas condições de temperatura e pressão. Ex: o coeficiente de solubilidade do KNO3 em água é 31,6g de KNO3 para 100g de H2O a 20ºC.

51

Mg(HCO3)2

NaHCO3

KHCO3

H2O

Ca(HCO3)2

Com base no coeficiente de solubilidade de um soluto em determinado solvente se classifica as soluções em: (a) Solução Insaturada: Dizemos que uma solução é insaturada, quando ela contém uma quantidade de soluto inferior ao seu coeficiente de solubilidade na temperatura que se encontra a solução.

Observação: todos os pontos do gráfico que estão abaixo da curva de solubilidade correspondem a concentrações de soluções insaturadas

Dependendo da quantidade de soluto em relação à quantidade de solvente, uma solução insaturada pode ser classificada em: - Solução Diluída: A quantidade de soluto dissolvida na solução é bem abaixo do coeficiente de solubilidade. - Solução Concentrada: A quantidade de soluto dissolvido na solução é bem próximo do coeficiente de solubilidade. (b) Solução Saturada: Dizemos que uma solução é saturada quando ela contém uma quantidade de soluto igual ao seu coeficiente de solubilidade na temperatura em que se encontra a solução. Se acrescentarmos 36,0g de NaCl a 20ºC todo o sal irá se dissolver na água e a solução será saturada sem a presença de corpo de fundo. Se acrescentarmos 38,0g de NaCl em 100g de água a 20ºC, apenas 36,0g do sal irá se dissolver na água e 2,0g do sal precipitará para o fundo do recipiente. A solução obtida será saturada com presença de corpo de fundo. (c) Solução Supersaturada: Uma solução é supersaturada quando contém uma quantidade de soluto superior ao seu coeficiente de solubilidade na temperatura que se encontra. A solução supersaturada é instável, e a mínima perturbação do sistema faz com que o Excesso de soluto sofra cristalização. Nesse caso, a solução torna-se saturada em presença de corpo de fundo.

52

É a representação gráfica dos coeficientes de solubilidade de uma solução em função da temperatura

Supersaturada Saturada Insaturada Temperatura/ºC Gráfico de dissolução Endotérmica Curva de solubilidade do KNO3 em água em função da temperatura 160 - 140 - 120 - 100 - 80 - 60 - 40 - 20 - 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Temperatura/ºC

Quando o aumento da temperatura provoca um aumento da solubilidade ou do coeficiente de solubilidade. A dissolução endotérmica ocorre com absorção de energia e é favorecida pelo aumento da temperatura.

Gráfico de dissolução Exotérmica Curva de solubilidade do Ca(OH)2 em água em função da temperatura 0.200 - 0.180 - 0.160 - 0.120 - 0.100 - 0.060 - 0.040 - 0.020 - 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Temperatura/ºC Quando o aumento da temperatura provoca uma diminuição da solubilidade ou do coeficiente de solubilidade. Ocorre com liberação de energia e por isso é inibida pelo fornecimento de energia térmica.

Gráfico de Compostos Hidratados Curva de solubilidade Na2SO4 .10 H2O e do Na2SO4 50 - Ponto de Inflexão 40 - 30 - 20 - 10 - Temperatura/ºC 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Gráfico da solubilidade

de gases em líquidos

Os gases em geral são poucos solúveis em líquidos. Podemos tomar como exemplo lL de água dissolve apenas 19mL de ar em condições ambientes.

Efeito da Temperatura

A solubilidade do gás no líquido sempre diminui com o aumento da temperatura. Por isso os peixes não vivem bem em águas quentes, pois tem pouco oxigênio dissolvido.

0,006 - 0,005 - O2 0.004 - 0,003 - 0,002 - N2 0,001 - O 10 20 30 40 50 Efeito da Pressão

A pressão só influi na solubilidade de solutos gasosos. Praticamente não influi na solubilidade de solutos sólidos ou líquidos. Aumentando-se a pressão sobre o gás estaremos empurrando o gás para dentro do líquido, portanto, a solubilidade do gás aumenta. Em temperaturas constantes a solubilidade de um gás é diretamente proporcional à pressão do gás.

Unidades de Concentrações das Soluções Nas expressões adotamos a seguinte convenção para diferenciar soluto, solvente e solução.

Soluto Índice (1) Soluto Índice (2)

Solução não terá índice

n1 = Quantidade de matéria do soluto

m2 = massa do solvente V = Volume da solução

Essa convenção está relacionada ao proce-dimento correto em laboratório. O soluto (1) é colocado primeiro no recipiente o solvente (2) é acrescentado depois para complementar deter-minado volume da solução. 1) Titulo ou Porcentagem em massa ou volume

a) Titulo em massa: É a relação entre a massa do soluto e a massa da solução. b) Titulo Percentual ou Percentagem em massa: É a relação entre o volume do soluto e o volume da solução. ou c) Titulo em volume: é a relação entre o volume do soluto e o volume da solução. Onde V ≠ V1 + V2 Como a relação entre a massa é feita sempre numa mesma unidade o título sempre será um número puro e menor que a unidade, pois a massa do soluto é sempre menor que a massa da solução. Quando dizemos que uma solução possui um título igual a 0,25, isso significa que a unidade de massa do solvente é de 0,75. É um valor que varia entre 0 e 1. Por este motivo que geralmente é escrito na forma percentual ou percentagem em massa do soluto.

53

m2+= m1mEm que

m1=T

+ m2

m1Logo

=T% 100 T.=T m1% 100.

m

=TVv1

=Tm1

m

Quando calculamos o titulo em volume, o volume da solução (V) não é sempre igual à soma do volume do soluto com o volume do solvente, porque ao misturarmos água e álcool etílico ocorre uma contração de volume, ou seja, o volume da solução V é menor que a soma dos volumes. Quando dizemos, por exemplo, que uma solução de água dissolvida em álcool etílico apresenta título em volume igual a 0,04 ou 4% isso significa que, de cada 100 unidades de volume da solução, apenas 4 unidades de volume são de soluto nesse caso, a água.

2) Concentração Comum ou

Concentração em g/l A concentração em massa (C) indica a quanti-dade de soluto (m1) que se encontra dissolvida em um volume-padrão de solução (V). Simplificamente podemos escrever: Quando dizemos, por exemplo, que uma solução possui concentração igual a 150g/L, isso significa que em cada litro de solução, há 150g de soluto dissolvido. 3) Densidade A densidade (d) de uma solução é a relação entre a massa (m) e o volume (V) dessa solução. Simplificamente podemos escrever: A densidade da solução é geralmente ex-pressa em g/mL, mas também pode ser expressa em g/L, g/cm3, etc. Quando dizemos que uma solução apresenta, por exemplo, densidade igual a 0,8g/mL, isso significa que cada 1 mL da solução tem massa igual a 0,8g.

Relação entre as expressões físicas Observando atentamente as expressões da concentração (C), da densidade (d) e do título em massa (T), verificamos que é possível relacionar todas elas numa única expressão.

54

Acompanhe:

Portanto, podemos escrever: Portanto, podemos escrever: Substituindo na expressão da concentração em massa, teremos:

Se a concentração estiver expressa em g/L e a densidade em g/mL, basta multiplicar a densidade por 1000, pois 1L = 1000mL. Nesse caso, temos:

C (g/L) = 1000. d (g/mL) .T

4) Concentração em quantidade de matéria por volume, concentração molar,

concentração mol/L ou simplesmente molaridade

É a razão entre o número de mols de soluto e o volume de solução dado em L.

Como Então:

Unidade Mol/L ou Molar

M = Molaridade; n1= número de mols de soluto; V= Volume da solução (litros); m1= massa do soluto (gramas); M1 ou Mol = massa molar do soluto.

Quando se diz, por exemplo, que uma solução apresenta concentração em quantidade de matéria igual a 2,5 mol/L, isso significa que existem 2,5 mol de soluto a cada litro de solução.

=Tm1

m

m1 = T m.d =

m

V

d=

mV

d=Cm

.mT .=C T d.

T m.d

mC =C =m1

V

n1 =m1

M1

g/LV

m1=C

d =m

Vg/mL

.VM =m1

M1

(g)

(g/mol) (L)

(L)V=M

n1

Relação entre concentração

comum e molaridade

e

Dividindo a concentração comum pela molaridade temos:

Simplificando a massa pelo volume

5) Fração em quantidade de matéria ou Fração Molar

A fração em quantidade de matéria de soluto (X1) em uma solução é a relação entre a quantidade de matéria do soluto (n1) é a quantidade de matéria da solução (n).

X1 = Fração molar do soluto X2 = Fração molar do solvente n1 = número de mols de soluto n2 = número de mols de solvente

Por ser uma relação entre quantidades de matéria, X1 e X2 são sempre números adimensionais e menores que a unidade. X1 + X2 = 1

Se uma solução é feita de dois ou mais solutos diferentes, cada soluto terá a sua respectiva fração em quantidade de matéria na solução. 6) Equivalente-grama (Eq-g)

Equivalente-grama para um

elemento químico

K é o nox do elemento químico em módulo Ex: cálcio Ca E = M1/K E = 40/2 = 20g

Equivalente-grama para uma

substância simples

K é a valência do elemento que forma a substância, multiplicada pelo número de vezes que ele aparece na fórmula.

Ex: gás flúor F2

E = M1/K E = 38/1.2 E = 19g

Equivalente-grama de um ácido

Pode ser calculado pela razão entre a massa molar do composto anidro (não ionizado) e o número de hidrogênios ionizáveis. E = Equivalente-grama M1 = Massa Molar K = número de hidrogênios ionizáveis unidade eq-g

Equivalente-grama de uma base

O equivalente-grama de uma base é calculado pela razão entre a massa molar dessa base e o número de grupos hidróxidos, OH-1. E = Equivalente-grama M1 = Massa Molar K = número de grupos OH-1 unidade eq-g

Equivalente-grama de um sal

O equivalente-grama de um sal é calculado pela razão entre a massa molar desse sal e a carga total de cátion ou de ânions em módulo. E = Equivalente grama M1 = Massa molar K = módulo do produto x.y unidade eq-g

55

X1 =n1

nX1 =

n1

n2+n1

X1 =+

m1 m2

M1 M2

M1

m1

X2n2

n= X2

n2

n1 + n2=

X2 =+

m1 m2

M1 M2

m2

M2

.V

M m1

M1

C=

m1

V

V..

m1=

C M1m1

MV.

C =m1

V

=C

M1M

.VM = m1

M1

MM1C= .

KE

M1=

KE

M1=

KE

M1=

7) Número de equivalente-grama (eq-g)

Calcula-se o número de equivalentes-gramas em uma massa qualquer de determinada substância pela razão entre essa massa (m) em gramas e a massa de 1 equivalente-grama (E) da substância. e = nº de equivalente grama m = massa da substância(g) E = 1 equivalente grama

8) Normalidade

A normalidade (N) é a relação entre o número de equivalentes-gramas do soluto (e1) e o volume da solução em litro (V).

Quando se diz que a normalidade, por exemplo, possui 2,5 eq/L ou que a solução é 2,5 normal (2,5 N), isso significa que em cada litro de solução há 2,5 equivalentes-gramas de soluto.

Relação entre Normalidade (N) e Molaridade (M)

e

Sabendo que: Portanto:

Relação entre Normalidade (N) e

(C) concentração em massa

Temos que: e Portanto: ou

56

Diluição de Soluções

Diluir uma solução significa acrescentar solvente a essa solução de modo a diminuir a sua concentração. A quantidade de soluto permanece inalterada.

1 2 V2 = V1 + Vadicionado

Misturas de Soluções

Na mistura de soluções de um mesmo soluto, sem reação química, obtemos uma nova solução, onde a solução é intermediária as concentrações misturadas.

A + B C

O volume final é a soma dos volumes de todas Soluções intermediárias

Titulação

Titulação: Em geral utiliza-se um ácido para titular uma base e vice-versa. No instante em que ocorre a neutralização ácido-Base total (ponto de viragem), verifica-se a mudança de cor de um indicador (geralmente Fenolftaleína).

A = ácido B = base

n° eq-g = V. N

Na.Va = Nb.Vb

Xa.ma.Va = Xb. mb.Vb

e =m(g)(g/eq)E

=(g)

(g/eq)N

V(L)m1

E1 .

(L)Ve1N =

E1

m1e1 =

KE1

M1=

=N .K M

=NV(L)

m1E1.

(L)M1

KV

m1

.N =

(L)=N

. m1

V

K

M1.

(L).VM =m1

M1

=NV(L)

m1E1. (L)V

m1=C

=NE1

CE1.N=C

C1 > C2

V1 < V2

m1(soluto) = m2(soluto)

C1.V1 = C2.V2

M 1.V1 = M2.V2

N 1.V1 = N2.V2

Cc.Vc = Ca.Va Cb.Vb +

+Nc.Vc = Na.Va Nb.Vb Mc.Vc = Ma.Va Mb.Vb +

Propriedades coligativas das soluções

Significado: A água pura mantém temperatura constante durante a ebulição 100ºC ao nível do mar, o que não acontece se a ela misturarmos sal. Nesse caso a água inicia a ebulição a temperatura superior a 100ºC. Dizemos que a temperatura de ebulição é uma propriedade coligativa. Propriedades coligativas: São aquelas que surgem com a presença de um soluto e dependem única e exclusivamente do número de partículas que estão dispersas na solução, não dependendo da natureza do soluto. Isso significa dizer que a quantidade de partículas que estão dispersas na solução é que irá influenciar na intensidade das propriedades coligativas. Pressão máxima de vapor: É a pressão que seu vapor exerce num recipiente fechado quando se está em equilíbrio com o líquido, a uma certa temperatura. - Quanto maior a temperatura, maior a pressão de vapor de uma substância. - Quanto mais volátil uma substância, maior a sua pressão de vapor, ou seja, entram em ebulição antes. - Maior pressão de vapor implica atingir o ponto de ebulição mais rápido. - Quando a pressão de vapor se iguala a pressão externa local o líquido entra em ebulição. - A pressão atmosférica diminui conforme a altitude aumenta, ou seja, quanto maior a altitude menor a pressão atmosférica. - O tempo de cozimento dos alimentos aumenta quando a pressão externa diminui.

Efeitos coligativos

Tonoscopia

Abaixamento da pressão máxima de vapor de um solvente causado pela adição de um soluto não-volatil.

Ebulioscopia

Aumento do ponto de ebulição do solvente causado pela adição de um soluto não-volátil.

Crioscopia

Abaixamento do ponto de solidificação do solvente causado pela adição de um soluto não-volátil.

Osmocopia

Pressão Osmótica: Líquidos podem aparecer separados por uma membrana semipermeável. A membrana semipermeável é uma barreira fina que permite a passagem de certas espécies atômicas, mas de outras não neste caso, permite a passagem de moléculas do solvente e do Soluto não. Osmose: Passagem do solvente do meio mais diluído para o meio mais concentrado através de uma membrana semipermeável.

Diagrama de fases

Diagrama de fases e o ponto triplo característico de cada substância.

O ponto exato em que as curvas da variação das temperaturas de ebulição e de solidificação em função da pressão de vapor coincidem é denominado ponto triplo da substância e representa o equilíbrio entre as fases sólida, líquida e vapor. Exemplo: Para a água, isso ocorre quando a pressão é igual a 4,579mmHg e a temperatura é igual a 0,0098ºC. 760 4,579 0 0.0098 100 t/ºC

No ponto triplo coexistem as 3 fases

fase sólida fase líquida fase vapor

Na curva de sublimação coexistem as fases

fase sólida fase vapor

Na curva da solidificação coexistem as fases fase sólida fase líquida

Na curva de ebulição coexistem as fases

fase líquida fase vapor

57

A termoquímica é a parte de uma ciência denominada termodinâmica que estuda as trocas de calor entre o sistema e o meio ambiente. Desenvolvida durante uma reação química.

» Conceitos

» Sistema: parte isolada do universo físico cujas propriedades estão sendo estudadas. » Fronteira: são os limites que definem o espaço físico do sistema, separando-o do resto do universo. » Meio ambiente: é a porção do universo que rodeia as fronteiras do sistema e que pode, na maioria dos casos, interagir com o sistema. » Calor: é a energia que é diretamente transferida de um sistema para outro, ou entre o sistema e o meio. Normalmente é medido em cal ou Kcal. » Temperatura: medida da energia cinética média das partículas de um corpo qualquer que estamos considerando.

Entalpia (H)

É o calor trocado a pressão constante

Variação da entalpia (∆H)

É o calor liberado ou absorvido em uma

reação a pressão constante.

Variação de entalpia ∆H: é a diferença entre a entalpia dos produtos e a entalpia dos reagentes.

Reagente → Produto ↓ ↓ Inicio Fim

∆H = H(fim) – H(inicio)

∆H = H(produto) – H(reagente)

∆H = HP – HR

Unidades: Caloria (cal) e Joule (J) ou em um dos seus múltiplos como quilojoule (KJ).

1 cal = 4,18J ou 1 Kcal = 1 KJ Classificação

As reações podem ser classificadas como

58 endotérmicas ou exotérmicas.

São aquelas que liberam energia na forma de calor.

A + B → C + D + calor Numa reação exotérmica, a entalpia dos reagentes é maior do que a entalpia dos produtos uma vez que ocorre liberação de energia. Reação exotérmica: HR > HP Sendo, ∆H = HP - HR Concluímos que: ∆H < O (-) Reação exotérmica representada em gráfico. H A + B HR AH < O C + D HP Caminho da Reação

São aquelas que absorvem energia

na forma de calor.

A + B + calor → C + D Numa reação endotérmica a entalpia dos produtos é maior que a entalpia dos reagentes uma vez que ocorre absorção de energia.

Reação endotérmica: HR < HP

Sendo, ∆H = HP - HR

Concluímos que ∆H > O (+) Reação endotérmica representada em gráfico. H C + D HP A + B AH > O HR Caminho da reação

Há um princípio fundamental da Termoquímica, determinado por Thompsen e Berthelot (1867). Segundo o qual: “Dentre um conjunto de reações químicas possíveis ocorrerá primeiro, espontaneamente, aquela que for mais exotérmica”.

Equação Termoquímica

Como o valor do ∆H de uma reação varia em função de vários fatores, é preciso fornecer na equação as seguintes informações. » As substâncias que reagem e que são produzidas, com os respectivos coeficientes. » A temperatura e a pressão. » A fase de agregação (sólido-líquido-gasoso). » A variedade alotrópica. » A quantidade de calor que foi liberada ou absorvida durante a reação.

Notações utilizadas

Para informar que uma reação é exotérmica ou endotérmica, utiliza-se uma das notações indicadas nos exemplos a seguir.

Reação Exotérmica

O calor é liberado, portanto é um produto da reação retirado dos reagentes:

2H2(g) + 1O2(g) → 2H2O(L) ∆H = - 136,6 Kcal 2H2(g) + 1O2(g) → 2H2O(L) + 136,6 Kcal 2H2(g) + 1O2(g) - 136,6 Kcal → 2H2O(L)

Reação Endotérmica

O calor é absorvido, integrando aos reagentes da reação.

4C(graf) + 1S8(romb) → 4CS2(L) ∆H= + 104,4 Kcal 4C(graf) + 1S8(romb) → 4CS2(L) -104,4 Kcal 4C(graf) + 1S8(romb) + 104,4 Kcal → 4CS2(L) Fatores que influenciam o ∆H de uma reação » Fase de agregação. fase sólida < fase líquida < fase gasosa H2 + ½ O2 → H2O(g) ∆H = - 57,8 Kcal/mol H2 + ½ O2 → H2O(l) ∆H = - 68,3 Kcal/mol » A forma alotrópica. Entre as formas alotrópicas de um mesmo elemento, há aquela mais estável e, portanto, menos energética, e a menos estável, portanto, mais energética. Em geral, quanto maior a estabilidade, menor a energia e vice-versa. C(grafite) + O2 → CO2 ∆H = - 94,0 Kcal C(diamante) + O2 → CO2 ∆H = - 94,45 Kcal

» Temperatura: O aumento da temperatura pro-voca um aumento da quantidade de calor liberado.

CH4 + 2O2 → CO2 + 2 H2O ∆H = - 210,8 Kcal/mol (20ºC)

CH4 + 2O2 → CO2 + 2 H2O

∆H = - 212,8 Kcal/mol (25ºC)

» Quantidade de matéria.

A quantidade de calor envolvida em uma reação é proporcional à quantidade de reagentes e produtos que participam da reação (ou seja, dependem da massa). Se, por exemplo, dobrarmos a quantidade de reagentes e produtos, a quantidade de calor irá dobrar igualmente. 1H2 + 1Cl2 → 2HCl ∆H = - 44,2 Kcal 2H2 + 2Cl2 → 4HCl ∆H = - 88,4 Kcal » Dissolução (presença ou não de solvente) Quando dissolvemos uma substância em um solvente qualquer, ocorre liberação ou absorção de energia na forma de calor. 1H2 + 1Cl2 → 2HCl(g) ∆H = - 44,2 Kcal 2H2 + 2Cl2 → 4HCl(aq) ∆H = - 80,2 Kcal A diferença 80,2 – 44,2 = 36,0 Kcal é igual à energia liberada na dissolução de 2 mol de HCl em água (cada 1 mol de HCl dissolvido em água liberada 18,0 Kcal).

Entalpia Padrão (HO) Para Toda substância simples, no estado padrão possui entalpia (H) igual a zero. O estado padrão obedece à seguinte condição. » condições ambientes de 25ºC e 1 atm; » estado alotrópico mais estável;

Variações de entalpia de uma reação Para simplificar o estudo, classificam-se as variações de entalpia que ocorrem nas reações termoquímicas conforme o tipo de fenômeno químico envolvido, a saber: ∆H de combustão, ∆H de neutralização, ∆H de formação. Em todos os casos, convenciona-se que o valor de ∆H deve ser medido em condições padrão. O ∆H para combustão, neutralização, ou formação de 1 mol de determinada substância é indicado pela notação ∆H0.

59

Entalpia padrão de combustão

Denomina-se entalpia-padrão de combustão a variação de entalpia, ∆H0, envolvida na combustão completa de l mol de determinada substância em que todos os participantes da reação se encontram em condições padrão. Ex: Combustão completa do metano. CH4. 1 CH4(g) + 2 O2(g) → 1 CO2(g) + 2 H2O(L) ∆H0

combustão = -212,8 Kcal

Note que a combustão completa de qualquer composto que possua apenas carbono e hidrogênio ou carbono, hidrogênio e oxigênio irá produzir sempre gás carbônico e água. - Combustão: é a reação entre um combustível e um comburente, liberando calor. - combustível: pode ser qualquer substância. - comburente: o principal deles é o oxigênio. OBS: a combustão sempre é exotérmica. Entalpia padrão de formação Denomina-se entalpia padrão de formação a variação de entalpia, ∆Hf envolvida na reação de formação de 1 mol de moléculas de determinada substância, a partir de substâncias simples na forma alotrópica mais estável, em condições padrão. Ex: H2O; HCl, O3. 1 H2(g) + ½ O2 → 1 H2O(L) ∆Hf = -68,3 Kcal ½ H2 + ½ Cl2(g) → 1 HCl(g) ∆Hf = -22,1 Kcal 3/2 O2(g) → 1 O3(g) ∆Hf = +34,0 Kcal Pela definição de entalpia padrão de formação, concluímos que a entalpia padrão de qualquer substância simples, na forma alotrópica mais estável e em condições padrão, é zero. Ex: H2(g) → H2(g) ∆Hf = 0,0 Kcal O2(g) → O2(g) ∆Hf = 0,0 Kcal Entalpia padrão de neutralização

Denomina-se entalpia padrão de neutralização a variação de entalpia, (∆HN), envolvida na neutralização de 1 equivalente-grama de um ácido, por um equivalente-grama de uma base, ambos em soluções aquosas diluídas. 1HCl(aq) + 1NaOH(aq) →1NaCl(aq) + 1 H2O(L)

∆HN = -13,8 Kcal 1HNO3(aq) + 1KOH(aq) → 1KNO3(aq) + 1 H2O(L)

60 ∆HN = -13,8 Kcal

Observe que o ∆HN de neutralização entre ácidos fortes e bases fortes é constante e igual a -13,8 Kcal/equivalente. Isso se justifica porque todos os ácidos fortes e as bases fortes se encontram praticamente 100% ionizados ou dissociados em soluções aquosas diluídas.

Energia de Ligação

É a medida pela energia média (∆H) que é necessária para romper 1 mol de ligações covalentes (simples, dupla ou tripla) entre 2 átomos de modo a obter esses átomos na fase gasosa. » Quebra de ligações: O processo de romper uma ligação química é sempre endotérmico. Ex: H – H(g) → H(g) + H(g) ∆H = +104,2 Kcal » Formação de ligações: O processo de formar uma ligação química é sempre exotérmico. Ex: H(g) + H(g) → H – H(g) ∆H = -104,2 Kcal Calculando a entalpia de formação

∆H = ∆HP - ∆HR

Ex: Reação de obtenção do ferro a partir da hematita: A partir das entalpias de formação das substâncias: ∆Hf Fe2O3(S) = - 196,5 Kcal ∆Hf CO(g) = - 26,4 Kcal ∆Hf Fe(S) = 0,0 Kcal ∆Hf CO2(g) = - 94,1 Kcal 1 Fe2O3(S) + 3CO(g) → 2 Fe(S) + 3 CO2(g) - 196,5 + 3x (-26,4) → 2x (0) + 3x (-94,1) - 275,7 → - 282,3 ∆H = ∆HP - ∆HR ∆H = -282,3 - (- 275,7) ∆H = - 6,6 Kcal Calculando a energia de ligação O ∆H pode ser calculado através das energias de ligação das substâncias compostas, a partir da seguinte equação: ∆H = Σ∆H ligações rompidas + Σ∆H ligações formadas dos reagentes dos produtos

∆H = Σ∆H0

reagentes + ∆H = Σ∆H0produtos

Ex: H2(g) + Cl2(g) → 2 HCl(g) ∆H = ?

H – H(g) + Cl – Cl(g) → 2 H – Cl(g)

436KJ + 242,6KJ → 2x 431,8KJ + 678,6 - 863,6 ∆H = Σ∆H0

reagentes + ∆H = Σ∆H0produtos

∆H = + 678,6 + (-868,6) ∆H = - 185 KJ LEI DE HESS A quantidade de calor liberada ou absorvida numa reação química depende unicamente do estado inicial e final da mesma e não dos estados intermediários. Ex: A reação de combustão incompleta do carbono produzindo apenas CO(g): Equação x: 2C(graf) + 1O2(g) → 2CO(g) ∆H = ? Equação I. 1C(graf) + 1O2(g) → 1CO2(g) ∆H = -94,1 Kcal Equação II. 2C(graf) + 1O2(g) → 2CO2(g) ∆H = - 135,4 Kcal Obedecendo algumas regras matemáticas podemos “manipular” as equações I e II, de modo que ao somá-la o resultado seja a equação x. Na equação I devemos multiplicar toda a equação por 2. Importante: ao multiplicar ou dividir os coeficientes de uma reação termoquímica por um número qualquer, deve-se multiplicar ou dividir o valor de ∆H dessa reação pelo mesmo número. Na equação II devemos inverter a reação para que possamos obter a reação x. Importante: Ao inverter uma reação termo-química , deve-se trocar o sinal do ∆H, pois, se em determinado sentido a reação libera calor, em sentido contrário a reação terá de absorver a mesma quantidade de calor que havia liberado e vice-versa. Somando-se a equação I e II, após a aplicação das regras iremos obter a equação x. 2C(graf) + 2O2(g) → 2CO2(g) ∆H = -188,2 Kcal

2CO2(g) → 2CO(g) + 1O2(g) ∆H = +135,4 Kcal

2C(graf) + 1O2(g → 2CO(g) ∆H = - 52,8 Kcal

A Cinética Química estuda a velocidade das reações e os fatores que a influenciam. Estuda ainda a possibilidade de controlar essa velocidade, tornando as reações mais rápidas ou mais lentas. O termo velocidade em Química não tem o mesmo sentido que em Física ou seja, espaço percorrido em função do tempo. Em química o termo velocidade está relacionado a quanto uma reação química se desenvolve mais rapidamente ou mais lentamente.

Classificação quanto à velocidade

» Reações Lentas: Formação do petróleo. » Reações Moderadas: Digestão dos alimentos. » Reações Rápidas: A combustão do TNT.

Velocidade Média das substâncias A velocidade média, Vm, calculada em função de uma das substâncias participantes da reação é a razão entre a quantidade consumida ou produzida da substância e o intervalo de tempo, ∆t, em que isso ocorreu. Vm = Velocidade média a reação em função de qualquer substância participante. ∆|substância| = variação da concentração molar. ∆t = intervalo de tempo. ∆t = tfinal - tinicial

Velocidade Média da reação A velocidade média da reação é o módulo da velocidade de consumo de um dos reagentes, ou da velocidade de formação de um dos produtos, dividido pelo respectivo coeficiente da substância na equação da reação corretamente balanceada. Se considerarmos a equação genérica: aA + bB → cC + dD

OBS: Podem ser expressas também em variação de massa ∆m, variação de quantidade de matéria ∆n, ou em variação de pressão ∆p.

61

Vm = Quantidade

t

[A]

t

- =Vm =a

=Vm = - t

[B]

b

[D]

t=Vm=Vm =

t

[C]

c d

+ +

Gráfico: Velocidade da Reação

Antes que uma reação tenha início, a quantidade de reagentes é máxima e a quantidade de produtos é zero. À medida que a reação se desenvolve, os reagentes vão sendo consumidos e, portanto, a quantidade de reagentes vai diminuindo até se tornar mínima (ou eventualmente zero). Ao mesmo tempo, os produtos vão sendo formados. Logo, a quantidade de produtos, que no inicio é baixa começa a aumentar, até que no final da reação, se torna máxima. produtos reagentes Gráfico da velocidade em função do tempo para uma reação genérica:

Condições fundamentais para que ocorra uma reação química

Há duas condições que são fundamentais (embora não sejam suficientes) para que uma reação química possa ocorre: » Contato entre os reagentes (colisão efetiva) » Afinidade química Além disso é necessário que as partículas (moléculas,íons) dos reagentes colidam entre si, e a colisão entre as partículas dos reagentes deve ocorrer numa orientação favorável, com energia suficiente para romper as ligações existentes. Teoria das colisões: Quanto maior o número de colisões efetivas maior será a velocidade da reação.

62

» Energia de ativação (Ea)

É a quantidade mínima de energia necessária para que ocorra uma reação. Ex: faísca elétrica. » Complexo ativado Estado intermediário ou estado de transição formado entre reagentes e produtos, cuja estrutura existe ligações fracas nos reagentes permitindo a formação de novas ligações ocorrendo assim à formação dos produtos.

Gráfico da Reação Endotérmica

Complexo ativado

Produtos Ea Reagentes ∆H > 0 caminho da reação

Gráfico da Reação Exotérmica

Complexo ativado

Reagentes Ea ∆H < 0 Produtos caminho da reação

OBS: Quanto menor a Ea maior a velocidade da reação e vice-versa.

Fatores que influenciam a velocidade da reação

» Superfície de Contato: Em reações das quais participa um sólido, a velocidade será tanto maior quanto maior for à superfície de contato desse sólido. » Temperatura: Quanto maior a temperatura, maior a energia cinética das moléculas reagentes, aumentando o número de colisões, portanto maior a velocidade de reação.

Regra de Vant’Hoff

Um aumento de 10ºC faz com que a velocidade da reação dobre.

Temperatura

5ºC

15ºC

25ºC

Velocidade

1V

2V

3V

» Concentração dos reagentes: Quanto maior o número de partículas de reagente por unidade de volume, maior a chance de haver colisão efetiva entre essas partículas e maior a velocidade da reação. » Pressão: A pressão só provoca a variação na velocidade de uma reação onde exista pelo menos um reagente gasoso. Caso esta condição exista, o aumento da pressão provoca a redução no volume do sistema, provocando um aumento na concentração dos reagentes, o que aumenta a velocidade da reação. » Natureza dos reagentes: Reações que envolvem a separação de muitos átomos tendem a ser mais lentas e as que envolvem a separação de poucos átomos tendem a ser mais rápidas. Exemplos: Reação muito lenta a 20ºC 1C3H6(s) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4 H2O(v)

Reação muito rápida a 20ºC 1HCl(aq) + 1NaOH(aq) → 1NaCl(aq) + 1 H2O(L)

» Luz e Eletricidade: Muitas reações só são ativadas na presença de luz (reações fotoquímicas) ou de eletricidade (eletrólise). Quanto maior o fornecimento de luz e de eletricidade maior a velocidade das reações.

» Fotossíntese

6CO2 + 6H2O Luz C6H12O6 + 6O2

clorofila » Fotólise 2H2O(L) faísca 2H2(g) + O2(g)

» Catalisador: o catalisador é uma substância que interage com os reagentes fornecendo um caminho mais fácil para que a reação se efetive. Todo catalisador possui em comum as seguintes características:

- Não sofre alteração permanente na sua massa ou na sua composição, ele será integralmente recuperado no final da reação. - A ação catalítica só é possível quando existe afinidade química entre os reagentes. Isso significa que não há catalisador que faça ocorrer uma reação não espontânea, por exemplo, a água reagir com o monóxido de carbono. - Se a reação for reversível, os produtos reagem entre si formando novamente os reagentes. reação direta

Reagentes Produtos reação indireta

A adição de um catalisador irá aumenta igualmente as velocidades das reações direta e inversa não alterando o ∆H das reações.

Podemos representar graficamente a ação de um catalisador.

Gráfico da Reação Endotérmica

Sem Com catalisador catalisador Ea caminho da reação

Gráfico da Reação Exotérmica

Com Sem Catalisador Ea catalisador caminho da reação

Catálise

São reações que ocorrem na presença de catalisadores tais como: Metais (Co, Ni ,Pd ,Pt), óxidos metálicos Al2O3 Fe2O3,V2O5, ácidos,bases, enzimas. Catálise homogênea Quando o catalisador forma com os reagentes um sistema monofásico. NO2(g) 2 SO2(g) + 1O2(g)

2 SO3(g) 63

Catálise Heterogênea Nesse tipo de reação, os reagentes e o catalisador formam um sistema com mais de uma fase. V2O5(S) 2SO2(g) + 1O2(g) 2SO3(g)

Autocatálise É um tipo de reação na qual um dos produtos reage como catalisador. Ex: reação entre cobre metálico e ácido nítrico catalisada pelo monóxido de nitrogênio que é um dos produtos da reação: 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO

Outros conceitos

- Inibidor: também chamado de catalisador negativo, é a substância que diminui a velocidade de uma reação. Ex: o nitrito de sódio, NaNO2(s) diminui a velocidade da reação de decomposição das carnes. - Ativador: também chamado de promotor do catalisador, é a substância que intensifica o efeito do catalisador que sozinha, não exerceria nenhum efeito sobre a reação. Ex: a fabricação da amônia que utiliza o ferro como catalisador e é ativada pelo óxido de potássio K2O(s) e óxido de alumínio Al2O3(S). - Veneno do catalisador: é a substância que diminui ou mesmo anula o efeito do catalisador. Ex: Arsênio As(s) anula a ação catalítica da platina. - Catálise enzimática: Algumas reações que seriam lentas em um tubo de ensaio ocorrem rapidamente em organismos vivos pela presença de catalisadores deno-minados enzimas. Também chamados de catalisadores biológicos, as enzimas são moléculas de proteínas com grande massa molar. A ação de uma enzima é altamente específica, ou seja, geralmente cada enzima catalisa uma única reação. Ex: A enzima maltase catalisa apenas o processo de transformação da maltose em glicose. maltase C12H22O11 + H2O 2C6H12O6

maltose glicose 64

A LEI DA AÇÃO DAS MASSAS DE GULDBERG E WAAGE

Condisere a equação genérica, corretamente balanceada abaixo: aA + Bb → cC + dD A velocidade dessa reação pode ser calculada pela equação: V = K.[A]a

. [B] b

Na qual K é uma constante que só depende da temperatura. Reação elementar: Quando uma reação química se desenvolve em uma única etapa. H3O

+1(aq) + OH-1

(aq) → 2 H2O(L) V = K. [H3O

+].[ OH-1] Reação não elementar: Quando a reação se desenvolve em duas ou mais etapas distintas, a velocidade da reação depende apenas da velocidade da etapa lenta.

A etapa lenta é a etapa determinante da velocidade da reação

Etapa I H2 + 2NO → N2O + H2O (lenta)

Etapa II H2 + N2O → N2 + H2O (rápida) 2H2 + NO → N2 + 2H2O A velocidade da reação será determinada pela velocidade da etapa I, que é a etapa lenta. V = K.[H2].[NO]2 Ordem de uma reação: Chamamos de ordem de uma reação à soma de todos os expoentes que aparecem na expressão da velocidade da reação. V = K.[H2].[NO]2

Ordem da reação: 1+ 2 = 3 (3ª ordem) Ordem da reação em relação ao H2: 1ª ordem Ordem da reação em relação ao NO: 2ª ordem Isso significa que se dobrarmos a concentração de H2(g) e mantivermos a concentração do NO(g) constante, a velocidade da reação dobra. Por outro lado, se dobrarmos a concentração de NO(g) e mantivermos constante a concentração do H2(g) a velocidade da reação quadruplica.

Muitas das reações químicas, realizadas em determinadas condições são reversíveis, nos quais os reagentes dão origem a produtos e os produtos reagem entre si, reconstituindo os reagentes. Reações irreversíveis: Queima de um fósforo. Reações reversíveis: H2O(s) ↔ H2O(L)

O equilíbrio químico ocorre em:

» Sistema fechado: Não há troca de matéria com o meio ambiente. » Temperatura constante: Não há troca de energia com o meio ambiente. Ex: reação realizada em ambiente fechado e a pressão constante. Reação direta

H2(g) + CO2(g) H2O(L) + CO(g)

Reação indireta

Característica do equilíbrio

1ª) Velocidade direta = Velocidade indireta No equilíbrio químico no inicio da reação, têm-se apenas as substância reagentes. A quantidade de produtos é igual a zero. A reação inicia-se e a velocidade da reação direta é máxima, pois a concentração de reagentes é máxima. Os produtos vão sendo formados. A reação inversa inicia-se. Em certo instante, as velocidades das reações direta igualam-se e o equilíbrio é atingindo. 2ª) O equilíbrio é dinâmico As propriedades macroscópicas de um siste-ma em equilíbrio químico, permanecem cons-tantes. As propriedades microscópicas de um sistema em equilíbrio tais como transformação de uma substância em outra, permanecem em evolução, ou seja, não para. 3ª) As concentrações permanecem constante No inicio da reação, a concentração dos reagentes é máxima com o passar do tempo, a concentração dos reagentes vai diminuindo e a dos produtos aumentando, até atingir o tempo de equilíbrio e as concentrações de reagentes e produtos se estabilizarem.

Gráfico da Velocidade x Tempo

Velocidade Reagentes (Velocidade direta) = V1 V1 = V2 ≠ 0 Produtos (Velocidade indireta) = V2 te Tempo

OBS: O catalisador aumenta a velocidade da reação, entretanto, não desloca o equilíbrio.

Gráfico da Concentração x Tempo

[ ] mol.L-1 [Reagentes] = [Produtos] te Tempo

[r] = [p]

Reação direta

Reagentes Produtos

Reação indireta

[ ] mol.L-1 [Reagentes] > [Produtos] te Tempo

[r] > [p]

Reação direta

Reagentes Produtos

Reação inversa

[ ] mol/L-1 [Reagentes] < [Produtos] te Tempo

[r] < [p]

Reação direta

Reagentes Produtos

Reação inversa 65

onstante em termos de Concentração Dada a equação genérica

V1 aA + bB cC + dD V2 V1 = K1. [A] a. [B]b V2 = K1. [C]c. [D]d Sabendo que no equilíbrio V1 = V2 K1. [A]a. [B]b = K2. [C]c. [D]d Isolando as constantes K1/K2

K1 = [C]c. [D]d K2 = [A]a. [B]b

Convencionou-se chamar K1/K2 = K Genericamente, temos: Kc = [PRODUTO]

[REAGENTE] Ex: N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g)

- Na expressão do Kc não entra sólido somente substâncias que se encontram no estado líquido e gasoso.

Constante em termos de ressão parcial A definição da constante de equilíbrio em termos de pressão parcial, Kp, é análoga à definição de Kc. Dada a reação genérica:

V1 aA + bB cC + dD V2

66

Exemplo: N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g)

- Na expressão de Kp só entram gases, pois a pressão parcial de sólidos e líquidos é desprezível. - A constante de equilíbrio é característica de cada reação e também da temperatura, ou seja, o valor de Kc ou de Kp para uma mesma reação, só irá variar se a temperatura variar. - Um valor alto de Kc ou de Kp indica que a quantidade de produtos é alta em relação à quantidade de reagentes, sendo assim, o equilíbrio tende para a direita, ou seja, no sentido de formação dos produtos.

Relação entre Kc e Kp Kp = Kc . (R.T)∆n Kp = constante de pressões parciais Kc = constante de concentrações molares R = constante universal (0,082 atm.L.mol-1.k-1) T = temperatura absoluta (Kevin) T/K = T/ºC + 273 ∆n = (nº de mol produtos ) - (nº de mol reagente) Exemplo: N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g) ∆n = 2 – (1+3) → ∆n = -2 Grau de equilíbrio (α) Denomina-se grau de equilíbrio α de uma reação química em relação a um reagente o quociente entre a quantidade de matéria consumida desse reagente e a quantidade de matéria que havia no inicio. α =

ou α = Ex: Na reação A(g) + B(g) ↔ C(g) + D(g) temos no inicio da reação 50 mol de A e, ao chegarmos ao equilíbrio, ainda sobram 20 mol de A sem reagir, isso indica que reagiram: 50 – 20 = 30 mol α = 30 ÷ 50 = 0,6 É comum expressar α em porcentagem, logo no exemplo citado teríamos α = 60%.

Kc =[NH3]

[H2][N2]

2

.3

=. 3

Unidade(mol/L)2

(mol/L)(mol/L)2(mol/L)= -

=.

Kc( )pC c

. pD( )d

( )pBpA( )a b

=. 3

22 (atm)=Kc

( )pNH3 .( )( )pN2 pH2 (atm)(atm)

=3

(atm)-2

quantidade de matéria consumida

quantidade de matéria inicial

quantidade de matéria que sofreu dissociação

quantidade de matéria inicial

Quando um sistema de reação atinge o equilíbrio químico, ele tende a permanecer dessa maneira indefinidamente, desde que não seja perturbado por algum fator externo, que pode ser uma mudança na concentração das substâncias participantes da reação, na pressão ou na temperatura. Le Chatelier, estudando o comportamento de sistemas em equilíbrio químico quando sujeitos à variação de um desses três fatores, chegou à conclusão experimental.

Quando se provoca uma perturbação sobre um sistema em equilíbrio, este se desloca no sentido que tende a anular essa perturbação, procurando se ajustar a um novo equilíbrio.

Fatores que deslocam o equilíbrio

» Concentração

» Quando aumentamos a concentração de um lado da reação, deslocamos o equilíbrio para o lado oposto. » Quando reduzimos a concentração de um lado da reação, deslocamos o equilíbrio para o mesmo lado.

» Pressão

» Quando aumentamos a pressão sobre o sistema o equilíbrio é deslocado no sentido do maior número de mols gasosos para o menor. » Quando reduzimos a pressão sobre o sistema, o equilíbrio é deslocado no sentido do menor número de mols gasosos para o maior.

» Temperatura » Quando aumentamos a temperatura de um sistema, favorecemos a reação endotérmica, deslocando o equilíbrio no sentido da mesma. » Quando reduzimos a temperatura de um sistema, favorecemos a reação exotérmica, deslocando o equilíbrio no sentido da mesma.

A reação direta é exotérmica e a reação inversa é endotérmica.

Influencia do Catalisador

O catalisador faz com que o equilíbrio seja atingido mais depressa, mas não o desloca no sentido de nenhuma das reações.

Equilíbrio Iônico é um caso particular de equilíbrio químico onde aparecem íons. Como em qualquer equilíbrio, aqui também serão definidos um α e um K, que agora recebem nomes definidos: α = Grau de ionização ou dissociação iônica. Ki = Constante de ionização ou dissociação iônica.

ÁCIDOS Considere, por exemplo, a reação reversível de ionização de um ácido genérico: A expressão de kc para essa reação é: Como a água também atua como solvente, podemos considerar sua concentração prati-camente constante e incluir o valor [H2O] no valor do kc. Se chamarmos kc.[H2O] = Ki No caso dos ácidos Ki = ka

BASES Da mesma maneira como definimos cons-tante de ionização para ácidos, podemos fazê-lo para bases fracas. No caso das bases Ki também é simbolizado por Kb.

Observações sobre ácidos e bases

» Quanto maior for o valor de Ka, maior a ionização do ácido; portanto, maior a sua força e vice-versa. » Quanto maior o valor de Kb, maior a dissociação da base; portanto, maior a sua força e vice-versa. » Os valores de ka e Kb assim como os valores de Kc só dependem da temperatura.

67

Kc =[H3O

+]

[H2O][HA]

[A -]

..

Kc =[H3O

+][H2O]

[HA]

[A -]. .

.[A-]

[HA]

[H3O+]

=Ka

HA + H2O H3O+

+ A-

BOH+ H2O B++ OH-

. [OH-]

[BOH]

[B+]=Kb

ÁGUA

Produto Iônica da água

Sabe-se que a água sofre auto-ionização em escala muito pequena, ou seja, a água é um eletrólito fraco que apresenta valores baixos de α e de kc o que significa a baixa condutibilidade elétrica da água pura. Equação que representa a auto ionização da água 2H2O(L) ↔ 1H3O

+ + 1OH-

Expressando kc para essa reação, temos: Simplificando: H2O(L) ↔ H+

(aq) + OH-(aq)

Como a auto-ionização da água é extrema-mente pequena, podemos considerar a concen-tração em quantidade de matéria da água praticamente constante e, desse modo, embutir seu valor de kc. Kc . [H2O] = [H+] . [OH-] O produto [H+].[OH-] é denominado produto iônico da água e é simbolizado por kW (W = Walter, água). kW = [H+].[OH-] 10-14 = 10-7. 10-7 Assim como o Kc e Ki, o produto iônica da água, Kw, só varia com a temperatura. Dentro deste contexto, definem-se o meio neutro, ácido e básico.

Neutro

[H+] = [OH-]

[H+] =10-7

Ácido

[H+] > [OH-]

[H+] >10-7

Básico

[H+] < [OH-]

[H+] <10-7

68

» Potencial Hidrogeniônico (pH) pH = - log [H+] » Potencial hidroxiliônico (pOH) pOH = - log [OH-] Assim se Kw = 1,0 x 10-14 podemos afirmar: pH + pOH = 14

Escala de pH e pOH

Indicadores

São substâncias orgânicas que mudam de cor na presença de ácido ou base.

Peagâmetro Para controle de pH para piscinas

Peagâmetro: aparelho que medem a condutividade elétrica da solução e possuem uma escala já graduada em valores de pH.

Indicadores Meio ácido Meio básico

Fenolftaleina Incolor Vermelho

Papel Tornassol Vermelho Azul

Metilorange Vermelho Laranja

Azul de bromotimol Amarelo Azul

Kc = .[H2O]

[OH-][H+]

[OH-][H3O+]

[H2O].Kc =

2

Deslocando equilíbrios ácido-base

Por envolverem a presença de íons, os equilíbrios ácido-base pertencem à categoria dos equilíbrios iônicos. Um equilíbrio iônico pode ser deslocado para um dos lados por meio da remoção ou adição de algum íon presente na solução. Por exemplo: Considere a dissolução em meio ácido dos sais cromato de potássio, K2CrO4(S) que forma solução de cor amarela, e dicromato de potássio, K2Cr2O7(S) que forma solução de cor laranja, representada pela equação iônica. Se adicionarmos um ácido como o ácido clorídrico ao sistema ele irá se ionizar formando o íon hidrônio. 1HCl + 1H2O ↔ 1H3O

+ + 1Cl- O equilíbrio, então irá se deslocar no sentido da reação direta, de modo a consumir o excesso de íons H3O

+. A coloração final do sistema é diferente da coloração inicial porque, a concentração de cada íon no equilíbrio foi alterada. Se adicionarmos no sistema uma base como, por exemplo, o NaOH o equilíbrio se deslocará para o sentido inverso de modo a repor os íons H3O

+.

Efeito do íon comum

É o deslocamento da posição de equilíbrio de um eletrólito, causado pela adição de um segundo eletrólito possuidor de um íon comum com o primeiro. Exemplo: HF(aq) ↔ H+

(aq) + F-(aq)

Adicionando NaF à solução, ocorrerá a dissociação do sal. NaF(S) + H2O(L) ↔ Na+

(aq) + F-(aq)

Os dois processos possuem o íon fluoreto, ou seja, F- é comum ao ácido e ao sal. HF(aq) H

+ + F- De acordo com o princípio de Le Chatelier é possível prever que a adição de F- deslocará o equilíbrio do ácido para a esquerda.

Solução Tampão Denomina-se solução-tampão a solução que praticamente não sofre variação de pH ou de pOH pela adição de pequenas quantidades de ácidos fortes ou de bases fortes. Há dois tipos de soluções-tampão mais comuns: » Um ácido fraco e um sal dele derivado. HCN e NaCN (ânion comum CN-) » Uma base fraca e um sal dela derivado. NH4OH e NH4Cl (cátion comum NH4

+) O sangue é um exemplo de solução-tampão cujo pH se mantém praticamente constante e igual a 7,4 mesmo quando ingerimos pequenas quantidades de ácidos fortes ou bases fortes.

Hidrólise de Sais Hidrólise de um sal é a reação entre o sal e água produzindo o ácido e a base correspondentes. SAL + ÁGUA ↔ ÁCIDO + BASE Considerações importantes: » Sal: Se dissocia muito (é iônico) » Água: Se ioniza muito pouco (é molecular) » Somente sofrem hidrólise os sais solúveis que liberam seus íons para reagir com a água formados por um cátion proveniente de uma base fraca e/ou um ânion proveniente de um ácido fraco. Sais formados pela reação entre um ácido forte e uma base forte não sofrem hidrólise. 1. Sal de ácido fraco e base fraca. » caráter neutro Ex: NH4CN 2. Sal de ácido fraco e base forte. » caráter básico (alcalino) Ex: NaCN 3. Sal de ácido forte e base fraca. » caráter ácido Ex: NH4Cl 4. Sal de ácido forte e base forte. » não ocorre a Hidrólise » caráter neutro Ex: NaCl

69

CrO4-2

tende para o laranja

tende para o amarelo++2 H3O

+ Cr2O7-2

3H2O

Amarelo Laranja

KwKa Kb.

Kh=

KwKa

Kh=

Kw

KbKh=

Produto de Solubilidade (KPS,KS,PS)

Ocorrem em soluções saturadas de sais pouco solúveis, onde existe um equilíbrio químico entre a solução e o precipitado (equilíbrio Heterogêneo). O estudo de compostos poucos solúveis é fundamental a várias situações ligadas a saúde das comunidades. Exemplo: Al(OH)3 O hidróxido de alumínio, um precipitado branco e gelatinoso, bastante utilizado no tratamento de águas para as cidades. BaSO4 O sulfato de bário, devido a sua pouca solubilidade ele é aproveitado em exames do sistema gastro-intestinal, para formar contrastes em raios x. Vamos analisar o cloreto de prata,AgCl, que precipita facilmente a partir de uma mistura de nitrato de prata, AgNO3, e cloreto de sódio NaCl. Note que deve haver um equilíbrio dinâmico entre os íons do sólido e os íons dissolvidos. 1: dissolução 2: precipitado Temos então, a expressão da constante de equilíbrio. Lembre-se, porém que nessa expressão devemos considerar como constante a concentração molar dos participantes sólidos assim temos: Precipitado → [Ag+].[Cl -] = k’ Logo AgCl(S) ↔ Ag+

(aq) + Cl-(aq)

KPS = [Ag+].[Cl -] Outro exemplo: Equilíbrio Produto de solubilidade: É o produto das concentrações em mol/L dos íons existentes numa solução saturada, estando cada con-centração elevada à potência igual ao coeficiente do íon na equação de dissolução iônica correspondente.

70

Cálculo do KPS

Ex: Cloreto de prata sólido, AgCl, é adicionado em água pura a 25ºC. O sistema é deixado em repouso por alguns dias, para que se tenha certeza de que foi atingido o equilíbrio entre o sólido e os íons Ag+ e Cl- em solução. Qual o KPS do cloreto de prata.

1,34.10-5mol/L 1,34.10-5 mol/L AgCl(s)

A expressão do KPS é [Ag+].[Cl -]

Substituindo na expressão os valores apresentados temos: KPS = [1,34.10-5].[1,34.10-5] = 1,8.10-10

Outro exemplo: Suponha a concentração da solução igual a 1 mol/L, qual o valor de KPS? Ca3(PO4)2(S) ↔ 3Ca2+

(aq) + 2PO42-

(aq) 1 mol/L 3 mol/L 2 mol/L

Portanto: KPS = [Ca2+]3.[PO4

2-]2 » (3mol/L)3. (2mol/L)2

KPS = 108 (mol/L)5

OBS: BA ↔ B+ + A-

» quando [B+].[A +] < solução insaturada » quando [B+].[A +] = solução saturada » quando [B+].[A +] > solução super saturada » quanto menor o valor de KPS de um eletrólito, menos solúvel será esse eletrólito e vice-versa.

Introdução a eletroquímica

A eletroquímica estuda o aproveitamento prático do fenômeno de transferência de elétrons entre diferentes substâncias para converter energia química em energia elétrica e vice-versa. A conversão de energia química em energia elétrica é um processo espontâneo, denominado pilha ou célula galvânica. A conversão de energia elétrica em energia química é um processo não-espontâneo, deno-minado eletrólise.

+(S) (aq)(aq)BaSO4 Ba SO4-2+2

KPS= [Ba ].[ ]SO4-2+2

K=[AgCl]

[Ag+].[Cl-]

[Ag+].[Cl-]=PSKK.K' =[AgCl]

K= [Ag+].[Cl-]

(aq) (aq)(S)2

1+ Cl-Ag+

AgCl

Cl-Ag+

Pilha: Processo espontâneo

Eletrólise: Processo não-espontâneo

Processo espontâneo: É aquele que ocorre naturalmente. Ex: combustão da madeira. Processo não-espontâneo: Necessita de um fornecimento constante de energia. Ex: Empurrar um carro ladeira acima. Em 1791 Luigi Galvani estava dissecando uma rã e amarrou um de seus nervos a um fio de cobre. Acidentalmente o fio tocou uma placa de ferro e a rã morta entrou em violentas convulsões. Galvani não soube explicar o fato. O cientista italiano Alessandro Volta certa-mente não imaginava a enorme agitação que iria provocar no mundo científico quando em, 1800, empilhou alternadamente discos de zinco e de cobre, separando-os por pedaços de tecido embebidos em solução de ácido sulfúrico. A pilha de Volta, como ficou conhecida produzia energia elétrica sempre que um fio condutor era ligado aos discos de zinco e de cobre, colocados nas extremidades da pilha. Volta apresentando a sua pilha a Napoleão Bonaparte diante dos membros da Academia de Ciências em 1801. Dessa data em diante, todos os aparelhos que produziam eletricidade a partir de processos químicos passaram a ser chamados de celas voltaicas ou, simples-mente, pilhas.

PILHA DE DANIELL

anôdo R cátado (-) (+) Zn Cu ZnSO4 CuSO4 Em 1836, Jonh Frederic Daniell construiu uma pilha diferente, substituindo as soluções ácidas utilizadas por Alessandro Volta que produziam gases tóxicos por soluções de sais, tornando as experiências com pilha menos arriscadas.

Eletrodos da pilha: ânodo [-] e cátodo [+] ► Ânodo ou pólo negativo da pilha: é o eletrodo de onde saem os elétrons, no qual ocorre oxidação. No esquema, o zinco metálico da placa doa 2 elétrons que “correm” pelo fio condutor em direção ao eletrodo de cobre e se transforma em cátion zinco, Zn+2

(aq) que passa a fazer parte da solução. ► Cátodo ou pólo positivo da pilha: é o eletrodo para onde vão os elétrons, no qual ocorre redução. No esquema, o cátion cobre, Cu2+

(aq) que estava em solução, recebe os 2 elétrons doados pelo zinco que vieram pelo fio condutor até a placa de cobre e se transforma em Cu(S), que passa a fazer parte da placa metálica. A reação global da pilha (de óxido-redução) é a soma das reações parciais de cada eletrodo:

Representação da pilha

Zn/Zn +2//Cu+2/Cu

Ponte salina: Em consequência dos fenômenos descritos na pilha de Daniell, teremos: » No ânodo: a placa de zinco diminui de massa ao mesmo tempo em que a concentração de cátions zinco em solução aumenta. » No cátodo: a placa de cobre aumenta de massa ao mesmo tempo em que a concentração de cátions cobre em solução diminui. Neste processo, as soluções de ambos os eletrodos vão perdendo a neutralidade elétrica e interromperiam precocemente o funcionamento da pilha se não fosse adaptada ao sistema uma ponte salina. A ponte salina é constituída de um tubo de vidro em U contendo uma solução aquosa concentrada de um bastante solúvel, como por exemplo, KCl(aq) cloreto de potássio. A função da ponte salina é permitir a migração de íons de uma solução para a outra, de modo que o número de íons positivos e negativos na solução de cada eletrodo permaneça em equilíbrio.

71

Zn+2oxidação2e-

+Zn(S) (aq)

2e-+Cu+2

(S)(aq)reduçãoCu

Zn+22e-

+

Cu+2

(aq)Zn

Cu

(S)

(S)(aq) + e-2

+(aq) (S)(S) CuZn (aq)Cu+2+ Zn+2

Medida de potencial de um eletrodo

A capacidade de perder elétrons ou sofrer oxidação é diferente para cada substância, dizemos que um metal é reativo quando ele possui grande facilidade em doar elétrons. O funcionamento de uma pilha depende principalmente de conectarmos metais com diferentes capacidades de sofrer oxidação, ou melhor, de diferentes potencias de oxidação. Quanto maior a diferença de potencial (ddp) dos eletrodos de uma pilha, maior será a intensidade de corrente elétrica produzida.

potencial padrão (Eº)

O potencial padrão de um eletrodo varia com a temperatura e a concentração da solução. Convencionou-se o potencial de cada eletrodo em relação a um eletrodo padrão descrito a seguir. » 25ºC; » gases participantes com pressão de 1 atm » íons participantes com concentração molar igual a 1M » o eletrodo escolhido como referência para servir de padrão de compara-ção para os demais foi o eletrodo de hidrogênio. Por convenção, foi atribuído a este eletrodo o valor zero.

Potencial de Redução e Oxidação (Eº) Nas pilhas, os elétrons fluem do eletrodo onde ocorre oxidação (ânodo) para o eletrodo onde ocorre a redução (cátodo), através do fio externo, se colocarmos, nesse fio externo, um aparelho denominado voltímetro conseguire-mos medir a força eletromotriz (f.e.m. ou E) da pilha. U = E - r.i Considerando as pilhas como geradores ideais, r = zero. Assim temos: U = E

A diferença de Potencial da pilha (∆Eº) ∆Eº = Eºred cátado - Eºred ânado

∆Eº = Eºoxid ânado - Eºoxid cátado Em termos práticos, o valor de ∆Eº sempre pode ser calculado pela diferença algébrica entre o potencial maior e o menor. ∆Eº = Eºred maior - Eºred menor

∆Eº = Eºoxid maior - Eºoxid menor 72

Exemplo:

1,10 V Zn(S) CU(S)

Zn+2

CU+2

Eº red = - 0,76 V Eº red = + 0,34 V oxidação redução

∆Eº = Eºred maior - Eºred menor

∆Eº = (+0,34) – (-0,76) = 1,10V

Algumas conclusões sobre potenciais: ● Em uma pilha, a espécie que apresenta maior Eºred sofre redução e portanto, a outra espécie, de maior Eºoxi sofre oxidação. ● Os melhores agentes oxidantes são aqueles que apresentam maior potencial de redução. ● Os melhores agentes redutores são aqueles que apresentam maior potencial de oxidação.

Por que as pilhas deixam de funcionar?

No caso das pilhas, a ddp diminui com o passar do tempo, até chegar praticamente a zero. Nesse momento, as pilhas deixam de funcionar e uma das razões mais importantes para que isso ocorra não é o esgotamento dos reagentes, mas a variação das concentrações dos íons partici-pantes. Por exemplo: à medida que a pilha Zn-Cu for sendo utilizada, [Zn2+] aumenta e a [Cu2+] diminui.

Outros tipos de pilhas As pilhas feitas em solução aquosa só apresentam aplicação em termos de pesquisa. A pilha seca, entretanto, além de ser muito prática, fornece uma corrente elétrica razoável por um período de tempo prolongado. Esse tipo de pilha foi desenvolvida pelo engenheiro francês Georges Leclanché, por volta de 1866. A reação química numa pilha seca é considerada irreversível, ou seja, uma vez que todos os reagentes foram transformados em produtos, a pilha cessa seu funcionamento. As pilhas comum possuem voltagem de 1,5V.

O esquema a seguir ilustra a composição de uma pilha comum.

» Pilhas alcalinas: As pilhas comuns são consideradas ácidas porque o cloreto de amônio, NH4Cl(aq) sofre hidrólise tornando o meio ácido, Assim, se na pasta externa, no lugar do cloreto de amônio, for utilizada uma substância de caráter básico, como o hidróxido de potássio, KOH(aq), por exemplo, temos uma pilha alcalina. As pilhas alcalinas possuem rendimento de cinco a oito vezes maior que o de uma pilha comum. Porque as pilhas alcalinas duram mais que as pilhas comuns? Na pilha alcalina não ocorre à formação de amônia que “dificulta” a passagem dos elétrons ao redor da barra de grafite, além disso, o hidróxido de potássio é melhor condutor eletrolítico resultando numa resistência interna menor que na pilha de lecanché e por este motivo possuem voltagem praticamente constante de 1,5V.

Acumuladores ou baterias

Quando associamos um conjunto de pilhas em série, ou seja, ligamos o pólo positivo de uma pilha ao negativo de outra de modo que a primeira e a última pilha sejam ligadas a um aparelho que consuma energia elétrica, formamos uma bateria ou um acumulador capaz de adicionar esse aparelho. » Bateria do automóvel: é composta de 6 pilhas cada uma planejada para apresentar uma força eletromotriz de 2 volts, produzindo 12V no total. Porque uma bateria de automóvel dura tanto? Em uso contínuo, a bateria de chumbo duraria poucas horas, mas no automóvel, ela é recarregada pelo gerador, através da aplicação de uma diferença de potencial superior a da bateria em sentido contrário (eletrólise).

A eletrólise é um processo não-espontâneo de descarga de íons, no qual, à custa de energia elétrica, se faz o cátion receber elétrons e o ânion doar elétrons, de modo que ambos fiquem com carga elétrica zero e com energia química acumulada. Para efetuar o processo de eletrólise, é nece-ssário que haja íons livres no sistema, o que só pode ser conseguido de duas maneiras: » Pela Fusão de uma substância iônica » Pela dissociação ou ionização de certas subs-tâncias em meio aquoso. A eletrólise permite obter uma série de subs-tâncias que não são encontradas na natureza, como cloro, iodo, soda cáustica e outros. A eletrólise ígnea é feita com a substância iônica na fase líquida (fundida). Na ausência da água. O recipiente onde ocorre a eletrólise é denominado célula ou cuba eletrolítica e é construído de modo a suportar temperaturas bastante elevadas, pois o ponto de fusão das substâncias iônicas em geral é muito alto. Ânado: onde ocorre a oxidação. É o eletrodo ligado ao pólo positivo do gerador, é do ânado que saem os elétrons e, portanto, é onde os ânions se descarregam. Catado: onde ocorre a redução: é o eletrodo ligado ao pólo negativo que chegam os elétrons e, portanto, é onde os cátions descarregam. (+) (-) (+) (-)

Na+ Cl- Na temperatura de 800,4ºC, a eletrólise ígnea do cloreto de sódio, passa do estado solido para a fase líquida. No estado líquido o cloreto de sódio se dissocia-se em íons Na+ + Cl-. Na+ + 1e- ↔ Na Ered = - 2,71 2Cl- ↔ 2e- + Cl2 Ered = + 1,36 ∆E = Ered do cátado - Ered do ânado ∆E = - 2,71 – (+1,36) → ∆E = - 4,07 Por se tratar de uma reação não-espontânea, o sinal da força eletromotriz é negativo.

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pasta externa

ZnCl(aq) + NH4Cl (aq)

H2O + amido

pasta interna

(aq)+ NH4Cl (aq)

H2O + amidoMnO2

barra de grafite: polo positivo

envoltório de Zn(s)polo negativo

Considere uma solução aquosa de NaCl. Quais íons estarão presentes nessa solução? H+ OH- - + Na+ Cl- A ionização da água é muito fraca são necessários 555 milhões de moléculas de água para apenas uma se ionizar. Ocorrendo a ionização esses íons vão “competir” com os íons provenientes da dissociação do NaCl. » entre o Na+ e o H+, o pólo negativo (catado) “prefere” descarregar o H+; » entre o Cl- e o OH-, o pólo positivo (ânado) “prefere” descarregar o Cl-. Através da eletrólise do NaCl pode se obter três substâncias de grande valor comercial: NaOH, H2 e Cl2. Ordem de preferência (prioridade) de descarga.

cátion ânion 1º) Grupo B 1º) ânion desoxigenados

2º) H+ 2º) OH- 3º) Família 1A 3º) ânion oxigenados 4º) Família 2A 4º) Flúor 5º) Família 3A

OBS: a eletrólise do hidrogênio produz gás hidrogênio. A eletrólise da hidroxila produz água e oxigênio gasoso. A descarga de um cátion produz o metal correspondente. A descarga de um ânion simples libera o próprio ânion.

O ato de recobrir uma superfície de metal com uma camada fina de outro metal é conhecido como galvanização.

cátodo - G + Ânodo

Au+

NO3

- 74

Cálculos que envolvem a eletrólise

1 mol de elétrons corresponde a 6,02.1023 e- Carga elétrica de um elétron é igual a 1,6.10-19C 1 elétrons → 1,6.10-19C 6,02.1023 elétrons → X X = (6,02.1023)(1,6.10-19C) = 96500C

O valor 96500C foi denominado unidade faraday (F)

Uma das relações fundamentais de eletricidade: Q = i . t Q = carga Coulomb i = intensidade da corrente (A) ampères t = tempo segundos

Leis da eletroquímica: 1ª e 2ª Lei de Faraday

Michael Faraday (1791-1867) Formulou as duas leis que regem a parte quantitativa dos fenômenos ligados à eletrólise. Essas leis relacionam a quantidade de eletricidade que percorre o sistema com a massa e o equivalente-grama das substâncias formadas nos eletrodos. 1ª Lei : A massa ,m, de determinada substância, formada ou transformada pela eletrólise, é diretamente proporcional à carga elétrica, Q, que atravessa o sistema de um eletrodo a outro. m = k’.Q Deste modo, podemos escrever: m = k’. i . t 2ª Lei : A massa, m, de determinada substância formada ou transformada por eletrólise, na passagem de uma carga elétrica, Q, entre os eletrodos, é diretamente proporcional ao equivalente-grama, E, dessa substância. m = k”. E K” é uma constante de proporcionalidade.

Equação Geral da Eletrólise

Como Q = i.t, Podemos escrever:

Equivalente eletroquímico: Massa da substância formada, liberada ou depositada num eletrodo, quando numa eletrólise passa pela solução uma carga de 1 Coulomb. m = e Q ou m = e i t

m = Q . E96 500

m = i . t . E96 500

=96 500

e E

Denomina-se radioatividade a atividade que certos átomos possuem em emitir radiações eletromagnéticas e partículas de seus núcleos instáveis com o propósito de adquirir estabi-lidade. Radiações nucleares naturais

Em 1896 o físico Antoine Henri becquerel, ao fazer pesquisa sobre os raios X, que havia sido recentemente descoberto por Röetgen, descobriu a possibilidade de um elemento químico emitir radiações naturalmente. Maria Sklodowska Curie, jovem física polonesa, ao pesquisar a radioatividade de um minério de urânio descobriu o polônio elemento com maior capacidade de emitir radiações, ela e seu marido Pierre Curie dedicaram sua vida ao estudo de tal fenômeno. Ernest Rutherford realizou em 1903 um experimento através no qual pode separar as radiações emitidas determinando a natureza delas. Material fluorescente γ β α Chumbo material radioativo α desviada para a placa negativa β desviada para a placa positiva γ não ocorre desvio

Emissões Alfa ( α ) Características: são partículas pesadas com carga elétrica positiva constituída de 2 prótons e de 2 nêutrons (como o núcleo de um átomo de Hélio. Velocidade: de 3000 até 30 000 Km/s (5% da velocidade da luz). Poder de Ionização: alto, a partícula alfa captura 2 elétrons do meio ambiente, transfor-mando-se em um átomo de hélio. 42α + 2e- → 42He

Poder de penetração: pequeno, são detidos por uma folha de papel ou pela camada de células mortas que reveste o corpo humano, podendo no máximo causar queimaduras.

Emissões Beta ( -1β0 )

Características: partículas leves, com carga elétrica negativa e massa desprezível (seme-lhante a elétrons). Velocidade: varia de 100 000 Km/s até 290 000 Km/s (95% da velocidade da luz). Poder de ionização: médio, como as partículas beta possuem carga elétrica menor que a das partículas alfa, a ionização que provoca é menor. Poder de penetração: médio, são detidas por uma chapa de chumbo de 2 mm, podem penetrar até 2 cm do corpo humano e causar sérios danos.

Emissões Gama ( γ )

Características: São radiações eletromagnéticas semelhantes aos raios X. Não possuem carga elétrica e não possuem massa. Velocidade: possuem velocidade igual à da luz, ou seja, aproximadamente 300 000 Km/s. Poder de ionização: pequeno, o poder de ionização depende quase que exclusivamente da carga elétrica; por isso, a radiação gama praticamente não forma íons. Poder de penetração: Alto, são detidas por placas de chumbo de pelo menos 5 cm. São mais penetrantes que os raios X. Atravessam o corpo humano e causam danos irreparáveis.

Leis da Radioatividade

A emissão de partículas do núcleo de um átomo instável, isto é, o decaimento radioativo, ocorre de acordo com algumas leis básicas, estabelecidas por Ernest Rutherford e pelo físico-químico Frederick Soddy. » Quando um átomo de determinado elemento químico emite uma partícula 42α ou uma partícula 0-1 β ele se transforma em um átomo de outro elemento químico. » Na radioatividade natural, a radiação 0

0γ nunca é emitida sozinha, mas sempre acom-panhando a emissão de uma partícula 4

2α e 0-1 β. » A intensidade da emissão de partículas é pro-porcional à quantidade de elemento radioativo presente. Soddy determinou exatamente o que ocorre com um átomo que se desintegra emitindo partícula α ou β e elaborou as leis da radioatividade.

75

42

00

Primeira Lei de Soddy

Quando um átomo emite uma partícula 42α

seu número atômico (Z) diminui de 2 unidades e seu número de massa (A) diminui de 4 unidades. ZXA → 42α + Z - 2Y

A – 4

Ex: 92U238 → 42α + 90Th234

Segunda Lei de Soddy

Quando um átomo emite uma partícula -1β0 seu número atômico (Z) aumenta de 1 unidade e seu número de massa (A) permanece constante. ZQA → -1β0 + Z + 1R

A Ex: 55Cs137 → -1β0 + 56Ba137

Hipótese de Fermi

» A partícula -1β0 é emitida quando um nêutron instável se desintegra convertendo-se em um próton. Ex: 0n

1 → 1P1 + -1β0 + 0γ0 + 0ν0

são eliminados do núcleo

» O próton fica no núcleo e, como a massa do próton é praticamente igual à massa do nêutron, a massa total do núcleo atômico não se altera. » A partícula -1β0 é expulsa do núcleo com radiação 0γ0 e uma outra partícula chamada neutrino (0ν0), de carga, elétrica igual a zero e massa desprezível. » O pósitron ou partícula beta positiva, +1β0 é na verdade uma antipartícula beta negativa -1β0 quando um pósitron e uma partícula beta se chocam, há extinção de matéria e liberação de energia na forma de radiação gama. Ex: 15P

30 → +1β0 + 14Si30 +1β0 + -1β0 → 0γ

Transmutação

Natural: através de emissões sucessivas alfa e beta os radioisótopos pesados sofrem trans-formações originando uma série de elementos intermediários, resultando como produto final um isótopo estável do chumbo. Artificial : obtida por bombardeamento de núcleos estáveis com partículas alfa, prótons, nêutrons, etc.

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Período de meia-vida

Denomina-se período de meia vida ou período de semi-desintegração ( P ou T1/2 ) o tempo necessário para que a metade dos núcleos radioativos se desintegre, ou seja, para que uma amostra radioativa se reduza a metade. P P P

mo mo/2 mo/4 mo/8 (massa inicial)

Curva de decaimento do radioisótopo oxigênio 15.

20 10 5 2,5 0 2 4 6 tempo (min)

No gráfico, uma amostra inicial de 20 mg de 8O

15 após 2 minutos, se reduz a 10 mg que , após 2 minutos se reduz a 5 mg e assim sucessi-vamente, logo, podemos concluir que a meia vida do isótopo 8O

15 é de 2 minutos, ou seja, cada 2 minutos a amostra se reduz à metade. A meia-vida não depende da quantidade inicial e também não é afetada por variações de pressão e temperatura, já que essas transformações envolvem um processo nuclear. As curvas de decaimento sempre apresentam o mesmo aspecto, mas os tempos de meia-vida podem variar de frações de segundo a bilhões de anos, como mostra a tabela abaixo:

Elemento Isótopo T1/2

polônio 214 0,001 s 218 3 min 210 138 dias

potássio 42 12,4 horas iodo 131 8 dias

cobalto 60 5,27 anos

urânio 235 710milhões de anos

238 4,5bilhões de anos

carbono 14 5730 anos

Aplicações da radioatividade Uma aplicação importante para o conceito de meia-vida é o método de datação baseado no isótopo 14 do carbono. Qualquer fóssil, animal ou vegetal, ou mesmo um objeto arqueológico que seja um subproduto de um ser vivo, como um pedaço de madeira ou um pedaço de pano, podem ter sua idade determinada com certa precisão por esse método. O carbono 14 forma-se naturalmente no ar atmosférico quando nêutrons dos raios cósmicos colidem com núcleos de nitrogênio: 7N

14 + 0n1 → 6C

14 + 1P1

O carbono 14 reage então com o oxigênio do ar formando gás carbônico radioativo, *CO2(g) Esse *CO2(g) radioativo é absorvido pelos vegetais por meio da fotossíntese e pelos animais por meio da alimentação composta por esses vegetais ou por animais que os ingeriram.’’. Assim a quantidade de carbono 14 nos tecidos vegetais e animais vivos é pratica-mente constante, pois, ao mesmo tempo em que o carbono é absorvido pela alimentação, ele também decai por emissão de partículas beta negativa. 6C

14 → -1β0 + 7N14

Quando o organismo morre, o 6C

14 deixa de ser reposto e a quantidade desse elemento no organismo começa a decrescer. Com base nesse fato e conhecendo o período de meia-vida do carbono 14 que é de aproximadamente 5730 anos. Os cientistas conseguem determinar a idade de um fóssil ou de um objeto a partir da relação entre a quantidade de 6C

14 restante e a quantidade que existe em uma espécie semelhante atual.

Aplicação na medicina Vários radioisótopos podem ser usados na medicina nuclear, com o auxílio da física médica, tanto no diagnóstico quanto no tratamento de doenças. Por exemplo:

Isótopo Radiação Usos 51Cr γ Determinação de volume

do sangue. 60Co β, γ Tratamento do câncer 24Na β, γ Detecção de obstrução no

sistema circulatório. 59Tc γ Imagem do cérebro,

tireóide, fígado, rins.

Fissão Nuclear

( A quebra do núcleo atômico )

Fissão Nuclear é a partição de um núcleo atômico pesado e instável provocada por um bombardeamento de nêutrons com velocidade moderada, originando 2 núcleos atômicos médios, ocorrendo liberação de 2 ou 3 nêutrons e uma quantidade muito grande de energia e de outros neutros, que poderão repetir o processo originando uma reação em cadeia.

92U235 + 10n → 38Sr94 + 54Xe139 + 3 10n + energia

A fissão nuclear tem como principais aplicações as bombas atômicas, como as que foram lançadas em Hiroshima e Nagasaki, e as atuais usinas nucleares, onde reatores nucleares usam a fissão controlada para fornecer calor para a água. A água, transformada em vapor move uma turbina, “gerando” energia elétrica.

Fusão Nuclear (União de núcleos atômicos)

Fusão Nuclear é a junção de dois ou mais núcleos leves originando um único núcleo e a liberação de uma quantidade colossal de energia.

Exemplo:

21H + 31H → 42He + 10n + energia

Atualmente existem pesquisas para o aproveitamento da energia liberada na fusão nuclear em reatores nucleares mais eficientes que os atuais, movidos por fissão. Entretanto os reatores de fusão nuclear ainda são um sonho. No estágio tecnológico atual.

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H21deutério

H13

trítioH2

4

hélio

10n

nêutron

Reações de Substituição

Troca de um átomo ou radical por

outro átomo ou radical

Halogenação: Substituição de alcanos ( Cl2 e Br2)

Nitração: (HNO3 ácido nítrico) Sulfonação: (H2SO4 = HOSO3H) OBS: carbonos terciários reagem mais rápida-mente que carbonos secundários e carbonos secundários mais rapidamente que carbonos primários. As reações orgânicas são em geral lentas e reversíveis. Substituição em aromáticos Halogenação

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Nitração: Sulfonação: Radicais Dirigentes nos Aromáticos

Quando um radical ou grupo funcional estiver ligado ao anel benzênico, estes dirigiram a substituição (radicais dirigentes). As posições 1,2; 1,3; 1,4 nos compostos aromáticos são chamadas respectivamente de orto, meta, para. Radicais Orto e Para dirigentes: Orientam a substituição para as posições orto e para. Os principais radicais orto-para-dirigentes são: -NH2, -OH, -OCH3, -CH3-CH2-CH3... F,Cl,Br,I. Ex: Grupo orto-para-dirigente Radicais Meta dirigentes: Orientam a substituição para a posição meta. Os principais radicais meta-dirigentes são: -NO2, -SO3H, -CHO, -COOH, -CN.

H3C Cl + NaOH H3C OH+ NaCl

+C

H

H

H

H + Cl2 LuzC

H

H

H

Cl HCl

metano clorometano

ác. clorídrico

+C

H

H

H

H + C

H

H

H

NO2

metano

HONO2 H2Oác.nítrico

nitrometanoágua

+C

H

H

H

H + C

H

H

H

SO3H

metano ác. metanossulfônico

HOSO3H H2Oác.sulfúrico água

+AlCl3

Cl

HCl+ Cl2

H

HO NO2+H2SO4

+ HOH

NO2

benzeno nitrobenzeno

HO SO3H+

benzeno

SO3H

ác.benzeno sulfônico-

OH

+ Cl2

OHCl2

OH

Cl2

+

+ HCl

HCl

+Cl2 + HCl

CO H

CO H

Cl2

Reações de Adição Consiste em adicionar compostos, átomos ou radicais. Ocorrendo a quebra da ligação dupla e tripla (ligações do tipo π) ligações mais fracas.

Hidrogenação catalítica

Essa reação ocorre entre os hidrocarbonetos alcenos, alcinos e dienos e o gás hidrogênio na presença de catalisadores metálicos apropri-ados, tais como Ni, Pt,Pd.

Regra de Markovnikov

O hidrogênio adiciona-se ao carbono que está mais hidrogenado. Reagentes H-X ( onde X = Cl; Br; I) e H2O.

Halogenação

eteno 1,2 dibromoetano

Adição de H-X (HCl,HBr,HI) etino cloroeteno

Reação de Hidratação

Essas reações consistem na adição de água (H2O ou HOH), na presença de catalisadores e em meio ácido.

eteno etanol

Reações de Oxidação

Combustão: São reações exotérmicas que uti-lizam como combustível os compostos orgânicos e como comburente o gás oxigênio presente no ar atmosférico. Combustão completa: Ocorre produção de gás carbônico e água como produtos finais. CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + calor Combustão incompleta: Em geral, ocorrem por deficiência de oxigênio, ocorrendo a formação de substâncias como o monóxido de carbono (CO), fuligem (C), CO2, etc. CH4 + O2 → C + 2H2O + calor Oxidação de Alcenos

Reação de Oxidação Branda

A oxidação Branda ocorre com hidrocarbonetos insaturados e o elemento oxigênio é obtido, ge-ralmente, a partir do permanganato de potássio (KMnO4) em meio neutro ou ligeiramente básico, diluído e a frio. Nessas condições o KMnO4 é o agente oxidante, denominado reativo de Baeyer.

Oxidação energética de alcenos

Os dois oxidantes mais utilizados na reação é o KMnO4 e o K2Cr2O7 em meio ácido e a quente.

alceno → ácido + cetona

2-metilbut-2-eno ác. etanóico propanona

Ozonólise de alcenos

A ozonólise utiliza ozônio (O3) na presença de água e zinco que evita que a água oxigenada formada oxide os aldeídos.

2-metilbut-2-eno etanal propanona Carbono primário e secundário: produz aldeído. Carbono terciário: produz cetona.

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C

H

H C

H

H + H H C

H

H

H

C

H

H

H

eteno etano

Ni

+Ni

H3C C

H

CH2 HCl H3C C

Cl

H

CH3

H2C CH2 + Br2 H2C CH2

Br Br

HC CH + HCl H2C CH

Cl

H2C CH2 + HOH H3C CH2

OH

+2 KMNO4 + H2OOH-

2KOH + MnO22 3 [O]violeta castanho

H3C CH CH2[O]/H2O

brandaH3C CH

OH

CH2

OH

alceno diálcool

[O]

energéticaCH3 C

O

OH

+H3C C

CH3

C

H

CH3 H3C CO

CH3

CH3 CO

HH3C C

CH3

C

H

CH3 H3C CO

CH3

+ O3 + + H2OH2O

Zn

Oxidação de álcoois etanol etanal ác. etanóico álcool primário → aldeído → ác. carboxílico

Oxidação de álcool secundário

Propan-2-ol propanona álcool secundário → cetona A oxidação de álcool terciário não ocorre. Por não apresentar hidrogênio ligado ao carbono do grupo funcional, esses álcoois não sofrem oxidação, mas apenas, combustão. Oxidação em aldeídos e Cetonas As reações de oxidação podem ser feitas utilizando agentes oxidantes, tais como KMnO4, K2Cr2O7, etc. Em laboratório, para diferenciar aldeídos de cetonas através de reações de oxidação, são usadas algumas misturas oxidantes que identificam o poder redutor dos aldeídos. Reativo de Tollens: solução aquosa amoni-acal de nitrato de prata (AgNO3/NH4OH). O poder redutor dos aldeídos é identificado pela formação de um espelho de prata, pelo depósito de prata metálica. Reativo de Fehling: solução aquosa de sulfato cúprico pentahidratado em meio básico e tartarato duplo de sódio e potássio. O poder redutor dos aldeídos é identificado pela formação de um precipitado laranja de Cu2O. Reativo de Benedict: solução aquosa de sulfato de cobre em meio básico e citrato de sódio. O poder redutor dos aldeídos é identificado pela formação de um precipitado laranja de Cu2O.

80

Desidratação de álcoois

Desidratação intramolecular: Nessa reação ocorre à saída de uma molécula de água de “dentro” de cada molécula de álcool. Nesse tipo de reação ocorre a saída do grupo OH, e do carbono vizinho sai o outro hidrogênio, originando um alceno e água. Desidratação intermolecular: Nessa reação ocorre a saída de uma molécula de água a partir de duas moléculas de álcool, que interagem pelos grupos OH devido a ligação de hidrogênio que ocorre.

Reação de Esterificação

A reação de esterificação ocorre quando um ácido reage com um álcool, produzindo éster e água, o processo inverso é denominado hidrólise.

etanol ác.acético acetato de etila

Reação de Saponificação

Os glicerídeos são triésteres formados a partir de três moléculas de ácidos graxos e uma molécula do triálcool glicerina (propanotriol).

C

OH

H3C

H

H[O]

-1+2 +3H2O

H3C CO

H

[O]H3C C

O

OH

[O][O]C

OH

H3C

H

CH3 H3C C

O

CH3 não reage

R CO

HR C

O

OH

[O]

[O]

R C

O

R não reage

aldeído ácido carboxílico

cetona

C

H

H

H

C

OH

H

HH2SO4 conc

170ºC

H C

H

C

H

H + H2O

etanoletileno

H3C CH2 OH

H3C CH2 OH ºC140

H2SO4 ConcH3C CH2 O CH2 CH3 + H2O

etanoléter dietílico

ácido + álcool éster+águaesterificação

hidrólise

H3C CO

OH

+ HO CH2 CH3 H3C CO

O CH2 CH3

+ HOH

glicerídeos

base forte

OC CH2

+CO

CO

CH

CH2

O

OC

O

OC

CO

O

CH2

CH

CH2

+ NaOH3

O-Na+

O-Na+

O-Na+

sais de ácidos carboxílicos (sabão)

OH

triálcoolglicerina

OH

OH

R1

R2

R3

R2

R1

R3

R1

R2

R3

hidrólise

esterificação

água

triésterestriálcoolácidos graxos

O

OHC CH2

+

HO

COH

O

COH

O

HO CH

CH2HO

O

OC

O

OC

CO

O

CH2

CH

CH2

+ H2O3R2

R1

R3

É o fenômeno caracterizado pela ocorrên-cia de duas ou mais substâncias diferentes, que apresentam a mesma fórmula molecu-lar, mas diferentes fórmu-las estruturais.

Isomeria Plana

Mesma fórmula molecular compostos diferentes A isomeria plana é dividida em cinco casos:

1) Isomeria plana de função

A diferença entre os isômeros está no grupo funcional

2) Isomeria plana de cadeia

A diferença entre os isômeros está no tipo de cadeia carbônica

Cadeia fechada e cadeia aberta

Cadeia ramificada e cadeia normal

Cadeia heterogênea e cadeia homogênea

3) Isomeria plana de posição A diferença entre os isômeros está na posição de um grupo funcional, de uma insaturação ou de um substituinte.

Diferente posição de um grupo funcional Propan-1-ol propan-2-ol

Diferente posição de uma insaturação

but-1-eno but-2-eno

Diferente posição de um substituinte

1,1-dimetilciclopropano 1,2-dimetilciclopropano

4) Compensação ou metameria

A diferença entre os isômeros está apenas na

posição de um heteroátomo.

5) Dinâmica ou tautomeria Esse tipo de isomeria ocorre quando dois compostos de mesma fórmula molecular e grupos funcionais diferentes coexistem em equilíbrio dinâmico no qual um deles está continuamente se transformando no outro e vice-versa.

Tautomeria aldo-enólica (enol ↔ aldeído)

Tautomeria ceto-enólica (enol ↔ cetona)

Prop-1-eno propanona 81

H3C O CH3 H3C CH2 OHmetoximetano etanol

C2H6O C2H6O

H3CC

O

CH3propanona

H3C CH2 CO

HpropanalC3H6OC3H6O

CH2

CH2

H2C

H2C CH CH3

ciclopropano

propeno

C3H6

C3H6

H3C CH

CH3

CH3

metilpropano

H3C CH2 CH2 CH3

butanoC4H10

C4H10

H3C N CH3

H H3C CH2 NH2

dimetilamina etilaminaC3H6 C3H6

H3C CH2 CH2 OH H3C CH CH3

OH

C3H8O C3H8O

H2C CH CH2 CH3 H3C CH CH CH3

C4H8 C4H8

CH2

C

H2C

H3C CH3

C

C

C

H CH3

CH3

H

H

HC5H10C5H10

C CH

H

OH

HC C

O

H

H

H

HC2H4O C2H4Oetenol etanal

H3C O CH2 CH2 CH3

H3C CH2 O CH2 CH3

metoxipropano

etoxietano

H3C C

OH

CH2H3C C C

O H

H

HC3H6O C3H6O

Isomeria Espacial A isomeria espacial, também chamada estereoisomeria, é um outro tipo de isomeria que pode ocorrer em compostos orgânicos, onde seus isômeros apresentam a mesma fórmula molecular, mas as ligações entre os átomos estão dispostas (orientadas) de maneira diferente no espaço. Existem dois tipos de isomeria espacial. » Isomeria geométrica » Isomeria óptica

Isomeria Geométrica ou Cis-Trans

Os isômeros cis e trans apresentam proprie-

dades físicas ligeiramente diferentes.

Isômero densidade PE Cis 1,282 ≡ 59

Trans 1,257 ≡ 48

Isomeria geométrica de cadeia acíclica » é necessário que os ligantes de cada carbonos sejam diferentes entre si, pois se forem iguais não haverá isomeria. Ex:

As moléculas acima representam um único composto. » Isomeria cis-trans é o que ocorre no ácido butenodióico.

Isomeria geométrica em Compostos de cadeia cíclica

A estrutura cíclica é “rígida”, logo para que haja isomeria geométrica basta que pelo menos dois átomos de carbono do ciclo possuam ligantes diferentes entre si e iguais aos de um outro átomo de carbono.

82

Traçando uma linha imaginária no sentido da ligação dos átomos de carbono que possuem ligantes diferentes, definimos os isômeros cis e trans. Considere por exemplo, o hidrocarboneto 1,2-dimetilciclopropano

cis-1,2-dimetilciclopentano trans-1,2-dimetilciclopentano OBS: Toda molécula cíclica que sofre isomeria trans é assimétrica (não tem plano de simetria).

cis-1,2-dibromociclopropano trans-1,2-dibromociclopropano

Isomeria óptica

A isomeria óptica estuda o comportamento das substâncias quando submetidas a um feixe de luz polarizada, que pode ser obtida a partir da luz natural (não polarizada). Esse fenômeno só ocorre quando a molécula é assimétrica, ou seja, quando não é possível dividi-la de modo que os dois lados resultantes dessa divisão fique iguais.

Moléculas com um carbono assimétrico Um modo de verificarmos se a molécula de determinado composto é assimétrica e, portanto, se possui atividade óptica, é observar se essa molécula possui átomo de carbono assimétrico. Átomos de carbono assimétrico, C*, é aquele que sofre hibridação sp3 e possui todos os 4 ligantes diferentes entre sí.

Ligantes do C* : etil ≠ metil ≠ n-propil ≠ hidrogênio

C CH

H3C

H

CH3

C CH

CH3

CH3

H

CIS TRANS

C CH

H

H

CH3

é igual aC CH

CH3

H

H

C CH

C

C

CH3OOH

OOH

C CC

H

C

H

OHH O OH

ácido cis butenodióicoácido maléico ácido fumárico

butenodióicoácido trans

H Br

Br H

H H

Br Br

H3C CH2 C

H

CH3

CH2 CH2 CH3

A presença de um carbono assimétrico (quiral) em uma molécula garante a existência de duas estruturas não sobreponíveis, as quais correspondem a duas substâncias denominadas isômeros ópticos, Esses isômeros têm a capacidade de desviar o plano da luz polarizada de mesmo ângulo, mas em sentidos opostos, e são denominados opticamente ativos. espelho A molécula assimétrica e seu isômero óptico não são sobreponíveis e por isso, são chamados de moléculas quirais. A palavra quiral vem de mão (em grego). Utilizando um polarímetro, verifica-se que ambos os isômeros provocam o mesmo desvio angular, mas em sentido opostos. O isômero que produz o desvio para a direita é denominado isômero dextrogiro (d), enquanto o outro, que provoca o desvio para a esquerda, é denominado isômero levogiro (L). Se misturarmos partes iguais de dois antípodas ópticos (dextrogiro e levogiro), obteremos uma mistura racêmica, que é opticamente inativa por compensação externa.

Regra de van’t Hoff Indica o número de isômeros opticamente ativos (IOA) e inativos ou racêmicos (IOI) IOA = 2n onde n é o número de carbonos assimétricos. IOI = 2n-1

O número de misturas racêmicas é sempre a metade do número de isômeros ópticos ativos.

O composto 3-metilpentan-2-ol possui 2 átomos de carbono assimétricos diferentes logo possuem 4 isômeros ópticos ativos e duas misturas racêmicas. Composto meso: Quando um composto apresenta 2 carbonos assimétricos iguais, ou seja apresentando os mesmos grupos ligantes. 2,3-dihidroxibutanodióico ácido tartárico

A Bioquímica estuda os processos químicos que ocorrem nos organismos vivos, animais e vegetais, os compostos bioquímicos e sua importância industrial. De modo simplificado, para efeito de estudo, dividimos os compostos bioquímicos em três classes principais: » Glicídios » Lipídios » Proteínas

Glicídios (Carboidratos)

Os Glicídios ou açucares também são cha-mados de carboidratos ou hidratos de carbonos. O nome hidrato de carbono é devido ao fato de que praticamente todos os compostos dessa classe obedecem à seguinte fórmula geral: Cx(H2O)y. Os hidratos de carbonos são usados pelos organismos vivos essencialmente na produção de energia. As plantas fabricam os hidratos de carbono por meio da reação de fotossíntese. Na qual, utilizando a clorofila para reter a energia luminosa, combinam água e gás carbônico para produzir glicose, C6H12O6. A reação de fotossíntese acima é simplificada. Na verdade a reação entre o gás carbônico e água não ocorre diretamente, mas desenvolve-se por meio de uma série de reações, com a participação de várias enzimas catalisadoras. A fotossíntese pode ser dividida em duas fases: uma que se processa em presença da luz, a etapa de claro, e outra que independe da luz, a etapa de escuro. Os compostos ou hidratos de carbono são compostos de função mista, poliálcool-aldeído ou poliálcool-cetona, ou qualquer outro que, ao sofrer hidrólise, se transforme num composto desse tipo. As fontes de carboidratos na alimentação são as massas, os pães e os alimentos ricos em amido (arroz, milho, batata).

Classificação de Glicídios

83

H3C C

OH

H

C CH2

H

CH3

CH3

C CO

HO

OH

H

C C

OH

H

O

OH

Oses ou monossacarídios

OsídiosHolosídios

Aldoses

Cetoses

Oligossacarídios

Polissacarídios

Dissacarídios

Trissacarídios

Glicídios

Heterosídios

6O2+C6H12O6H2O+6CO2luz e clorofila

6

OSES e OSÍDEOS

As oses são unidades básica de carboidratos não sofrem hidrólise (monossacarídeos). Os osídeos sofrem hidrólise (dissacarídeos, tri, polissacarídeos). Os carboidratos (glicídios) são compostos de função mista poliálcool ou poliálcool cetona. Glicose Frutose (C6H12O6) (C6H12O6) aldo-hexose ceto-hexose C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6 Sacarose água glicose frutose osídeo ose ose dissacarídeo monossacarídeo

Nomenclatura monossacarídeos (oses) 1º Prefixo “aldo” (função mista polialcool-aldeído). 2º Prefixo “ceto” (função mista poliálcool-cetona). 3º Indicar o número de carbonos. 3-C- Triose 4-C- Tetrose 5-C- Pentose 6-C- Hexose (separa-se por hífen) OBS: Série “D” direita (hidroxila à direita no penúltimo carbono). Série “L” esquerda (hidroxila a esquerda no penúltimo carbono). d-gliceraldeido L-gliceraldeido Aldotriose aldotriose cetopentose D-cetopentose

84

Nas oses ocorre um fenômeno muito importante de ciclização da molécula, o grupo aldeído ou cetona pode reagir com uma hidroxila da própria molécula, dando uma cadeia fechada ou cíclica. α-glicose β-glicose Quando α-glicose pura e β-glicose pura são colocadas em água, uma transforma-se na outra espontaneamente, essa transformação chama-se mutarrotação.

Oligossacarídeos e Polissacarídeos

Oligossacarídeos: Sofrem hidrólise produzindo um número pequeno de oses. Ex: sacarose, rafinose. C18H34O17 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6 + C6H12O6 Rafinose glicose frutose galactose

Trissacarídeo mono mono mono Osídeo ose ose ose Polissacarídeos: Sofrem hidrólise produzem um número muito grande de oses. Ex: amido, celulose. 1(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6 amido α-glicose 1(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6

celulose β-glicose

Sacarose: dissacarídeo formado pela conden-sação de uma molécula de glicose e uma molécula de frutose. É o açúcar comum obtido da cana de açúcar. Formula molecular C12H22O11 Amido: Polissacarídeo, formado pela conden-sação de 30 a 3000 moléculas de α-glicose. Reserva energética dos vegetais. Celulose: Polissacarídeo, formado pela conden-sação de 1200 a 12000 moléculas de β-glicose. Importante componente estrutural dos vegetais é o polissacarídeo mais abundante na natureza. Maltose: dissacarídeo (açúcar da cerveja) galactose + glicose. Lactose: dissacarídeo (açúcar do leite) glicose + glicose. Glicogênio: polissacarídeo (armazenamento de energia dos animais. Glicogênese: ocorre quando ingerirmos um alimento que é ingerido e produz glicose. A glicose obtida é transformada em glicogênio. Glicogenólise: Ocorre quando o nível de glicose diminui na corrente sanguínea.

H2C OH

C O

C H

C

HO

OHH

H2C OH

LIPÍDIOS

A palavra lipídio vem do grego lipos, que significa gordura. Os lipídios são altamente energéticos e pouco solúveis em água e se dissolvem em solventes orgânicos (como clorofórmio, éter e benzeno), por isso cons-tituem a maior forma de armazenamento de energia do organismo. O tecido adiposo (gorduroso) ajuda a manter os órgãos e nervos no lugar, protegendo-os contra choques e lesões traumáticas. A camada subcutânea de gordura isola o organismo, preservando o calor do corpo e mantendo a temperatura constante. Os lipídios ainda auxiliam no transporte e na absorção de vitaminas lipossolúveis (A, D e E). As fontes de lipídios na alimentação são óleos, azeites, margarina maionese, amendoim, chocolate, etc. Cerídeos São conhecidos como ceras e podem ser de origem animal ou vegetal. Os cerídeos são ésteres formados a partir de um ácido graxo superior e de um álcool graxo superior. Ácidos graxos: é todo ácido obtido a partir de óleos e gordura animais e vegetais. Os ácidos graxos são compostos monocarboxílicos, ou seja, que apresentam um único grupo –COOH na extremidade da cadeia. Os compostos que apresentam mais de 10 átomos de carbono são chamados de ácidos graxos superiores. Exemplo:

Ácido oléico ou ácido cis-9-octadecenóico (constitui 83% azeite de oliva)

Álcoois graxos: são alcoóis com mais de 8 átomos de carbono na cadeia, que geralmente é linear, compostos com mais de 16 átomos de carbono são denominados alcoóis graxos superiores. Os cerídeos são utilizados na fabricação de cosméticos, velas, sabões, graxa de sapato etc. Exemplo: palmitato de merissila encontrado nos favos de cera de abelha.

GLICERÍDEOS

Os glicerídeos são óleos ou gorduras e podem ser de origem animal ou vegetal. Os glicerídeos são triésteres formados a partir de três moléculas de ácidos graxos superiores (iguais ou diferentes) e uma molécula do triálcool glicerina (propanotriol).

Óleos: são derivados predominantemente de ácidos graxos insaturados e apresentam-se na fase líquida em condições ambientes. Gorduras: são derivados predominantemente de ácidos graxos saturados e apresentam-se na fase sólida em condições ambientes.

Hidrogenação

Como a insaturação é a única diferença química entre um óleo e uma gordura, é possível transformar óleos em gorduras pela adição catalítica de hidrogênio, que é o método que a indústria utiliza para fabricar margarina (gordura vegeta) a partir de óleos vegetais.

Saponificação As gorduras animais como os sebos de porco ou de boi são usadas na fabricação de sabão. Sabões são sais de ácido graxo obtido (junto com a glicerina) pela reação entre um glicerídeo e uma base forte (NaOH ou KOH).

O sabão é biodegradável, isto é, consumido e destruído por microorganismos existentes na água, que deste modo não fica poluída.

85

H3C CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CC C

H

C

H

CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CO

OH

H2 H2

H3C C CO

OHH214

+ HO CH2 C CH314

H2 29

H3C C CO

O CH2 C CH329

H2

H2

+ H2O

ácido palmíticoálcool merissílico palmitato de merissila

água

ácido graxo superior álcool graxo superior

R1

R2

R3

hidrólise

esterificação

água

triésterestriálcoolácidos graxos

O

OHC CH2

+

HO

COH

O

COH

O

HO CH

CH2HO

O

OC

O

OC

CO

O

CH2

CH

CH2

+ H2O3R2

R1

R3

C CH H

+ H2Ni (pó) C CH H

H H

óleo vegetal margarina

glicerídeos

base forte

OC CH2

+CO

CO

CH

CH2

O

OC

O

OC

CO

O

CH2

CH

CH2

+ NaOH3

O-Na+

O-Na+

O-Na+

sais de ácidos carboxílicos (sabão)

OH

triálcoolglicerina

OH

OH

R1

R2

R3

R2

R1

R3

Sabão e Detergentes

O uso de KOH no lugar do NaOH permite obter sabões moles que tem utilidade na fabricação de cremes para barbear. A glicerina ou (glicerol) é um subproduto da fabricação do sabão. Por esse motivo, toda fábrica de sabão vende também glicerina. Ela é adicionada aos cremes de beleza e sabonetes, pois é um umectante, isto é, mantém a umidade da pele. A água por si só não consegue remover certos tipos de sujeira, como, por exemplo, restos de óleo em um prato, isso acontece porque as moléculas de água são polares e as de óleo, apolares. O sabão exerce um papel importantíssimo na limpeza porque consegue, assim dizer, “jogar nos dois times”, no das substância polares e no das apolares. Os detergentes sintéticos atuam da mesma maneira, porém diferem dos sabões na estrutura da molécula, Os sabões são sais de ácido carboxílico de cadeia longa, e os detergentes sintéticos, na grande maioria, sais de ácidos sulfônicos de cadeia longa. Os sabões em pó são, na verdade, detergentes (sais de ácidos sulfônicos). Contêm também outras substâncias, como Na2SO4, Na2CO3 etc.

PROTEÍNAS As proteínas desempenham um papel estru-tural, ou seja, são responsáveis pelo desenvol-vimento da estrutura do organismo e são formadas pela união de α-aminoácidos. As fontes de proteínas na alimentação são carnes, peixes, ovos e leguminosas, como feijão e soja α-aminoácidos

Os α-aminoácidos (α indica que o grupo amina se encontra no carbono 2 contando a partir do grupo carboxila) são os monômeros que dão origem às proteínas, polímeros naturais.

86

Aminoácidos são compostos orgânicos de função mista: amina e ácido carboxílico. 2 ou α 1

Nomenclatura ácido (opcional) + localização do grupo amina

+amino + nome do ácido.

(ácido) α-aminoetanóico glicina

(ácido) α-aminopropanóico alanina α-amino-3-metilbutanóico valina Como o átomo de carbono 1 é sempre o que possui o grupo carboxila, é comum designar, alga,α; beta,β; gama,γ ;delta,δ ;epsílon,ε; etc. Assim, o α-amino valina, por exemplo, poderia ser chamado de α-amino- β-metilbutanóico.

Ligação peptídica:

É a ligação formada quando ocorre reação entre um ácido carboxílico e uma amina.

Considere, por exemplo, dois α-aminoácidos genéricos em que R e R’ são radicais quaisquer. As proteínas são compostos formados pela reação de polimerização (por condensação) de um número muito grande de α-aminoácidos, dando origem a mais de 100 ligações peptídicas. constituintes básicos dos músculos, do sangue, dos tecidos, da pele, hormônios e das enzimas que catalisam as reações que ocorrem no nosso organismo. As proteínas são constituídas pela interação de 20 aminoácidos, desses oito são essenciais ao organismo humano que não são capazes de sintetizá-los. Por isso, esses aminoácidos devem ser ingeridos durante o consumo de alimentos como ovos, carnes, etc.

CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2 CO

O-Na+

cadeia apolar

capaz de interagir com a gordura

extremidade polar

capaz de interagir com a água

CO

OH

CO

O-Na+

SO3HSO3

- Na+sabão

detergente

C

NH2

CO

OH

H2C C

NH2

O

OH

C

H

H3C

NH2

CO

OH

C

H

C

NH2

CO

OHH3C

CH3

H

R CH C

NH H

O

OH+ R' CH C

NH H

O

OH

H3O+

H3O+ R CH C

NH H

O

N

H

CH CO

OH

+ HOH

ligação peptídica (grupo amida)

POLÍMEROS

POLÍMERO DE ADIÇÃO

Os químicos na década de 30, através de reações de adição, unir várias moléculas de eteno(etileno) produzindo um composto de alta massa molecular, chamado de polímero. O reagente recebe o nome de monômero e a reação de polimerização. As palavras polímero e monômero vem do grego poli(muitas), mono(uma) e mero(partes).

Polietileno

Onde n varia de 2000 até 50000

O polietileno de cadeia reta origina material rígido, utilizado na fabricação de garrafas, brinquedos e outros objetos, enquanto o polietileno de cadeia ramificada produz um material macio e flexível, tais como sacos e embalagens.

Poliestireno

Polímero obtido pela adição sucessiva do vinil-benzeno (estireno). O poliestireno é usado na produção de objetos moldados, como pratos, copos, xícaras, seringas e objetos transparentes. Quando sofre expansão provocada por gases, origina o isopor.

Policloreto de vinila (PVC)

Aplicado em tubos para encanamento, isolantes elétricos, pisos plásticos, etc.

Polipropileno

O polipropileno é obtido pela polimerização do

propeno(propileno).

É utilizado em pára-choques de automóvel, peças moldadas, tapetes, etc.

Teflon

É o produto da polimerização do tetrafluoreteno ou tetrafluoretileno. Aplicado em revestimento de panelas e frigideiras, veda-rosca usado por encanadores.

Poliacetato de vinila (PVA)

Utilizado em tintas, gomas de mascar, adesivos.

Poliacrilonitrila

Borracha

A borracha em geral, tanto as naturais como as sintéticas são denominadas elastômeros (polímeros que possuem alta elastidade).

Borracha Natural ou poliisopreno

É obtido a partir do metilbut-1,3-dieno, conhecido como isopreno.

87

C CH

H

H

Hn

P,Tcatalisador

C

H

H

C

H

H netilenopolietileno

n P,Tcatalisador

n

C CHH

H

C CHH

H

estireno poliestireno

nP,T

catalisador

n

C CH

H

H

ClC C

H

H

H

Cl

monômeropolímero

cloreto de vinilapolicloreto de vinila

nP,T

catalisador

n

C CH

H

H

CH3

C C

H

H

H

CH3

monômeropolímero

propilenopolipropileno

n P,Tcatalisador

n

C C

F

F

F

F

monômero polímero

C CF

F

F

Ftetrafluoretileno

politetrafluoretileno teflon

nP,T

catalisador

n

C CH

H

H

O C

O

CH3

monômero

polímero

C CH

H

H

O C

O

CH3

acetato de vinilapoliacetato de vinila (PVA)

C CH

H

H

CN

polímeromonômero

C C

H

H

H

CNn

catalisadorP,Tn

cianeto de vinila acrilonitrila policianeto de vinila

poliacrilonitrila

catalisadorH2C C CH CH2

CH3

H2C C CH CH2

CH3

isopreno poliisopreno (borracha natural)

Vulcanização da borracha O látex obtido da seringueira é precipitado, dando origem a uma massa viscosa que é a borracha natural. Essa borracha é prensada com o auxílio de cilindros, originando lâminas moles de pequena resistência e elasticidade. Essa borracha se torna quebradiça em dias frios e extremamente gosmenta em dias quentes. O aquecimento dessa massa viscosa com enxofre produz um material bastante elástico que praticamente não se altera com pequena variações de temperatura. A esse processo foi dado o nome de vulcanização. Aplicação 70% utilizada para produção de pneus. A borracha natural também é utilizada para fabricação de luvas cirúrgicas, balões de aniversários, borrachas escolares, etc.

Borracha sintética

A borracha sintética pode ser obtida a partir do acetileno, C2H2(g), de acordo com as seguintes etapas. Dimerização do acetileno: duas moléculas de acetileno associam-se para forma o vinil acetileno. Reação do vinilacetileno com gás hidrogênio, produzindo o monômero but-1,3-dieno. O monômero que dá origem ao polibutadieno é o but-1,3-dieno. Reação de obtenção. Semelhante às da borracha natural quando vulcanizada, maior resistência à abrasão e menor recuperação elástica que a borracha natural. Mesma aplicação que a borracha natural, exceto quando é necessário maior elasticidade.

Polímero de Condensação

Formados a partir de um único monômero, através de uma reação de condensação, com eliminação de outra molécula, H2O, HCl, NH3. nC6H12O6 → (C5H10O5)n + nH2O α-glicose amido (polímero monômero de condensação) nC6H12O6 → (C5H10O5)n + nH2O β-glicose celulose (polímero

88 monômero de condensação

COPOLÍMEROS

Formados a partir de mais de um monômero, através de reação de adição ou de condensação. É o caso em que o polímero é obtido a partir de dois ou mais monômeros diferentes. Simbolicamente, podemos imaginar como uma corrente formada por elos diferentes.

Energias Químicas no Cotidiano

PETRÓLEO

Como se Formou o Petróleo

A teoria mais aceita é que tudo começou a milhares de anos, quando restos de animais e vegetais mortos se depositaram no fundo dos mares, nas vizinhanças de terra firme. Esses restos foram sendo lentamente cobertos por sedimentos (pó de calcário e areia) que com o passar dos anos, se transformaram em rocha, chamadas de rochas sedimentares (calcário e arenito). Abaixo da superfície, sob efeito da alta temperatura e da alta pressão aí, existentes, os restos orgânicos dos animais e vegetais sofreram, ao longo dos milhares de anos que se seguiram, transformações químicas bastante complicadas, formando o que hoje conhecemos como petróleo, um líquido viscoso e geralmente de coloração escura.

Composição do Petróleo

Constituído fundamentalmente por compostos que contém apenas carbono hidrogênio ou seja hidrocarbonetos, além dos hidrocarbonetos contém em pequenas quantidades, substâncias contendo nitrogênio, oxigênio e enxofre. Este último é a pior impureza existente no petróleo, estando presente na forma de substância simples (S8), de gás sulfídrico (H2S) e também na composição de substâncias orgânicas. O enxofre deve ser retirado dos combustíveis, pois é responsável pelo mau cheiro dos produtos na queíma, atrapalha o funcionamento do motor e faz com que o combustível fique corrosivo. É também um dos responsáveis pelo fenômeno da chuva ácida.

H C C C C H

HH

cat H C C C C H

H H H H

H C C C C H

H HCu2Cl2

NH4ClH C C H+H C C H

n

catH C C C C H

H H H H

C C C C

H2 H H H2

P,

H2C C

H

C

H

CH2 +n nH2C CH

eritreno(monômero)

estireno(monômero)

C C

H

H

H

C C

H

H

C

H

H

C

H

buna S(copolímero de adição) n

Destilação do Petróleo O processo de separação utilizado chama-se destilação fracionada e é executado com o auxílio de uma torre de fracionamento, uma coluna de aço inoxidável cheia de “obstáculos em seu interior. O petróleo aquecido é introduzido próximo à base da coluna, às moléculas menores (hidrocarbonetos com baixo ponto de ebulição) conseguem contornar esses “obstáculos” e chega ao topo da coluna. Moléculas maiores (de hidrocarbonetos com ponto de ebulição mais alto) não conseguem chegar ao topo, acumulando-se nos diversos níveis da coluna.

A destilação fracionada baseia-se na diferença de volatilidade entre os vários componentes do petróleo

Fração

Carbonos

Ebulição

Gases 1 a 4 Abaixo de 20

Éter de petróleo 5 a 6 20 a 60

Benzina 6 a 8 60 a 110

Gasolina 5 a 10 40 a 200

Querosene 12 a 18 175 a 235

Óleo diesel 12 a 20 250 a 400

Óleo lubrificante Acima de 20 300 a 500

Resíduos Acima de 20 ------

Craqueamento Catalítico

Para obter ao grande consumo de gasolina, as refinarias processam muito petróleo e, em conseqüência, sobra óleo. Não haveria algum meio de transformar esse excesso de óleo em

mais gasolina? A resposta é sim, bastando quebrar, uma molécula de óleo com 16 átomos de carbono em duas moléculas de 8, que correspondem à gasolina. Essa quebra é feita sob aquecimento (cerca de 500ºC) e utilizando um catalisador apropriado. É chamada de pirólise ou craqueamento catalítico.

Gasolina Aditivada

A gasolina aditivada, disponível em alguns poços, é uma gasolina comum acrescentada de aditivos detergentes dispersantes. Esses aditivos tem a finalidade a limpeza do sistema de alimentação de combustível, incluindo linha de combustível, bomba, injetores, válvulas, etc. Seu uso permite que o motor opere nas condições específicas pelo fabricante por mais tempo. A gasolina aditivada possui maior octanagem em relação a gasolina comum, possuindo melhor desempenho.

Octanagem

Uma gasolina é de baixa qualidade quando não espera a faísca da vela para explodir.Ela explode antes do momento adequado, reduzindo assim o rendimento do motor, que não funciona como deveria. A gasolina é uma mistura de hidrocarbonetos com um número de carbonos em torno de 8. A presença do heptano faz com que a gasolina seja ruim. Já o isooctano torna-a de ótima qualidade. A qualidade de uma gasolina é expressa através de um número chamado de octanagem ou índice de octanos. Ao heptano foi atribuído o valor (zero) e ao isoocatno 100. Há vários aditivos que aumentam a octanagem de uma gasolina, são chamados de antideto-nantes, pois evitam a explosão antes da faísca da vela. Um exemplo desses aditivos é o etanol, usado no Brasil com essa finalidade desde a década de 80.

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HidrocarbonetoHidrocarboneto

Hidrocarbonetomolécula grande Óleo molécula pequena

Gasolina

catalisador

Gás Natural

Denomina-se gás natural a mistura de gases aprisionada em bolsões no subsolo de algumas regiões, aparece junto com o petróleo, evidenciando a origem comum de ambos, ou seja, a partir de resto de antigos organismos marinhos. Embora a sua composição seja bastante variável do local onde é encontrado, o constituinte majoritário é sempre o metano (CH4). Outros compostos são etano (C2H6), propano (C3H8) e geralmente em quantidades menores, butano (C4H10), metilbutano (C4H10), dióxido de carbono (CO2), sulfeto de hidrogênio (H2S), nitrogênio (N2) e outros. A principal aplicação do gás natural é como combustível. Para as indústrias, ele apresenta algumas vantagens em relação ao carvão e ao óleo combustível; seu transporte é bem mais simples, é levado através de uma tubulação (gasoduto) até o local de utilização e sua combustão não deixa resíduos nos fornos e caldeiras. No Brasil vem sendo utilizado em alguns automóveis, tais como táxis e ônibus.

Hulha A hulha é uma variedade de carvão mineral que apresenta, aproximadamente, 80% em carbono e possui um grande interesse industrial. A destilação seca é o processo que permite que a hulha ao ser aquecida entre 1000ºC e 1300ºC, numa retorta e em presença de corrente de ar, obter três importantes frações: a fração gasosa, a líquida e a sólida. Fração gasosa: é usada como combustível doméstico e também na indústria. Fração liquida: formado por duas fases: águas amoniacais e alcatrão da hulha. Águas amoniacais; fase clara, menos densa que a água é rica em NH3, que é empregado na preparação de ácido nítrico (HNO3) e na produção de fertilizantes (agricultura). Alcatrão da hulha; fase escura e mais densa que a água, constitui-se na mais importante fonte natural de compostos aromáticos. Frações que se obtêm do alcatrão da hulha

1ª fração: óleo leve ( benzeno, tolueno, etc.) 2ª fração: óleo médio ( fenol, naftaleno, etc.) 3 fração: óleo pesado ( naftóis, cresóis, etc.) 4ª fração: óleo verde ( antraceno, fenantreno) 5ª fração: resíduo (piche) Fração sólida: Chamado carvão coque. Este carvão é utilizado na siderurgia para produção de ferro e aço e também na produção de gasolina sintética.

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Carvão Vegetal Carvão vegetal é uma substância de cor negra obtida pela carbonização da madeira ou lenha. É muito utilizado como combustível para aquecedores, lareiras, churrasqueiras e fogões a lenha.

Biomassa A biomassa é recurso natural renovável, enquanto que os combustíveis fósseis não se renovam a curto prazo. A biomassa é utilizada na produção de energia a partir de processos como a combustão de material orgânico produzida e acumulada em um ecossistema, porém nem toda a produção primária passa a incrementar a biomassa vegetal do ecossistema. Parte dessa energia acumulada é empregada pelo ecossistema para sua própria manutenção. Suas vantagens: baixo custo, é renovável, permite o reaproveitamento de resíduos e é menos poluente que outras formas de energias como aquela obtida a partir de combustíveis fósseis. A queima de biomassa provoca a liberação de dióxido de carbono na atmosfera, mas como este composto havia sido previamente absorvido pelas plantas que deram origem ao combustível, o balanço de emissões de CO2 é nulo. Um exemplo de biomassa é a palha do arroz que pode ser queimada para a produção de energia.

Biocombustíveis

Os biocombustíveis são apresentados como alternativas aos combustíveis fosseis, visto que são energias renováveis derivados de matérias agrícolas como plantas oleaginosas, biomassa florestal, cana-de-açúcar e outras matérias orgânicas. Existem vários tipos de biocombus-tíveis mas os principais biocombustiveis são: a biomassa, o bioetanol, o biodiesel e o biogás. Bioetanol: O bioetanol é a obtenção do etanol através da biomassa, para ser usado diretamente como combustível ou se juntar com os ésteres do óleo vegetal e formar um combustível, a esse processo se dá o nome de transesterificação. Biogás é um tipo de mistura gasosa de dióxido de carbono e metano produzida naturalmente em meio anaeróbico pela ação de bactérias em matérias orgânicas, que são fermentadas dentro de determinados limites de temperatura, teor de umidade e acidez. OBS: As energias são consideradas energias renováveis quando a sua produção ultrapassa o seu consumo.

Biodiesel Biodiesel é um combustível biodegradável derivado de fontes renováveis, Pode ser produ-zido a partir de gorduras animais ou de óleos vegetais, tais como mamona, dendê ( palma ), girassol, babaçu, amendoim, pinhão e soja, dentre outras. O biodiesel substitui total ou parcialmente o óleo diesel de petróleo em motores automotivos (de caminhões, tratores, camionetas, etc. Ou estacionários geradores de eletricidade, calor, etc. Pode ser usado puro ou misturado ao diesel em diversas proporções. A mistura de 2% de biodiesel ao diesel de petróleo é chamada de B2 e assim sucessi-vamente, até o biodiesel puro, denominado B100. Segundo a Lei nº 11.097, de 13 de janeiro de 2005, biodiesel é um “bicombustível derivado de biomassa renovável para uso em motores a combustão interna com ignição por compressão ou, conforme regulamento para geração de outro tipo de energia, que possa substituir parcial ou totalmente combustíveis de origem fóssil”. A transesterificação é o processo mais utili-zado atualmente para a produção de biodiesel. Consiste numa reação química dos óleos vegetais ou gorduras animais com o álcool comum (etanol) ou o metanol, estimulada por um catalisador, da qual também se extrai a glicerina, produto com aplicações diversas na indústria química. Além da glicerina, a cadeia produtiva do biodiesel gera uma série de outros co-produtos (torta, farelo etc.) que podem agregar valor e se constituir em outras fontes de renda importantes para os produ-tores. A transesterificação é uma reação química entre um éster (RCOOR’) e um álcool (R’’OH) da qual resulta um novo éster (RCOOR’’) e um álcool (R’OH).

onde R,R’ e R’’ são radicais orgânicos

Esta reação, origina-se um éster de ácido graxo e glicerol como subproduto. O processo inicia-se juntando o óleo vegetal com um álcool (metanol, etanol, propanol, butanol) e catalisadores (que podem ser ácidos, básicos ou enzimáticos) para acelerar a reação. Nesse processo, obtém-se um éster de ácido graxo (biodiesel) e glicerina como subproduto.

Água

A água em termos químicos também designa-se por: hidróxido de hidrogênio, monóxido de di-hidrogênio ou ainda protóxido de hidrogênio é uma substância que, nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (0°C; 1atm), encontra-se em seu ponto de fusão. Em condições ambientes (25 °C; 1 atm) encontra-se no estado líquido, visualmente incolor (em pequenas quan-tidades), inodora e insípida.

Função Biológica

A água possui muitas propriedades incomuns que são críticas para a vida: é um bom solvente e possui alta tensão superficial. Por ser uma substância estável na atmosfera, desempenha um papel importante como absorvente da radiação infravermelha, crucial no efeito estufa da atmosfera. A água também possui um calor específico peculiarmente alto que desempenha um grande papel na regulação do clima global. A água dissolve vários tipos de substâncias polares e iônicas, como vários sais e açúcares, facilitando na interação química entre as diferentes substâncias fora e dentro dos organismos vivos apesar disso, algumas subs-tâncias não se misturam bem com a água, incluindo óleos e outras, podendo ser classi-ficadas como insolúveis e, em alguns casos, hidrofóbicas. As membranas celulares, com-postas por lipídios e proteínas, levam vantagem das propriedades hidrofóbicas para controlar as interações entre os seus conteúdos e o meio externo.

Propriedades Físicas e Químicas

Uma característica incomum da água é a sua dilatação anômala. Ela se contrai com a queda de temperatura, mas a partir de 4°C começa a se expandir, voltando a se contrair após sua solidificação. Isso explica porque a água congela primeiro na superfície, pois a água que atinge a temperatura de 0°C se torna menos densa que a água a 4°C, consequentemente ficando na superfície. Esse fenômeno também é importante para a manutenção da vida nas águas frias, pois faz com que a água a 4°C fique no fundo e mantenha mais aquecidas as criaturas que ali vivem. Cerca de dois terços da superfície da Terra está coberta por água, 97,2% dos quais contêm os cinco oceanos. O aglomerado de gelo do Antártico contém cerca de 90% de toda a água potável existente no planeta.

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R CO

O R'+ R'' OH R C

O

O R''

R' OH+

Relações de Química com as Tecnologias a Sociedade e o Meio Ambiente

QUÍMICA NO COTIANO

Desde muitos séculos se sabe que muitos materiais podem emitir luz quando excitados. Isto ocorre quando os elétrons dos átomos absorvem energia e passam para níveis mais altos. Quando os elétrons voltam para os níveis mais baixos, liberam a diferença de energia. E esta liberação pode ocorrer na forma de emissão de luz. Este fenômeno é usado, por exemplo, na confecção dos fogos de artifício. Quando os fabricantes desejam produzir fogos de artifício coloridos, misturam à pólvora compostos de certos elementos químicos apro-priados, utilizam sais de diferentes metais na mistura explosiva (pólvora) para que, quando detonados, produzam cores diferentes. Para se obter a cor amarela, por exemplo, adicionam sódio (Na), para conseguir o vermelho-carmim, colocam estrôncio (Sr). Quando querem o azul-esverdeado, utilizam cobre (Cu). Na hora em que a pólvora explode, a energia produzida excita os elétrons desses átomos, ou seja, os elétrons "saltam" de níveis de menor energia (mais próximos do núcleo) para níveis de maior energia (mais distantes). Quando retornam aos níveis de menor energia, liberam a energia, na forma de luz colorida. As diferentes cores são observadas quando os elétrons dos íons metálicos retornam para níveis menores de energia (mais internos), emitindo radiações com a coloração característica de cada "salto" energético (diferentes comprimentos de onda). Lembre-se do que acontece na sua cozinha, quando a água com sal do arroz escorre na panela e atinge a chama azul do fogo. Aparece uma coloração amarela bem forte. O sal de cozinha é o cloreto de sódio, e a cor característica do sódio é amarela. Os luminosos de neônio (Ne) e as lâmpadas de vapor de sódio ou mercúrio (Hg), utilizadas em iluminação pública, são dispositivos baseados em tubos de raios catódicos. Estes tubos são ampolas de vidro com um gás no seu interior, a baixa pressão, e que possuem extremidades metálicas onde se aplica uma diferença de potencial elétrico. Eles são semelhantes aos tubos de imagem dos televisores. Nestes, há uma substância no estado gasoso, cujos elétrons são excitados por ação da corrente elétrica. Quando esses elétrons retornam, há a emissão e luz. Nos luminosos de gás neônio, a luz emitida é vermelha, e nas lâmpadas de vapor de sódio é amarela.

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Reações químicas utilizam a energia dos alimentos para excitar elétrons de alguns átomos. Quando os elétrons voltam ao estado fundamental, há emissão de luz. Esse fenômeno é chamado de bioluminescência. O caso mais conhecido de bioluminescência é o dos vaga-lumes (ou pirilampos). Há evidências de que eles utilizam os sinais luminosos para se comuni-carem com os parceiros do sexo oposto. Alguns materiais, quando absorvem radiação, emitem de volta luz visível. Esse fenômeno é chamado generi-camente de luminescência. Quando a emissão ocorre imediatamente após a incidência da radiação, o fenômeno é chamado de fluorescência. Se, por outro lado, a emissão demorar alguns segundos ou até mesmo algumas horas, chamamos de fosforescência. Portanto as lâmpadas são fluorescentes e os interruptores de luz são fosforescentes. Podemos notar que a química está mesmo presente em tudo, desde a fabricação de fogos de artifício, até a comunicação entre os insetos. Estes fenômenos aparentemente são bem diferentes, mas, na realidade, utilizam as mesmas propriedades básicas da matéria como a espectroscopia, estrutura atômica, etc.

Química na agricultura

O solo agrícola tem profundidade em torno de 20 cm a 40 cm e é constituído de uma mistura complexa de matéria orgânica (vegetais e húmus) e de minerais proveniente da desagregação de rochas, como areias grossa ou finas, argila, calcário e óxido de ferro. O húmus é o produto de decomposição parcial de restos de vegetais e animais e é importante como fonte de matéria orgânica para a nutrição vegetal além de possui alta capacidade de reter a água. O primeiro fertilizante utilizado provavelmente foi o estrume, pois somente no século XVII que ficou constatado os benefícios do uso do salitre (NaNO3) nitrato de sódio e do nitrato de potássio (KNO3), o que difundiu a utilização de nitrato como fertili-zantes. Na primeira metade do século XIX, a agricultura científica identificou o desempenho dos nutrientes, nitrogênio, fósforo e potássio (NPK) no desenvolvimento dos vegetais considerados atual-mente como macronutrientes. Macronutrientes: são os nutrientes de que as plantas necessitam em maiores quantidades para se desenvolver plenamente. Podem ser primários: nitro-gênio, fósforo e potássio; ou secundários: magnésio, cálcio e enxofre. Além dos macronutrientes as plantas necessitam em menor quantidades dos Micronutrientes para se desenvolver plenamente: ferro, manganês, cloro, cobre, boro, molibdênio, cobalto e níquel. Entretanto, é preciso muito cuidado na aplicação dos micronutrientes pelo fato de as plantas as exigiram em quantidades mínimas. No entanto, a deficiência de nutrientes pode compro-meter o rendimento da lavoura.

Poluição por fertilizantes

Usados em grandes quantidades para aumentar as colheitas, os fertilizantes que contêm principal-mente os íons nitrato, NO3

1-, nitrito, NO2-1, fosfato-

monoácido HPO42- e fosfato diácido,H2PO4

-1(muito solúveis) são arrastados pela irrigação e pelas chuvas para os lençóis subterrâneos, lagos e rios. Quando esses íons alcançam as águas de lagos, rios e represas passam a nutrir a população microscopia de algas que constituem o chamado fitoplancto. Bem nutrida, essa população de algas se reproduz numa velocidade acima do normal. Muitas vezes, os nutrientes também favorecem a multiplicação de algas macroscópicas, que formam um tapete cobrindo a superfície, isolando a água do oxigênio do ar, o que diminui as chances de preservação da vida no sistema aquático. Além disso, quando as algas morrem, produzem grandes quantidades de detritos que são decompostos por microorganismos aeróbicos, ou seja, utilizam as reservas de oxigênio da água para realizar seu trabalho. Isso provoca a morte das plantas aquáticas e de peixes num processo que vai se agravando até atingir todo o ecossistema. A esse fenômeno é dado o nome de eutrofização.

Química na Saúde

Desde a mais remota antiguidade, o homem primitivo procurou alívio para suas dores e enfermidades em extratos vegetais, poções, etc. Com as descobertas de muitos medicamentos, a incidência de epidemias pelo mundo diminuiu bastante. No entanto, em muitos países várias doenças consideradas “antigas” persistem em forma endêmica, epidemia ocorre quando a doença surge e rapidamente atinge um número muito grande de pessoas; endemia, quando a doença persiste por longo tempo num lugar, mas atingindo um número menor de pessoas. No Brasil temos muitos exemplos de situações endêmicas. Podendo citar como exemplo a Febre amarela: causada por um vírus, transmitido pelo Aedes aegypti (existe vacina). Passando agora falar em medicamentos, podemos dizer que droga é qualquer substância que, por sua natureza química, altera a estrutura ou o funcionamento de um organismo vivo. Além disso, devemos lembrar que um determinado composto químico pode ser remédio ou veneno, dependendo da dose utilizada. Dentre os medicamentos mais comuns podemos citar: Antiácidos: Produtos que combatem a hiper-acidez estomacal(azia). Eles contêm substâncias de caráter básico como o bicarbonato de sódio NaHCO3, o hidróxido de magnésio, Mg(OH)2 etc. capaz de neutralizar o excesso de ácido clorídrico do suco gástrico.

Analgésicos e Antitérmicos: Os analgésicos aliviam a dor, e os antitérmicos diminuem a febre. Unindo essas duas características, temos os medica-mentos mais vendidos no mundo a aspirina, que corresponde quimicamente ao ácido acetilsalicílico (AAS). Em estado puro, um pó cristalino branco ou cristais incolores, pouco solúvel na água, solúvel no álcool e no éter. Medicamentos contra infecções:Quando uma pessoa é vítima de uma infeccção, isso significa que os microorganismos que a invadiram estão se multiplicando mais depressa do que o tempo que as células brancas do sangue levam para devorá-los. E significa também que as toxinas produzidas por esses microorganismos aumentam mais depressa do que o tempo que os anticorpos (proteínas do organismo) gastam para neutralizá-las. No início do século XX, as infecçõess eram as maiores causadoras de mortes. Atualmente, porém, a maior parte das infecções pode ser controlada. Um dos primeiros medicamentos de grande sucesso no combate às infecções foram as SULFAS, como por exemplo, a sulfanilamida, a sulfadiazina, etc. Posteriormente surgiu os ANTIBIÓTICOS, que são compostos químicos produzidos por microorganis-mos e que conseguem retardar o crescimento ou mesmo matar outros microorganismos. Como exemplo, podemos citar o caso da primeira penicilina (penicilina G). As penicilinas são usadas no combate à pneunomia, à furunculose, às infecções urinárias, à sífilis, etc. Anestésicos: Anestésicos são medicamentos que causam a perda da sensação de dor. O óxido nitroso (N2O), chamado de “gás hilariante” e o éter comum (C2H5-O-C2H5) já foi utilizado como anestésicos na época que o tratamento era feita a sangue frio ou seja o paciente aguentava toda a dor acarretada pela intervenção. Posteriormente foram descobertos outros anestésicos, mais poderosos e com menos efeitos colaterais. Como por exemplo, o clorofórmio (CHCl3), o ciclopropano, o metoxiflurano (CH3-O-CF2-CHCl2) o halonato (CHClBr-CF3), etc. São conhecidos também os chamados anestésicos locais,como, por exemplo, a novocaína (cloridrato de procaína) e a benzocaína. Atualmente, o número de medicamentos é muito grande, e a maiorias deles é vendida livremente em farmácias e drogarias. Isso leva muitas pessoas a criarem o hábito da automedicação, o que é muito perigoso.

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COOH

O C

O

CH3

ácido acetilsalicílico

H2N SO2 NH2

sulfanilamida

H2N SO2 NH CN

Nsulfadiazina

H2N C O

O

CH2 NC2H5

C2H5

Cl-

novocaina

H2N C O

O

CH2 CH3

Benzocaína

BIOTECNOLOGIA

Biotecnologia é o conjunto de técnicas e processos que utilizam organismos vivos na fabricação de produtos de importância agrícola, industrial, farma-cêutica, e também em serviços de utilidade pública, como tratamento de águas. A biotecnologia é uma área multidisciplinar que engloba setores da Bioquímica, da Genética, da Microbiologia, da Biologia Molecular, da Farma-cologia, etc. Ela se desenvolve a passos largos e causará, sem dúvida, um grande impacto econô-mico num futuro próximo. Alguns exemplos da Biotecnologia clássica são: a) as fermentações que visam a fabricação de: - produtos alimentícios, como bebidas, iogurtes, pães, queijo, etc. - produtos químicos: como etanol, acetona, etc. - produtos farmacêuticos, como antibióticos, vita-minas, etc. - enzimas: que são catalisadores biológicos, muitos dos quais usados nas indústrias de alimentos, de medicamentos, de detergentes, etc. b) Fabricação de vacinas: usadas na prevenção de doenças, como o sarampo, coqueluche, paralisia infantil, etc. c) Fabricação de soro: usados no tratamento de pacientes atacados pela raiva, por picadas de cobras, etc. d) O uso de biodigestores: que provocam a fermentação de resíduos, vegetais e de fezes de animais, produzindo o biogás (mistura de CH4 e CO2), que é usado como combustível. Ainda dentro dos processos da Biotecnologia clássica podemos citar a seleção e o cruzamento de animais e vegetais. Assim como é possível colocar uma floresta dentro do tubo de ensaio para produzir um determinado produto químico capaz de combater o câncer como é o caso do taxol encontrada em árvores raras. No entanto, o maior avanço no campo da Biotecnologia ocorreu na década de 1970 com o advento da Engenharia genética. Que entre outras técnicas, possibilitou a produção da insulina humana. (Insulina é um hormônio produzido no pâncreas que controla o metabolismo do açúcar no corpo humano; sua falta acarreta o tipo comum de diabete). Hoje é extraída do Pâncreas do boi ou do porco, a preços elevados.

Poluição e Tratamento das águas A água potável é a que pode ser consumida pelas pessoas, sem pôr em risco sua saúde, e que apresenta certas características físicas, químicas e bacteriológicas que são padronizadas nas Estações de Tratamento (ETAs). A água que evapora para a atmosfera proveniente de oceanos, lagos, rios etc. entra em contato com os gases poluentes produzidos pelos veículos de transporte e pelas indústrias como os óxidos de enxofre e nitrogênio. Quando essa água precipita ela reage com compostos tóxicos, dando origem às chuvas ácidas. que vão contaminar as águas destinadas às ETAs.

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A água proveniente de precipitações, ao atravessar a atmosfera, arrasta compostos químicos tóxicos e matéria orgânica das mais diversas origens, poluindo as reservas subterrâneas. Muitas vezes, as águas de rios e represas destinada às ETAs recebem direta-mente resíduos domésticos, que são recolhidos por sistemas de esgotos oficiais ou clandestinos, causan-do turvação e contaminação da água. Diante de todos esses fatores antes de ser distribuída para as residên-cias, a água precisa passar por uma série de tratamen-tos para melhor seu aspecto e eliminar os tipos mais comuns de contaminantes.

Coagulação ou floculação: Muitas das impurezas contidas na água ficam dispersas uniformemente não sofrendo sedimentação pela ação da gravidade, esse fenômeno pode ser explicado pelo fato de essas partículas possuírem a mesma carga elétrica e, portanto sofrem repulsão mutua impedindo que se choquem e formem aglomerados de dimensões maiores que poderiam precipitar naturalmente. Para resolver o problema coloca-se coagulantes químicos que neutralizam a carga elétrica das partículas pro-movendo a colisão entre elas. O coagulante mais utilizado no Brasil é o sulfato de alumínio Al2(SO4)3

que é adicionado à água com óxido de cálcio CaO. 1CaO(S) + 1H2O(L) → 1Ca(OH)2(aq)

Al2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 → 2Al(OH)3 + 3CaSO4 As reações acima promovem o aglutinação das partículas em suspensão ou dispersão coloidal, facilitando sua deposição sobre a forma de flóculos. Sedimentação ou decantação: A água contendo os flóculos de impurezas segue diretamente para os decantadores ou tanques de sedimetação. Ficando cerca de quatro horas, tempo suficiente para que os flóculos, lama, e microorganismos se sedimentem, um vez que apresentam densidade maior que a água. Filtração em areia e cascalho: A água isenta praticamente de flóculos passa por filtros constituídos de uma camada de areia, geralmente 75 cm de altura, depositada sob uma camada de cascalho, com cerca de 30 cm de altura, que por sua vez encontra-se sob uma base de tijolos especiais dotados de orifícios drenantes. Após a água é levada a grandes reservatórios para o tratamento final com cloro para matar as bactérias. Arejamento da água: O arejamento da água tem por objetivo introduzir gás oxigênio que atua removendo o gosto ruim e o cheiro desagradável. Neste processo a água é geralmente pulverizada ou projetadas por fios através do ar.

ÁGUAS RESIDUAIS (ESGOTOS)

Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) que, no Brasil, se designa oficialmente também por Estação de Tratamento de Efluentes (ETE), são estações que tratam as águas residuais de origem doméstica ou industrial, comumente chamadas de esgotos sanitários ou despejos industriais , para depois serem escoadas para o mar ou rio com um nível de poluição aceitável (ou então, serem "reutilizadas" para usos domésticos). Numa ETAR as águas residuais passam por vários processos de tratamento com o objectivo de separar ou diminuir a quantidade da matéria poluente da água.

Fases do tratamento

Tratamento Preliminar: O esgoto é sujeito aos processos de separação dos sólidos mais grosseiros tais como a gradagem (no Brasil, chamado de gradeamento) que pode ser composto por grades grosseiras, grades finas ou peneiras rotativas, o desarenamento nas caixas de areia e o desengor-duramento nas chamadas caixas de gordura ou em pré-decantadores. Nesta fase, o esgoto é, desta forma, preparado para as fases de tratamento subsequentes, podendo ser sujeito a um pré-arejamento dos poluentes. Tratamento Primário: Apesar do esgoto apresentar um aspecto ligeiramente mais razoável após a fase do tratamento preliminar, possui ainda praticamente inalteradas as suas características poluidoras. Segue-se, pois, o tratamento propria-mente dito. onde a matéria poluente é separada da água por sedimentação Este processo exclusiva-mente de ação física pode, em alguns casos, ser ajudado pela adição de agentes químicos que através de uma floculação possibilitam a obtenção de flocos de matéria poluente de maiores dimensões e assim mais facilmente decantáveis. Após o tratamento primário, a matéria poluente que permanece na água é de reduzidas dimensões, normalmente constituída por colóides, não sendo por isso passível de ser removida por processos exclusivamente físico-químicos. A eficiência de um tratamento primário pode chegar a 60% ou mais dependendo do tipo de tratamento e da operação da ETE. Tratamento Secundário: constitui num processo biológico, do tipo iodo ativado ou do tipo filtro biológico, onde a matéria orgânica (poluente) é consumida por microorganismos nos chamados reatores biológicos. Estes reatores são normal-mente constituídos por tanques com grande quantidade de microorganismos aeróbios, havendo por isso a necessidade de promover o seu arejamento. O esgoto saído do reator biológico contem uma grande quantidade de microor-ganismos, sendo muito reduzida a matéria orgânica remanescente. A eficiência de um tratamento secundário pode chegar a 95% ou mais dependendo da operação da ETE. Os microorganismos sofrem posteriormente um processo de sedimentação.

sedimentadores (decantadores) secundários. Fina-lizado o tratamento secundário, as águas residuais tratadas apresentam um reduzido nível de poluição por matéria orgânica, podendo na maioria dos casos, serem despejadas no meio ambiente receptor. Tratamento Terciário: Antes do lançamento final no corpo receptor, é necessário pro-ceder à desin-fecção das águas residuais tratadas para a remoção dos organismos patogênicos ou, em casos especiais, à remoção de determinados nutrientes, como o nitrogênio (azoto) e o fósforo, que podem potenciar, isoladamente ou em conjunto, a eutrofização das águas receptoras. Remoção de Nutrientes: Águas residuárias podem conter altos níveis de nutrientes como nitrogênio e fósforo. A emissão em excesso destes pode levar ao acúmulo de nutrientes, fenômeno chamado de eutrofização, que encoraja o crescimento excessivo (chamado bloom) de algas e cianobactérias (algas azuis). A maior parte destas algas acaba morrendo, porém a decomposição das mesmas por bactérias remove oxigênio da água e a maioria dos peixes morrem. Além disso, algumas espécies de algas produzem toxinas que contaminam as fontes de água potável (as chamadas cianotoxinas). processos para remoção de nitrogênio e fósforo A Desnitrificação requer condições anóxicas (ausência de oxigênio) para que as comunidades biológicas apropriadas se formem. A desnitrifi-cação é facilitada por um grande número de bactérias. Métodos de filtragem em areia, lagoa de polimento, etc. pode reduzir a quantidade de nitrogênio. O sistema de lodo ativado, se bem projetado, também pode reduzir significante parte do nitrogênio. A Remoção de fósforo, que pode ser feita por precipitação química, geralmente com sais de ferro cloreto férrico ou alumínio sulfato de alumínio). O lodo químico resultante é difícil de tratar e o uso dos produtos químicos torna-se caro. Apesar disso, a remoção química de fósforo requer equipamentos muito menores que os usados por remoção biológica. Desinfecção: A desinfecção das águas residuais tra-tadas objetiva a remoção dos organismos pato-gênicos. O método de cloração também tem contri-buído significativamente na redução de odores em estações de tratamento de esgoto. Revelou-se entre os processos artificiais o de menor custo e de elevado grau de eficiência em relação a outros processos como a ozonização que é bastante dispendiosa e a radiação ultra-violeta que não é aplicável a qualquer situação. Neutralização: Utiliza produtos de caráter básico ou ácido, como cal, CaO, carbonato de sódio, Na2CO3, hidróxido de ´sodio, NaOH, e dolomita, CaMg(CO3)2 ácido sulfúrico, H2SO4, para neutraliar a água, que pod estar levemente ácida ou alcalina, A água é considerada neutra quando possui a 25ºC um índice de acidez (PH) igua a 7. Antes da água ser devolvida para o meio ambiente deve ser submetida a uma desinfecção, por meio de cloração, a fim de perder a cor e as bactérias causadoras de doenças.

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OBTENÇÃO OU PRODUÇÃO DE

SUBSTÂNCIAS QUÍMICA

Cloro O cloro é obtido principalmente a partir do cloreto de sódio, NaCl, em solução aquosa através de um proceso denominado eletrólise.

Principais aplicações

- Um processo de purificação de águas ampla-mente utilizado é a cloração. O agente é o ácido hipocloroso , HClO , que se produz dissolvendo cloro na água e regulando o pH. - Outra aplicação que vem ampliando sobremaneira os níveis de qualidade de vida das populações que usufruem deste processo, é a aplicação de cloro em estações de tratamento de esgoto. - Na produção de papel se emprega cloro no branqueamento da polpa, apesar de estar sendo substituído pelo díoxido de cloro, ClO2. - Uma grande parte de cloro é empregada na produção de cloreto de vinila, composto orgânico usado como matéria-prima para a obtenção de policloreto de vinila, conhecido como PVC. - Também é utilizado na síntese de numerosos compostos orgânicos e inorgânicos como, por exemplo, o tetracloreto de carbono (CCl4), o clorofórmio (CHCl3) e diferentes halogenetos metálicos. - Preparação de cloreto de hidrogênio puro, que pode ser obtido por síntese direta: H2 + Cl2 → 2HCl - O cloro é usado como desinfetante (no tratamento de água, na desinfecção de verduras).

Hidróxido de Sódio O hidróxido de sódio (NaOH), é uma base forte devido a seu baixo custo. No comércio é vendida com o nome de soda cáustica. É um sólido branco que ataca a pele, o vidro e alguns metais (Al, Zn). Por sua grande afinidade com a água (higroscó-pico), absorve o vapor de água do ar. O NaOH é obtido por eletrólise do NaCl(aq). Utilizado na preparação de sabões e detergentes, na refinação de petróleo nas indústrias de papel e têxtil.

Ácido Sulfúrico

O ácido sulfúrico, H2SO4, é um ácido mineral forte, e solúvel na água em qualquer concentração. O ácido sulfúrico tem várias aplicações industriais e é produzido em grande quantidade. Obtenção do SO2: Pode ser feita por queima do enxofre, naturalmente livre na natureza, de sulfe-tos metálicos, como a pirita, FeS2.

S(S) + O2(g) → SO2(g) ∆H < 0 (exotérmica) 4FeS2(S) + 11O2(g) → 8 SO2(g) + 2FeO3(g)

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- Oxidação do SO2: Essa etapa é mais difícil do processo, já que o rendimento em SO3 é baixo:

SO2(S) + O2(g) ↔ SO3(g) ∆H < 0 (exotérmica)

O SO3 em contato com água ou H2SO4 em solução completará a síntese: SO3 + H2O → H2SO4

Principais Usos: O ácido sulfúrico é uma fonte barata de íons H+. Tem largo emprego em obtenção de ácidos voláteis, através de dupla troca. 2NaCl + H2SO4 → 2HCl + Na2SO4 (obtenção de HCl) CaF2 + H2SO4 → 2HF + CaSO4 (obtenção de HF) É utilizado na fabricação de fertilizantes, na indústria petrolífera (para retirada de algumas impurezas), na produção de baterias, tintas, plásticos, detergentes, explosivos, entre inúmeras outras utilizações. Sendo utilizado como desidratante eficaz. Assim, a obtenção da nitroglicerina pode ser favorecida pela extração de água pelo ácido sulfúrico.

Amônia

Amoníaco, gás amoníaco ou amônia é um com-posto químico cuja molécula é constituída por um átomo de Nitrogênio e três átomos de hidrogénio de formula molecular NH3. A molécula não é plana, apresenta geometria piramidal. Esta geometria ocorre devido à formação de orbitais híbridos sp³. Em solução aquosa se comporta como uma base transformando-se num íon amônio, NH4

+, com um átomo de hidrogênio em cada vértice do tetraédro: Obtenção: O processo de Haber (também conhecido como Processo Haber-Bosch) é uma reação entre nitrogênio e hidrogênio para produzir amoníaco. Esta reação é catalisada com o ferro, sob as condições de 250 atm de pressão e uma temperatura de 450ºC. N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g) + energia Aplicações: Matéria-prima na preparação de fertili-zantes que fornecem o nitrogênio necessário ao crescimetno ds plantas. Atualmente, a amônia tem sido usada diretamete como fertilizantes.

Ácido Nítrico

Tem a fórmula molecular HNO3, é um ácido de elevado grau de ionização e volátil à temperatura ambiente. É produzido industrialmente pelo processo Ostwald. A amônia é aquecida com um catalisador (platina) para a formação do óxido nítrico (NO), que é oxidado para produzir dióxido de nitrogênio (NO2), que reage com a água produzida anteriormente originando finalmente o ácido nítrico:

4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O 2 NO + O2 → 2 NO2 4 NO2 + O2 + 2 H2O → 4 HNO3(aq)

O nitrogênio fixado na amônia e ácido nítrico foi a chave para o desenvolvimento da produção de fertilizantes e explosivos. As fontes que originaram a utilização do nitrogênio para a produção de fertili-zantes foi o salitre do Chile ( NaNO3 ).

SOLUÇÕES

1) A principal característica de uma solução consiste no fato de ser: a) sempre uma mistura homogênea b) sempre um líquido com outra substância dissolvida. c) um sistema com mais de uma fase. d) homogênea ou heterogênea, dependendo da condições de pressão e temperatura. e) uma substância pura em um único estado físico. 2) Assinale a alternativa que contém exemplos de soluções. a) água de torneira, mar, granito. b) granito, mistura de água e óleo, ar. c) petróleo no mar, granito, água destilada d) água pura, gás nitrogênio, ouro e) ar, água de torneira, ouro de 18 quilates. Com relação ao texto abaixo, responda aos testes 3 e 4. “As soluções iônicas, ou eletrolíticas, condu-zem eletricidade porque apresentam cátions e ânions com movimentos relativamente livres, Nessas soluções, o soluto é denominado eletrólito. O eletrólito é uma substância que, em presença de água, sofre ionização ou dissociação iônica.” 3) São eletrólitos: a) o sal de cozinha e o açúcar. b) o açúcar e o óleo. c) o sal de cozinha e a soda cáustica (NaOH). d) a soda cáustica e o açúcar. e) o ácido acético do vinagre e o óleo. 4. São soluções eletrolíticas; a) a água de torneira, água do mar e o granito. b) o ouro de 18 quilates e o ar. c) uma mistura de água e óleo e o granito. d) a água de torneira e o vinagre. 5) Adicionando-se soluto, a um solvente chega-se a um ponto em que o solvente não mais consegue dissolver o soluto. Neste ponto a solução torna-se: a) diluída b) concentrada c) fraca d) saturada

Responda as questões 6 e 7 abaixo com base no gráfico em que constam as curvas de solubili-dade de diversas substâncias em g/100g de H2O.

KNO3 NaNO3 160 -

140 - NH4Cl 120 - 100 - NaCl 80 - 60 - 40 - 20 - Ce2(SO4)3 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Temperatura/ºC

6) Quais as substâncias que sofrem dissolução endotérmica ao entrar em contato com a água. a) somente o KNO3 b) somente o NaNO3 c) somente o Ce2(SO4)3

d) KNO3, NaNO3, NH4Cl e NaCl e) todos 7) Quais as substâncias que sofrem dissolução exotérmica ao entrar em contato com a água. a) somente o KNO3 b) somente o NaNO3 c) somente o Ce2(SO4)3

d) KNO3, NaNO3, NH4Cl e NaCl e) todos 8) Um adulto possui em média, 5L de sangue com cloreto de sódio dissolvido na concentração de 5,8g/L. Qual a massa de NaCl no sangue de uma pessoa adulta. a) 29g b) 35g c) 37g d) 38g e) 39g 9) Sabendo que o leite bovino contém um açúcar(lactose) na concentração de 45g/L, determine a massa de lactose em uma xícara que contém 50 mL de leite. a) 225g b) 2,25g c) 325g d) 3,25g e) 4g 10) o ar livre de poluição pode conter ozônio na concentração máxima de 80 microgramas(µg) por metro cúbico. Uma sala com dimensões de 5m x 4m x 3m, contendo 7,2mg de ozônio espalhados no ar. O ar da sala está poluido com: a) 80µg b) 90µg c) 100µg d) 110µg e) 120µg

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11) A secreção média de lágrimas de um ser humano é de 1mL por dia. Admitindo que as lágrimas possuam sais com concentração de 6g/L, indique a massa de sais em um dia. a) 0,6mg b) 0,6g c) 0,006g d) 0,06g 12) A concentração de sais na água do mar, em media, é igual a 35g/L. Em uma salina, um tanque com dimensões de 10m x 5m x 1m foi completamente preenchido com água do mar. Após a evaporação, a massa de sal que restou no tanque foi de: (dado 1m3 = 1000L) a) 1750g b) 17,5Kg c) 700Kg d) 1750Kg 13) A sacarina é um adoçante artificial que possui um sabor centenas de vezes mais intenso que o açúcar comum. No rótulo de um refrigerante light, a concentração de sacarina deste refrigerante é igual a: (Dados: volume = 1,5L sacarina = 116mg) a) 0,005 g/L b) 0,08g/L c) 1,0g/L d) 1,5g/L 14) Um químico dissolveu 60g de açúcar em água suficiente para 800mL de solução. Em seguida, colheu uma amostra de 10mL dessa mistura. Qual a massa de açúcar contida na amostra. a) 0,25g b) 0,27g c) 0,30g d) 0,75g e) 1,0g 15) Sabendo que uma colher de chá contém cerda de 5g de açúcar comum, quantas colheres cheias devemos adicionar a um copo de laranjada com 200mL para que a concen-tração de açúcar comum seja de 50g/L. a) 1 colher b) 2 colheres c) 3colheres d) 5 colheres e) 10 colheres 16) Pode-se obter magnésio a partir da água do mar, que contém íons Mg+2 na concen-tração de 1,2g/L. Nessas condições, para obter 6,0Kg de magnésio uma indústria tem de utilizar quantos litros da água do mar: a) 5000L b) 7000L c) 9000L d) 20000L 17) sabendo que o soro fisiológico contém sal de cozinha na concentração de 9g/L, calcule o volume de soro que você pode preparar, com 45g de NaCl. a) 2 litros b) 3 litros c) 4litros d) 5 litros

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18) Uma xícara contém 90g de café com leite. Considerando, que você adoce essa mistura com duas colheres de chá. Contendo 5g de açúcar cada uma; a porcentagem em massa de açúcar comum será. a) 12,5% b) 6,25% c) 25% d) 10% e) 5% 19) Uma xícara contém 200 cm3 de leite adoçado com 6,84g de açúcar comum, C12H22O11

(sacarose). Qual alternativa que contém a concentração molar do açúcar comum. (Dado: massa molar da sacarose = 342g/mol) a) 0,5mol/L b) 0,4mol/L c) 0,3mol/L d) 0,2mol/L e) 0,1mol/L 20) Quando um gás é colocado em um líquido, o volume do líquido praticamente não se altera. Um químico preparou amoníaco, borbulhando 10g de gás amônia(NH3) em 500mL de água destilada. Qual alternativa que contém a concen-tração da amônia em g/L. a) 80g/L b) 60g/L c) 40g/L d) 20g/L e) 10g/L 21) Uma solução de 0,8M de CaCl2 apresenta: a) [Ca+2] = 1,6 M e [Cl-] = 0,8 M b) [Ca+2] = [Cl-] = 0,8 M c) [Ca+2] = [Cl-] = 1,6 M d) [Ca+2] = 0,8 M e [Cl-] = 1,6 M e) [Ca+2] = [Cl-] = 0,4 M 22) Admitindo que a concentração molar de íons cálcio no mar seja igual a 0,01M, cada litro de água do mar irá conter uma massa de cálcio igual a: a) 0,1g b) 0,2g c) 0,3g d) 0,4g e) 0,5g 23) O vinagre contém ácido acético (C2H4O2) na concentração média de 50g/L. Nessas condições, indique a concentração molar aproximada desse ácido. a) 1,0 M b) 0,9 M c) 0,8 M d) 0,7 M 24) A bateria de um carro possui uma solução aquosa de ácido sulfúrico, cuja concentração é representada por [H2SO4] = 5,0 M a) cada litro contém 5,0 mol de H2SO4

b) cada litro contém 5,0g de H2SO4

c) cada mililitro contém 5,0g de H2SO4

d) cada mililitro contém 5,0 mol de H2SO4

e) cada litro contém 9,8g de H2SO4

25) A figura abaixo mostra o rótulo de um reagente muito importante para trabalhos desenvolvidos em laboratórios. H2SO4 d = 1,84g/cm3 T = 95% Qual alternativa que representa a concentração correta do ácido sulfúrico em gramas por litro. a) 1500 g/L b) 1748 g/L c) 1848 g/L d) 1800 g/L e) 1908 g/L 26) Baseando-se no exercício anterior calcule a concentração em mols por litro e identifique a alternativa correta. a) 17,8 mol/L b) 19.7 mol/L c) 28 mol/L d) 28,48 mol/L e) 29,2 mol/L 27) As soluções aquosas concentradas de sal de cozinha são chamadas de salmouras. Considere que uma salmoura tenha densidade igual a 1,2g/cm3 e possua 20% em massa de sal. A concentração da salmoura será: a) 60 g/L b) 120 g/L c) 240 g/L d) 300 g/L 28) Uma solução de H2SO4 cuja concentração é igual a 4,9g/L terá concentração molar igual a: a) 0,05 mol/L b) 0,1 mol/L c) 0,2 mol/L d) 0,3 mol/L e) 0,4 mol/L 29) A “água de lavadeira” ou água sanitária pode ser considerada uma solução de hipoclorito de sódio (NaClO) a 5% em massa. Qual a concentração desse sal em g/L? (dados densidade da “água de lavadeira” = 1,0 g/mL) a) 10 g/L b) 20 g/L c) 30 g/L d) 50 g/L 30) As baterias novas possuem soluções aquosas de H2SO4 a 38% em massa e densidade de 1,3g/mL. A concentração molar dessa solução vale: a) 1,5 M b) 5,0 M c) 7,0 M d) 0,05 M 31) O álcool iodado, usado como germicida, é uma solução de álcool etílico com 10% em massa de iodo. A concentração comum e a concentração molar do iodo nessa mistura são respectivamente iguais a: (Dados: massa molar do ido (I2) = 254 g/moL; densidade do álcool

iodado = 0,8 g/mL).

a) 80 g/L e 0,6 mol/L b) 8 g/L e 0,3 mol/L c) 80 g/L e 0,3 mol/L d) 0,8 g/L e 0,6 mol/L 32) Qual volume de água deve ser adicionado a 50cm3 de solução de NaOH, cuja concentração é igual a 60g/L, para que seja obtida uma solução a 5,0 g/L. a) 350cm3 b) 450cm3 c) 500cm3 d) 550cm3 33) Sabendo que 8cm3 de água destilada foram adicionados a 2cm3 de solução de H2SO4 3,0M, determine a concentração molar final da solução. a) 0,8M b) 0,4M c) 0,6M d) 3,5M e) 3,8M 34) Para diluir 100 mL de solução de HCl 1,8M de modo que a concentração diminua para 0,3M, você deverá adicionar: a) 600 mL de água b) 500 mL de água c) 400 mL de água d) 300 mL de água 35) Que volume de solução 0,5 M de KOH neutralizará completamente 500 mL de solução 0,1 M de HNO3. a) 0,1 L b) 0,2 L c) 0,3 L d) 0,4 L e) 0,5 L

PROPRIEDADES COLIGATIVAS

36) Qual alternativa que engloba fatores que influem na evaporação de um líquido. a) Massa e temperatura b) Superfície de contato com o ar e temperatura c) Superfície de contato e densidade d) Massa e densidade e) Temperatura e volume 37) No diagrama de fases da água: as tempera-turas tA e tB correspondem respectivamente, aos: 760 mmHg

tA tB

a) pontos normais de fusão e ebulição b) pontos normais de ebulição e fusão c) pontos de sublimação e fusão d) pontos de ebulição e sublimação

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38) Sob pressão atmosférica, têm-se dois siste-mas contendo, respectivamente, (I) H2O e (II) solução aquosa de NaCl. Comparando-se as temperaturas de ebulição (te) e de congelação (tc) inicias entre os sistemas, temos: te tc te tc a) II > I e I > II b) I > II e I > II c) II > I e II > I d) II = I e II = I 39) Considere as seguintes amostras, à mesma pressão: I - água pura II - solução aquosa 0,75 mol/L de glicose III - solução aquosa 0,50 mol/L de glicose IV - solução aquosa 0,25 mol/L de NaCl V - solução aquosa 0,25 mol/L de glicose. A amostra com maior temperatura de ebulição é a alternativa: a) I b) II c) III d) IV e) V TERMOQUÍMICA 40) Observe o esquema abaixo: transformação De acordo com o esquema apresentado, pode-mos dizer que esse processo deverá ser. a) exotérmico e absorve 900 KJ b) exotérmico e liberar 200 KJ c) exotérmico com ∆H = - 900 KJ d) endotérmico com ∆H = + 200 KJ e) endotérmico com ∆H = - 200 KJ 41) Uma lata de spray esfria quando é agitada ou quando lançamos no ambiente a substância contida no frasco. Esse fenômeno ocorre porque: a) há vaporização do líquido e esse processo é endotérmico. b) há liquefação do vapor e esse processo é exotérmico. c) há solidificação do líquido e esse processo é endotérmico. d) há ebulição do líquido e esse processo é exotérmico e) há sublimação. 42) Observe o processo de vaporização da água: H2O(L) → H2O(g) ∆H = + 44 KJ/mol

100

Determine a alternativa que representa o calor absorvido na vaporização de 0,9g de água. a) 5,2 KJ b) 4,2 KJ c) 3,2 KJ d) 2,2 KJ 43) O mercúrio pode ser obtido pela reação de cinábrio, HgS (sulfeto de mercúrio), com o oxigênio do ar. HgS(S) + O2(g) → Hg(L) + SO2(g) ∆H = - 238KJ/mol Determine a alternativa que representa o calor liberado na formação de 4,0 g de mercúrio. (Dado: Hg = 200) a) 5,24 KJ b) 4,76 KJ c) 3,22 KJ d) 2,24 KJ 44) Dado o diagrama de entalpia: H2O(L) ∆H = - 10Kcal/mol

H2O(L)

Determine a alternativa que representa o valor de ∆H na solidificação de 900 mL da água líquida (Dados: d = 1,0 g/mL; massa molar = 18g/mol). a) 700Kcal b) 600Kcal c) 500Kcal d) 400Kcal 45) Técnicos compararam a capacidade energé-tica dos combustíveis em função do calor liberado por massas iguais dessas substâncias. Assim, montaram a tabela abaixo:

Qual desses combustíveis tem maior capacidade energética? a) o etanol tem maior capacidade energética b) o metanol tem maior capacidade energética c) a capacidade energética do metanol é de 44 kJ d) a capacidade energética do etanol é de 44 kJ 46) É possível preparar gás oxigênio em labora-ório pelo aquecimento cuidadoso de clorato de potássio, de acordo com a equação: 2KClO3 → 2KCl + 3O2 ∆H = - 90 KJ A entalpia do KCl vale – 436 KJ/mol, a entalpia do KClO3 deverá valer: a) –782 KJ/mol b) +782KJ/mol c) -391 KJ/mol d) + 391 KJ/mol e) -196 KJ/mol

Combustíveis Massa Molar Entalpia

Álcool etílico 46 g/mol - 1369 KJ/mol

Álcool metílico 32 g/mol - 763 KJ/mol

47) A fotossíntese é a principal fonte de energia alimentar das plantas, ocorrendo até mesmo em alguns tipos de bactérias. A equação química da fotossíntese é dada por: 6CO(g) + 6H2O(L) → C6H12O6(S) + 6O2(g)

Substância Entalpia (kj/mol

CO2(g) - 394 H2O(L) - 286

C6H12O6(S) - 1275 Considerando a tabela de entalpias acima determine a alternativa que possui a variação de entalpia na produção de 1 mol de glicose. a) + 1275 b) + 286 c) + 394 d) + 2805 48) Na respiração celular a glicose reage com o oxigênio de acordo com a equação: C6H12O6(S) + 6O2(g) → 6CO2(g) + 6H2O(L) Qual o ∆H do processo. Dados: I) 6Cgraf + 6H2(g) + 3O2(g) → C6H12O6(S) ∆H = - 1275 KJ II) Cgraf + O2(g) → CO2(g) ∆H = - 394 KJ III) H 2(g) + 1/2O2(g) → H2O(L) ∆H = -286 KJ a) + 2010 KJ b) + 2009 KJ c) - 2010 KJ d) - 2009 KJ e) - 2805 KJ 49) O diborano (B2H6) é um hidreto de boro altamente reativo, considerado atualmente como possível combustível de foguetes em programas espaciais. Qual alternativa que possui o ∆H da síntese do diborano a partir dos elementos quími-cos, de acordo com a equação abaixo:

2B(S) + 3H2(g) → B2H6(g)

I) 2B2(S) + 3/2O2(g) → B2O3(S) ∆H = - 1273KJ II) B2H6(g) + 3O2(g) → B2O3(S) + 3H2O(g) ∆H = - 2035KJ III) H 2(g) + 1/2O2(g) → H2O(g) ∆H = - 242KJ a) + 36KJ b) + 336KJ c) - 2226 KJ d) - 3256 e) – 4894 50) Dadas as energias de ligação F – F -------------------- ∆H = 155 KJ Br – Br -------------------- ∆H = 193 KJ

Pode-se concluir que:

a) as ligações F-F e Br-Br rompem-se com a mesma facilidade. b) a quebra da ligação F-F libera energia c) a união entre átomos de bromo absorve energia. d) a ligação F-F é mais fraca que a ligação Br-Br e) é impossível romper as duas ligações. 51) São conhecidos os seguintes valores de energia de ligação, a 25°C. Determine a alternativa que possui a variação de entalpia para a reação abaixo: CH4(g) + Cl2(g) → H3CCl(g) + HCl(g)

a) - 74 Kcal b) + 74 Kcal c) - 24,2 Kcal d) + 24,2 Kcal e) + 338.8 Kcal

CINÉTICA 52) No processo de hidrogenação do acetileno produzindo etano C2H2 + 2H2 → C2H6 é possível afirmar que a velocidade: a) de consumo de C2H2 é o dobro da velocidade de consumo de H2.

b) de consumo de H2 é igual à de formação de C2H6. c) de consumo de C2H2 é diferente da velocidade de formação de C2H6. d) de formação de C2H6 é a metade da velocidade de consumo de H2. e) de consumo de C2H2 é igual à do H2. 53) A chama de um aquecedor está queimando 10L de propano a cada minuto, de acordo com a seguinte equação:

C3H8(g) +5O2(g) → CO2(g) + H2O(g)

Nas mesmas condições de pressão e temperatura determine a alternativa que apresenta correta-mente a velocidade de consumo de O2(g) em L/min e a velocidade de formação de CO2(g) em L/min. Respectivamente. a) 30 L/min e 40 L/min b) 30 L/min e 50 L/min c) 50 L/min e 30 L/min d) 40 L/min e 50 L/min

101

Ligação Energia de ligação Cl - Cl 57,8

H - Cl 103,0

C - H 99,5

C - Cl 78,5

55) Considere o seguinte processo de for-mação de ozônio.

3O2(g) → 2O3(g)

Se a velocidade de consumo de O2(g) for igual a 6L/S, Qual é a alternativa que possui a velocidade de formação de 2O3(g) a) 12L/S b) 8L/S c) 6L/S d) 4L/S e) 2L/S

56) A transformação de ozônio é dada pela equação abaixo:

2O3(g) → 3O2(g) Um químico obteve a curva de concentração de O3 mostrada abaixo: [O3] (mol/L) 0,80

0,40 0,20 0 5 10 15 tempo No intervalo entre 10 e 15min, determine a alternativa correta que representa a veloci-dade média de decomposição do O3. a) 0,01 mol.L-1.min-1 b) 0,02mol.L-1.min-1 c) 0,03 mol.L-1.min-1 d) 0,04 mol.L-1.min-1 e) 0,05 mol.L-1.min-1 57) Observe o diagrama de energia a seguir.

+ 90 - 10 - 40 caminho da reação É correto afirmar que: a) o processo é exotérmico b) a reação tem ∆H = -30KJ c) o complexo ativado é mais estável que os reagentes e o produto d) a energia de ativação vale +130KJ

102

58) Sobre o diagrama abaixo: 134 KJ CO + NO2 - 226 KJ CO2 + NO Caminho da reação Um estudante afirmou. I. O processo é endotérmico II. O ∆H vale – 226 KJ III. A energia de aivação vale +134 KJ Estão correta(s) somente a(s) afirmativas(s) a) I b) II c) III d) I e II e) II e III 59) Um aumento da temperatura da reação geral-mente provoca: I) diminuição da agitação molecular II) aumento da agitação molecular III) diminuição da velocidade de reação IV) aumento da energia de ativação. Está(ão) correta(s) somente a(s) afirmativas(s): a) I b) II c) III d) IV e) I e III 60) O ferro reage com uma solução aquosa de HCl, originando gás hidrogênio e cloreto de ferro II. Assinale a alternativa que indica a reação mais rápida entre o ferro e uma solução de HCl 1,0 M.

Fe(s) + 2HCl → FeCl2(aq) + H2(g)

a) um prego de ferro, a 25ºC b) um prego de ferro, a 40ºC c) ferro em pó, a 40ºC d) ferro a 25ºC e) Essa reação não depende da superfície de contato ou da temperatura. 61) Catalisador é: a) uma substância que não possui participação na reação. b) sinônimo de luz. c) sinônimo de calor d) uma substância que acelera a reação e, no final desaparece no sistema. e) uma substância que acelera a reação e, no final, apresenta massa constante.

62) Assinale a alternativa que traz agentes que tendem a aumentar a velocidade de uma reação: a) calor, obscuridade, catalisador. b) calor, maior superfície de contato entre rea-gentes, ausência de catalisador. c) calor, maior superfície de contato entre rea-gentes, catalisador d) Frio, obscuridade, ausência de catalisador. 63) Uma das reações mais importantes do smog fotoquímico, tipo de poluição que ocorre em cidades com muitos carros, é dada pelo mecanismo.

NO2(g) → NO(g) + O(g) (etapa lenta) O2(g) + O(g) → O3(g) (etapa rápida)

NO2(g) + O2(g) → NO(g) + O3(g) Qual alternativa que apresenta a lei da velo-cidade correta. a) V = K[NO2] b) V = K[NO] .[O]

c) V = K[O2] d) V= K[NO2] .[O2] e) V = K[NO].[O3] 64) Para uma determinada reação experimen-talmente verificou-se que a velocidade era proporcional ao quadrado da concentração de gás hidrogênio V = K[H2]

2. Assim se a con-centração de H2 for triplicada, a velocidade da reação deverá: a) aumentar três vezes b) diminuir três vezes c) aumentar seis vezes d) aumentar nove vezes e) diminuir nove vezes 65) A quantidade mínima de energia nece-ssária para que as moléculas possam reagir chama-se: a) energia de ionização b) energia de ligação c) energia de ativação d) energia de ionização 66) Uma reação química que apresenta energia de ativação extremamente pequena deve ser: a) lenta b) exotérmica c) endotérmica d) instantânea

67) Em geral, o aumento de temperatura aumenta a velocidade: a) das reações exotérmicas b) das reações endotérmicas c) das reações endotérmicas e exotérmicas d) apenas de determinadas reações 68) Quando se leva uma esponja de aço à chama de um bico de gás, a velocidade da reação de oxidação é tão grande que incendeia o material. O mesmo não ocorre ao se levar uma lâmina de aço à chama. Nessas experiências, o fator que determina a diferença das velocidades da reação: a) pressão b) catalisador c) o estado físico d) a concentração e) a superfície de contado 69) Analise o gráfico referente a reação:

M + N → P + Q Com temperatura a pressão constante.

+100 I X II Y 0 M + N Z P + Q reagentes produto -100 coordenada da reação

Entre as afirmativas que se seguem, referente ao gráfico, assinale a única errada. a) X representa a energia de ativação da reação direta não catalisada. b) Y representa a energia de ativação da reação direta catalisada. c) Z representa o calor liberado na reação exo-térmica. d) A velocidade da reação representada pela cur-va I é a menor que a representada pela curva II. e) O calor de reação correspondente à curva II é menor que o correspondente à curva I. 70) A reação abaixo é de segunda ordem em relação ao NO2(g) e de ordem zero em relação ao CO(g). Em determinadas condições de pressão e tempe-ratura, essa reação ocorre com velocidade v. Se triplicarmos a concentração de NO2(g) e duplicarmos a concentração de CO(g), a nova velocidade será:

NO2(g) + CO(g) → CO2(g) + NO(g)

a) 3v b) 6v c) 9v d) 12v e) 18v 103

EQUÍLIBRIO QUÍMICO 71) Em determinadas condições de pressão e temperatura, um frasco fechado contém 0,4mol/L de O3(g) em equilíbrio com 0,2mol de O2(g) de acordo com a seguinte equação:

3O2 ↔ 2O3 Determine a alternativa que apresenta o valor de Kc. a) Kc = 5 b) Kc = 10 c) Kc = 15 d) Kc = 20 b) Kc = 25 72) Considere as seguintes afirmações sobre equilíbrio químicos: I. As velocidades das reações opostas são iguais II. No equilíbrio não existem reações químicas III. As concentrações dos participantes são iguais entre si. IV. As concentrações dos participantes são constantes ao longo do tempo. Está(ão) correta(s) somente a(s) afirmativas(s) a) I e II b) I e III c) I e IV d) II e III e) III e IV 73) A expressão de equilíbrio do processo

3O2 ↔ 2O3

a) K = [O2]

3[O3]2

b) b) d) 74) O fosfogênio COCl2 é um gás tóxico que foi usado como arma durante a Primeira Guerra Mundial. Atualmente, é utilizado na produção de alguns polímeros e inseticidas. No equilíbrio CO(g) + Cl2 ↔ COCl2(g) temos, a 100ºC. [CO] = 6.10-5 mol/L [Cl2 ] = 4.10-7 mol/L [COCl2] = 0,12 mol/L Identifique a alternativa que determina o valor de Kc. a) 5.109 b) 15.1012 c) 24.10-12 d) 12.1012

104

75) O diagrama abaixo mostra variações de con-centração molar de NO2 e N2O, até atingirem o equilíbrio, dado pela reação 2NO2 ↔ N2O4.

[ ] (mol/L) 4 3 [NO2] = constante 2 [N2O4] = constante 1 Tempo

a) Kc = 0,50 b) Kc = 0,25 c) Kc = 0,20 d) Kc = 0,15 e) Kc = 0,12

76) O equilíbrio 2A ↔ B apresenta Kc = 1. Podemos concluir que: a) [A] = 2[B] b) 2[A] = [B] c) [A] = [B] d) [A]2 = [B] 77) Considere o seguinte equilíbrio em um recipiente fechado: 3O2(g) ↔ 2O3(g)

Sabendo que as pressões parciais de O2 e O3 valem, respectivamente 1,0.10-3 atm e 2,0.10-4 atm, determine o valor de Kp para esse equi-líbrio. a) 10 b) 20 c) 30 d) 40 e) 50

78) No equilíbrio 2NO + Cl2 ↔ 2NOCl o aumento da concentração de NO provocará: a) menor produção de NOCl b) aumento da concentração de Cl2 c) deslocamento do equilíbrio par a esquerda d) formação de maior número de moléculas NOCl 79) ocorre o equilíbrio químico quando: a) ocorre simultaneamente nos sentidos direto e inverso. b) as velocidades das reações direta e inversa são iguais. c) os reagentes são totalmente consumidos d) a temperatura do sistema é igual à do ambiente

[O3]K =

[O2]

3[O3]

2K =[O2]

3[O3]

2

K =[O2]

EQUILÍBRIO IÔNICO 80) Um alvejante de roupas, do tipo “ água de lavadeira” apresenta [OH-] aproximadamente igual a 1,0.10-4 mol/L Nessas condições, a concentração de H+ será da ordem de: a) 10-2 b) 10-3 c) 10-10 d) 10-14 e) zero 81) Observe o quadro atentamente os dados abaixo:

Solução [H +] (25ºC) A 1,0.-3 M B 1,0.-7 M C 1,0.-10 M

Com base nesses dados, assinale a alternativa que traz as conclusões corretas: a) a solução A tem pH = 11 é básica b) a solução B tem pH = 7 é ácida c) a solução C tem pH = 10 é neutra d) a solução A tem pH = 3 e é ácida e) a solução C tem pH = 4 e é ácida 82) A tabela abaixo fornece o intervalo aproximadamente de pH de alguns líquidos do nosso corpo. Observe:

Líquido pH Suco gástrico 1 a 3

Saliva 6,2 a 6,9 Urina 4,8 a 7,5 (normal = 6) Leite 6,6 a 7,6

Sangue 7,3 a 7,5 Lágrima 7,3

Assinale a alternativa que traz os líquidos que estão na faixa das soluções alcalinas (básicas): a) suco gástrico e sangue b) sangue e lágrima c) saliva e leite d) suco gástrico e saliva e) urina e saliva 83) A análise de um suco de laranja revelou [H+] = 1,0.10-4 mol/L. pode-se concluir sobre esse suco que: a) é uma solução básica, com pH = 4 b) é uma solução ácida, com pH = 10 c) é uma solução ácida, com pH = 4 d) é uma solução neutra e) terá [OH-] também igual a 1,0.10-4 mol/L

84) Na tabela abaixo, está representado o pH de alguns sistemas

Sistema pH I Urina 6 II Saliva em repouso 6,4 – 6,9 III Saliva (refeição) 7,0 – 7,3 IV Água do mar 7,8 – 8,3 V Ovos frescos 7,6 – 8,0

Com base nessa tabela, podemos concluir que: a) I é o sistema mais básico. b) a saliva não participa da digestão dos ali-mentos. c) na água do mar tem-se [H+] > [OH-]. d) V é o sistema mais ácido, com pH < 7. e) na urina tem-se [H+] > [OH-]. 85) O fluoreto de sódio é usado na prevenção da cárie. A hidrólise desse sal produz. a) NaOH (forte) e HF (fraco). b) NaOH (fraco) e HF (fraco). c) NaOH (forte) e HF (forte). d) NaOH (fraco) e HF (fraco) 86) A análise de uma amostra de 500 mL de um refresco de laranja (fruta rica em vitamina C) mostrou a existência de 5.10-6 mol de íons H+. Sabendo que o pH do suco de laranja puro é 4, é correto afirmar que a concentração hidrogeniô-nica molar desse refresco é: a) superior à do suco de laranja puro, seu pH é 5,0. b) inferior à do suco de laranja puro, seu pH é 6,0. c) superior à do suco de laranja puro, seu pH é 6,0. d) inferior à do suco de laranja puro, seu pH é 5,0. 87) Dada a afirmação “a urina é uma solução aquosa que apresenta pH = 5”, podemos afirmar: a) a solução tem caráter básico. b) a concentração hidrogeniônica é 10-5 mol/L c) a concentração hidroxiliônica é de 10-7 mol/L d) a constante de ionização da água e 10-5 88) Sabendo que a clara do ovo tem [OH-] = 1,0.10-6 mol/L, determine o valor de seu pH. a) 8 b) 6 c) 4 d) 2 e) 1

105

ELETROQUÍMICA 89) Sobre as pilhas, um estudante afirmou: I. Sempre envolvem processos de oxirredução. II. Catado é o eletrodo em que há redução. III. Pólo negativo é aquele que emite elétrons para o circuito externo. Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s): a) I b) II c) II e III d) I, II e III e) III 90) Na pilha Al│Al+3║Cu+2│Cu é correto afirmar que: a) o eletrodo de cobre é o ânodo b) o eletrodo de alumínio é o pólo positivo c) a massa da placa de alumínio diminui d) a concentração de íons Cu+2 aumenta Responda as questões 91, 92 e 93 baseadas nas seguintes semi-reações abaixo: Pb+2 + 2e- ↔ Eºred = - 0,13V Al+3 + 3e- ↔ Eºred = - 1,66V 91) Em uma pilha com eletrodos de chumbo e alumínio, pode-se prever que: a) o eletrodo de alumínio é o cátodo b) o eletrodo de chumbo é o pólo negativo c) a massa da placa de chumbo diminuirá d) ∆Eº vale 1,53V 92) Em uma lista de potenciais, o melhor oxidante é a espécie que possui tendência de sofrer redução. Nas semi-reações acima, o melhor oxidante será: a) Pb+2 b) Pb0 c) Al+3 d) Al0 e) Pb+2 e Al+3 93) Nessa mesma lista, o melhor agente redutor será: a) Pb+2 b) Pb0 c) Al+3 d) Al0 e) Pb+2 e Al+3 94) Na pilha Znº│Zn+2║Cu+2│Cuº ocorrem reações de oxirredução, Nesse sistema pode-se afirmar que : a) há oxidação de Cuº a Cu+2 no pólo negativo b) há oxidação de Znº a Zn+2 no pólo negativo c) há oxidação de Cuº a Cu+2 no pólo positivo d) há oxidação de Znº a Zn+2 no pólo positivo e) há redução de Zn+2 a Znº no pólo positivo

106

95) O cádmio é um elemento escasso na crosta terrestre. Aproximadamente três quartas partes desse metal produzido são empregadas na fabricação de baterias. Geralmente ele ocorre em minas misturado com zinco e, quando essa mistura entra em contato com água. Forma a célula galvânica representada a seguir.

Zn(s)│Zn+2(aq) ║Cd+2

(aq) │Cd(s)

Sabendo que os potenciais das semi-reações são: Cd+2

(aq) + 2e- → Cd(s) Eº = -0,40V Zn+2

(aq) + 2e- → Zn(s) Eº = -0,76V O potencial da reação espontânea que ocorre na célula é: a) – 1,16V b) + 0,36V c) + 1,16V d ) - 0,36V 96) A cromagem consiste na eletrólise de uma solução de Cr2(SO4)3. O objeto a ser cromado é preso ao pólo negativo do gerador, como mostra a figura: (+) (-) (+) (-)

Cr+3 SO4

2-

Sobre uma cromagem pode-se afirmar que: a) forma-se O2(g) no catado. b) forma-se uma película de crômio no catado. c) descarregará apenas H+ da água. d) o objeto a ser cromado funcionará como pólo positivo. e) não é um processo de oxirredução. 97) 1,0F corresponde a 96500C. Em uma eletrólise, 38600C atravessaram o circuito. Assim, em cada eletrodo passou uma quan-tidade de elétrons igual a: a) 0,1 mol b) 0,2 mol c) 0,3 mol d) 0,4 mol 98) A massa de sódio produzida na eletrólise ígnea de NaCl, após a passagem de 5,0F será igual a: (Dado Na = 23) a) 46g b) 2,3g c) 230g d) 115g e) 4,6g

RADIOTIVIDADE 99) (Enem) na música Bye, bye, Brasil de Chigo Buarque de Holanda e Roberto Menescal, os versos: “puseram uma usina no mar; Talvez fique ruim pra pescar”. Poderiam estar se referindo à usina de Angra dos Reis, no litoral do Estado do Rio de janeiro. No caso de trata-se dessa usina, em funcionamento normal, dificuldades para a pesca nas proximidades poderiam se causadas a) pelo aquecimento das águas, utilizadas para refrigeração da usina, que alteraria a fauna marinha. b) pela oxidação de equipamentos pesados e por detonações que espantariam os peixes. c) pelos rejeitos radioativos lançados continu-amente no mar que provocariam a morte dos peixes. d) pela contaminação por metais pesados dos processos de enriquecimento do urânio. e) pelo vazamento de lixo atômico colocado em tonéis e lançado ao mar nas vizinhanças da usina. 100) (Enem) A energia térmica liberada em processos de fissão nuclear pode ser utilizada na geração de vapor para produzir energia elétrica. Com base no esquema de uma usina nuclear, são feitas as seguintes afirmações: I. A energia liberada na reação é usada para ferver a água que, como vapor a alta pressão, aciona a turbina. II. A turbina, que adquire uma energia cinética de rotação, é acoplada mecanicamente ao gerador para produção de energia elétrica. III. A água depois de passar pela turbina é pré-aquecida no condensador e bombeada de volta ao reator. IV. O aumento da temperatura da água do rio ou do mar, reduz a quantidade de O2(g) dissolvido, que é essencial para a vida aquática e para a decomposição da matéria orgânica. V. O aumento da temperatura da água mo-difica o metabolismo dos peixes. VI. O aumento na temperatura da água diminui o crescimento de bactérias e de algas, favorecendo a vegetação. Das afirmativas acima, somente estão corretas: a) todas b) I, II, III e IV c) II, IV, V e VI d) I, II, IV e V e) I,II, III e V

101) Ao acessar a rede internet, procurando algum texto a respeito do tema radioatividade no “cadê” (http://www.cade.com.br), um jovem deparou-se com a seguinte figura, representativa do poder de penetração de diferentes tipos de radiação. I metal chapa chapa grossa II fina chumbo III papel Com o auxilio da figura, julgue os itens abaixo: 1. A radiação esquematizada em II representa o poder de penetração das partículas beta. 2. A radiação esquematizada em III representa o poder de penetração das partículas alfa. 3. As partículas alfa e beta são neutras. 4. Quando um núcleo radioativo emite uma radiação do tipo I, o número atômico fica inal-terado.

a) 1(correto); 2(correto); 3(correto); 4(correto). b) 1(correto); 2(errado); 3(correto); 4(errado). c) 1(correto); 2(errado); 3(errado); 4(errado). d) 1(errado); 2(correto); 3(correto); 4(correto). 102) Assinale a alternativa incorreta: Quando um elemento emite uma partícula: a) “ α ” seu número atômico diminui em duas unidades; b) “ β ” seu número atômico aumenta de uma unidade; c) “ γ ” ocorre emissão de uma onda eletro-magnética d) “ α ” seu número de massa diminui de quatro unidades; 103) A pedra filosofal, sonho dos alquimistas, consistia em uma fórmula secreta capaz de converter metais comuns em ouro. Um cientista moderno, mas não menos sonhador, afirma que encontrou a fórmula secreta e a propôs na seguinte versão: Diga quem é X:

a) 5X

13 isótopo do Boro. b) 5X

14 isótopo do Ouro c) 6X

15 isótopo do Hélio d) 6X

16 isótopo do Chumbo e) 6X

17 é isótopo do fósforo 107

Pb20682 + He4

2 XAu19779

+

Reações Orgânicas/Isomeria/Bioquímica 104) Para obter tetracloreto a partir do metano deve-se reagir esse gás com: a) cloro b) cloreto de hidrogênio c) cloreto de sódio d) diclorometano e) 1,2-diclorometano 105) É dada a Reação: Que é classificada como uma reação de: a) adição b) ciclo adição c) condensação d) eliminação e) substituição 106) O fenol (C6H5OH) é encontrado na urina das pessoas expostas a ambientes poluídos por benzeno (C6H6). Na transformação do benzeno em fenol ocorre: a) substituição do anel aromático b) quebra da cadeia carbônica c) rearranjo no anel aromático d) formação de cicloalcanos e) não ocorre a transformação 107) Considere a reação de substituição do butano. O nome do composto X é: a) cloreto de hidrogênio b) 1-clorobutano c) 2-clorobutano d) 1,1-diclorobutano e) 2,2-diclorobutano 108) A hidrogenação das duplas ligações de 1 mol de benzeno produz: a) ½ mol de naftaleno b) 1 mol de fenol c) 2 mol de ciclopropano d) 1 mol de ciclo-Hexano e) 3 mol de etileno 109) Pode-se prever pela regra do químico russo Markovnikov que o produto da reação do 2-metilpropeno com cloreto de hidrogênio é a substância. a) 2-cloro-2-metilpropano

108

b) 1,1-dicloro-2-metilpropano c) 1-clorobutano d) 1-cloro-2-metilpropano e) 2-cloro-butano 110) Em condições adequadas, podemos hidratar o eteno. O produto dessa reação é o: a) acetileno b) etileno c) etano d) etanol e) etanal O texto abaixo serve de base para as questões 111,112 e 113. O ácido sórbico e seus sais de sódio e seus sais de sódio e de potássio são usados, principal-mente, como conservantes na industria de alimentos para prevenir o crescimento de fungos em queijos e derivados, bolos, refrigerantes etc. A sua ação conservantes depende do pH do meio, sendo mais efetiva até 6,5. Também, em muitos alimentos, esse ácido é usado como acidulante. 111) Assinale a alternativa que completa, corre-tamente, as lacunas na seguinte frese: O ácido sórbico, segundo as regras oficiais da IUPAC, tem o nome de ________ e apresenta o grupo funcional _______ numa cadeia _______ a) ácido 1,3-hexadienóico ou (ácido hexa-1,3-dienóico); hidroxila; homogênea, alifática e saturada. b) ácido hexanóico; carboxila; heterogênea, alifática e insaturada. c) ácido 2,4-hexadienóico ou (acido hexa-2,4-dienóico); carboxila; heterogênea, alifática e saturada. d) ácido 2,4-hexadienóico ou (acido hexa-2,4-dienóico); carboxila; homogênea, alifática e insaturada. e) ácido 1,3-hexadienóico ou (ácido hexa-1,3-dienóico); carbonila; homogênea, alifática e saturada. 112) As reações do ácido sórbico com etano e com hidróxido de sódio levam, respectivamente, à formação de: a) éster e aldeído b) sal e álcool c) aldeído e cetona d) éster e sal e) ácido carboxílico e sal

+ H2SO4 H2OSO3H +

+ +Cl2 X YCH2CH3 CH2 CH3

113) O ácido sórbico pode apresentar a) isomeria geométrica, por apresentar um centro de assimetria. b) isomeria cis-trans, por ter ligantes diferen-tes em cada carbono da insaturação. c) isomeria espacial, por apresentar um centro quiral. d) isomeria óptica, por apresentar insaturação. e) esteroisomeria, por apresentar carbono assi-métrico. 114) Segundo o texto, na fração gasosa da hulha aparecem compostos orgânicos da função _________ as águas amoniacais são encontradas aminas cujo grupo funcional é __________ e, no óleo médio, o fenol e os cresóis, que se caracterizam por apresentarem __________ ligada diretamente ao anel aromático. Assinale a alternativa que apresenta os termos que completam corretamente a frase acima. a) hidrocarboneto; –NH2; carbonila b) hidrocarboneto. –NH2; hidroxila c) hidrocarboneto; CONH2; hidroxila d) fenol; –NH2; carbonila e) fenol; CONH2; hidroxila 115) Considerando os compostos citados no texto como componentes dos diversos óleos oriundos d destilação fracionada do alcatrão da hulha, os que apresentam oito átomos de hidrogênio na fórmula molecular são. a) tolueno, o naftaleno e os cresóis. b) o benzeno, o tolueno e os xilenos. c) o fenol, o naftaleno e o antraceno. d) o tolueno, os xilenos e os cresóis. e) o benzeno, o antraceno e o fenol O texto abaixo serve como subsídio para responder às questões 116 a 117. Num brejo, quando animais e vegetais morrem, acabam ficando dentro da lama (sem oxigênio) onde passam a sofrer decomposição (apodrecendo), transformação provocada por microorganismos e chamada de decomposição anaeróbica. Ela envolve muitas reações químicas, nas quais se formam, entre outros gases, CH4; H2S e CO2; desses gases apenas o metano e o gás sulfídrico são inflamáveis, Uma dessas rea-ções é a fermentação da celulose, substância presente em grande quantidade nos vegetais e está representada pela equação a seguir:

(C6H10O5)n + nH2O → 3nCH4 + 3nCO2

Processo semelhante acontece em biodigestores com restos de animais, de vegetais, sobras de comida e, até mesmo, fezes. A mistura gasosa resultante, nesse caso, é chamada de biogás, Algumas fazendas e cidades brasileiras já exploram esse recurso energético, cujo resíduo pode ser usado como adubo (fertilizante). 116) A equação apresentada no texto como fermentação da celulose resume as seguintes transformações: I. (C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6 II. C6H12O6 → 3nCH4 + 3nCO2 Essas equações representam, respectivamente, reações de: a) combustão e de oxi-redução. b) hidrólise e de redução. c) hidrogenação e de redução. d) polimerização e de combustão. e) neutralização e de redução. 117) O biogás é um combustível gasoso com um conteúdo energético elevado semelhante ao gás natural, Como o biogás é proveniente da fermentação de matéria orgânica pode se dizer que ele também é proveniente da fermentação anaeróbica de proteínas, que apresentam em suas estruturas aminoácidos, entre os quais, a metionina e a cisteína, fontes de enxofre para a produção do gás sulfídrico, cujas fórmulas são: A respeito desses compostos, assinale a afir-mativa correta. a) A metionina é o antípoda óptico da cisteína b) A cisteína é isômero de posição da metionina c) Ambos possuem carbono assimétrico na es-trutrutura; logo, apresentam atividade óptica. d) A metionina e a cisteina apresentam isomeria cis-trans. e) ambos constituem um par de isômeros entre si cuja isomeria é chamada de tautomeria.

109

H3C S CH2 CH2 CH COOH

NH2

Metionina

CisteínaHS CH2 CH COOH

NH2

118) Ainda considerando a metionina e a cis-teína (fórmulas na questão anterior), assinale a afirmativa correta sobre suas estruturas. a) ambos os aminoácidos apresentam um átomo de carbono cuja hibridação é sp2 e cadeia carbônica homogênea. b) Ambos os aminoácidos apresentam um átomo de carbono cuja hibridização é sp2, mas a metionina tem cadeia carbônica heterogênea e a cisteína homogênea. c) Ambos os aminoácidos apresentam um átomo de carbono cuja hibridação é sp2 e cadeia carbônica heterogênea. d) Ambos os aminoácidos apresentam os átomos de carbono com hibridização sp, cadeia carbônica homogênea. e) Ambos os aminoácidos apresentam os átomos de carbonos com hibridização sp, mas a metionina tem cadeia carbônica homogênea e a cisteína heterogênea. 119) Observe os aminoácidos abaixo:

Leucina: aminoácido de maior concentração de proteína

Dos aminoácidos relacionados, podemos afirmar que: a) Isoleucina e valina são isômeros de cadeia e, por apresentarem carbono assi-métrico ambos são opticamente ativos. b) Leucina e Isoleucina são isômeros de posição e, por terem carbono assimétrico apresentam isomeria óptica. c) Leucina e Valina são isômeros de função e, por apresentarem carbono assi-métrico, ambos tem um par de enantio-meros. d) Leucina e Isoleucina são isômeros de função e não são opticamente ativos. e) Valina e Isoleucina são isômeros de cadeia, porém somente a valina é óptica-mente ativa.

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120) O aldeído Glicérico, cuja fórmula es-trutural é: a) Glicídios b) Lipídios c) Glicerídeos d) Protídios e) Aminoácidos 121) apresentam ligações peptídicas: a) Proteínas b) Aminas c) Lipídios d) Ácidos Carboxílicos e) Hidratos de carbonos 122) Margarinas são produtos comestíveis obtidos por: a) hidrogenação de gorduras animais b) dedução de proteínas vegetais c) hidrogenação de óleos vegetais d) hidrogenação de glicídeos e) oxidação de glicerídeos 123) As unidades constituintes das proteínas são compostos orgânicos que apresentam ao mesmo tempo, as funções: a) álcool e éster b) ácido carboxílico e amina c) ácido carboxílico e éter d) amina e álcool e) cetona e aldeído 124) O BIOGÁS, que é uma mistura gasosa formada pela atividade de bactérias sobre matéria orgânica em decomposição, tem como principal componente o: a) acetileno b) eteno c) metano d) naftaleno e) oxigênio 125) Moléculas aquecidas na presença de catalisadores sofrem decomposição térmica, produzindo mais gasolina, essa decomposição é chamada de craqueamento. O craqueamento de uma molécula de tridecano pode originar: a) CH4 + 2C3H6 + 3C2H4

b) CH4 + C5H10 + C7H14

c) C7H14 + C6H12 + H2O d) C5H12 + C5H10+ C3H8 e) C7H16 + C5H12 + C2H2

CH3 CH2 CH

CH3

CH

NH2

COOH

Isoleucina

CH3 CH2

CH3

CH

NH2

COOHValina

CH3 CH CH2

CH3

CH COOH

NH2

POLÍMEROS 126) Náilon e borracha sintética podem ser citados como exemplos de: a) hidratos de carbonos b) proteínas c) lipídios d) polímeros e) enzimas 127) Polímeros (do grego poli, “muitas partes”) são compostos naturais ou artificiais formadas por macromoléculas que, por sua vez, são constituídas por unidades estruturais repetitivas, denominadas ____________ assim entre outros exemplos, podemos citar que o amido é um polímero originado a partir da glicose que o polietileno se obtém o etileno, que a borracha natural, extraída da espécie vegetal Hevea brasilienses (seringueira), tem como unidade o ____________ e que o polipropileno é resultado da polimerização do ______________

As lacunas são preenchidas, correta e respecti-vamente, por: a) elastômeros, estirenos e propeno. b) monômero, isopreno e propeno. c) anômeros, cloropreno e neopreno. d) monômero, propeno e isopreno. e) elastômeros, eritreno e isopreno. 128) Os plásticos constituem uma classe de materiais que confere conforto ao homem. Sob ponto de vista químico, os plásticos e suas unidades constituintes são, respectivamente: a) hidrocarbonetos; peptídios; b) macromoléculas; ácidos graxos; c) polímeros; monômeros; d) polímeros; proteínas; e) proteínas; aminoácidos; 129) Esta é uma fibra conhecida como dácron. A estrutura de uma seção de sua molécula pode ser representada por:

a) poliálcool b) poliamida c) poliéter d) poliéster

GABARITO 2

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1. A 48. E 95. B 2. E 49. A 96. B 3. C 50. D 97. D 4. D 51. C 98. B 5. E 52. D 99. A 6. D 53. C 100. A 7. C 54. D 101. C 8. A 55. B 102. E 9. B 56. D 103. A 10. E 57. E 104. A 11. C 58. E 105. E 12. D 59. B 106. A 13. B 60. C 107. C 14. D 61. E 108. D 15. B 62. C 109. A 16. A 63. A 110. D 17. D 64. D 111. D 18. D 65. C 112. D 19. E 66. D 113. B 20. D 67. D 114. B 21. D 68. E 115. A 22. D 69. E 116. B 23. C 70. C 117. C 24. A 71. D 118. B 25. B 72. C 119. B 26. A 73. E 120. A 27. C 74. A 121. A 28. A 75. B 122. A 29. D 76. D 123. B 30. B 77. D 124. C 31. C 78. D 125. B 32. D 79. B 126. D 33. C 80. C 127. B 34. C 81. D 128. C 35. C 82. B 129. D 36. B 83. E 37. B 84. C 38. A 85. A 39. B 86. D 40. B 87. B 41. A 88. A 42. D 89. D 43. B 90. A 44. C 91. D 45. A 92. D 46. C 93. D 47. D 94. B

OOC COO CH2 CH2 OOC

EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES

1) A atmosfera terrestre é composta pelos gases nitrogênio (N2) e oxigênio (O2), que somam cerca de 99%, e por gases traços, entre eles o gás carbônico (CO2), vapor de água (H2O), metano (CH4), ozônio (O3) e o óxido nitroso (N2O), que compõem o restante 1% do ar que respiramos. Os gases traços, por serem constituídos por pelo menos três átomos, conseguem absorver o calor irradiado pela Terra, aquecendo o planeta. Esse fenômeno, que acontece há bilhões de anos, é chamado de efeito estufa. A partir da Revolução Industrial (século XIX), a concentração de gases traços na atmosfera, em particular o CO2, tem aumentado significativamente, o que resultou no aumento da temperatura em escala global. Mais recentemente, outro fator tornou-se diretamente envolvido no aumento da concentração de CO2 na atmosfera: o desmatamento. Considerando o texto, uma alternativa viável para combater o efeito estufa é: (A) reduzir o calor irradiado pela Terra mediante a substituição da produção primária pela industrialização refrigerada. (B) promover a queima da biomassa vegetal, responsável pelo aumento do efeito estufa devido à produção de CH4. (C) reduzir o desmatamento, mantendo-se, assim, o potencial da vegetação em absorver o CO2 da atmosfera. (D) aumentar a concentração atmosférica de H2O, molécula capaz de absorver grande quantidade de calor. (E) remover moléculas orgânicas polares da atmosfera, diminuindo a capacidade delas de reter calor. 2) No século XXI, racionalizar o uso da energia é uma necessidade imposta ao homem devido ao crescimento popula-cional e aos problemas climáticos que o uso da energia, nos moldes em que vem sendo feito, tem criado para o planeta. Assim, melhorar a eficiência no consumo global de energia torna-se imperativo. O gráfico, a seguir, mostra a participação de vários setores da atividade econômica na composição do PIB e sua participação no

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consumo final de energia no Brasil.

Considerando os dados apresentados, a fonte de energia primária para a qual uma melhoria de 10% na eficiência de seu uso resultaria em maior redução no consumo global de energia seria (A) o carvão. (B) o petróleo. (C) a biomassa. (D) o gás natural. (E) a hidroeletricidade. 3) “Dê-me um navio cheio de ferro e eu lhe darei uma era glacial”, disse o cientista John Martin (1935-1993), dos Estados Unidos, a respeito de uma proposta de intervenção ambiental para resolver a elevação da temperatura global; o americano foi recebido com muito ceticismo. O pesquisador notou que mares com grande concentração de ferro apresentavam mais fitoplâncton e que essas algas eram capazes de absorver elevadas concentrações de dióxido de carbono da atmosfera. Esta incorporação de gás carbônico e de água (H2O) pelas algas ocorre por meio do processo de fotossíntese, que resulta na produção de matéria orgânica empregada na constituição da biomassa e na liberação de gás oxigênio (O2). Para essa proposta funcionar, o carbono absorvido deveria ser mantido no fundo do mar, mas como a maioria do fitoplâncton faz parte da cadeia alimentar de organismos marinhos, ao ser decomposto devolve CO2 à atmosfera. Os sete planos para salvar o mundo. Galileu, n. 214, maio 2009. (com adaptações). Considerando que a ideia do cientista John Martin é viável e eficiente e que todo o gás carbônico absorvido (CO2, de massa molar igual a (44g/mol) transforma-se em biomassa plancto-

nica (cuja densidade populacional de 100 g/m2 é representada por C6H12O6, de massa molar igual a 180 g/mol), um aumento de 10 km2 na área de distribuição das algas resultaria na (A) emissão de 4,09 x 106 kg de gás carbônico para a atmosfera, bem como no consumo de toneladas de gás oxigênio da atmosfera. (B) retirada de 1,47 x 106 kg de gás carbônico da atmosfera, além da emissão direta de toneladas de gás oxigênio para a atmosfera. (C) retirada de 1,00 x 106 kg de gás carbônico da atmosfera, bem como na emissão direta de toneladas de gás oxigênio das algas para a atmosfera. (D) retirada de 6,82 x 105 kg de gás carbônico da atmosfera, além do consumo de toneladas de gás oxigênio da atmosfera para a biomassa fitoplanctônica. (E) emissão de 2,44 x 105 kg de gás carbônico para a atmosfera, bem como na emissão direta de milhares de toneladas de gás oxigênio para a atmosfera a partir das algas. 4) A figura a seguir ilustra as principais fontes de emissões mundiais de gás carbônico, relacionadas a nossas compras domésticas (familiares). Com base nas informações da figura, é obser-vado que as emissões de gás carbônico estão diretamente ligadas às compras domésticas. Deste modo, deduz-se das relações de produção e consumo apresentadas acima que

(A) crescimento econômico e proteção am-biental são políticas públicas incompatíveis. (B) a redução da atividade industrial teria pouco impacto nas emissões globais de gás carbônico. (C) os fluxos de carbono na biosfera não são afetados pela atividade humana, pois são processos cíclicos. (D) a produção de alimentos, em seu conjunto, é diretamente responsável por 17% das emissões de gás carbônico. (E) haveria decréscimo das emissões de gás carbônico se o consumo ocorresse em áreas mais próximas da produção. 5) Vários combustíveis estão sendo procurados para reduzir a demanda por combustíveis fósseis, cuja queima prejudica o meio ambiente devido à produção de dióxido de carbono (massa molar igual a 44g mol-1). Três dos mais promissores combustíveis alterna-tivos são o hidrogênio, o etanol e o metano. A queima de 1 mol de cada um desses combus-tíveis libera uma determinada quantidade de calor, que estão apresentadas na tabela a seguir.

Combustível Massa molar (g mol-1)

Calor liberado na queima (KJ mol-1)

H2 2 270 CH4 16 900

C2H5OH 46 1350

Considere que foram queimadas massas, inde-pendente, desses combustíveis, de forma tal que em cada queima foram liberados 5400 kj. O combustível mais econômico, ou seja, o que teve a menor massa consumida, e o combustível mais poluente, que é aquele que produziu a maior massa de dióxido de carbono (massa molar a 44g mol-1), foram, respectivamente, (A) o etanol, que teve apenas 46g de massa consumida, e o metano, que produziu 900g de CO2. (B) o hidrogênio, que teve apenas 40g de massa consumida, e o etanol, que produziu 352g de CO2. (C) o hidrogênio, que teve apenas 20g de massa consumida, e o metano, que produziu 264g de CO2. (D) o etanol, que teve apenas 96g de massa consumida, e o metano, que produziu 176g de CO2.

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6) O processo de industrialização tem gerado sérios problemas de ordem ambiental, econômica e social, entre os quais se pode citar a chuva ácida. Os ácidos usualmente presentes em maiores proporções na água da chuva são o H2CO3, formado pela reação do CO2 atmosférico com a água, O HNO3, o HNO2, o H2SO4 e o H2SO3. Esses quatro últimos são formados principalmente a partir da reação da água com os óxidos de nitrogênio e de enxofre gerados pela queima de combustíveis fósseis. A formação de chuva mais ou menos ácida depende não só da concentração do ácido formado, como também do tipo de ácido. Essa pode ser uma informação útil na elaboração de estratégias para minimizar esse problema ambiental. Se consideradas concentrações idênticas, quais dos ácidos citados no texto conferem maior acidez às águas das chuvas? (A) HNO3 e HNO2

(B) H2SO4 e H2SO3 (C) H2SO3 e HNO2

(D) H2SO4 e HNO3 (E) H2CO3 e H2SO3 7) Novo destino está sendo traçado, para os grãos de café classificados como defeituosos, e que não ganham o mercado externo. Por sugestão do Sindicato das Indústrias do Café de Minas Gerais (Sindcafé), professores da Escola de Engenharia da UFMG iniciaram pesquisa sobre a viabilidade de seu aproveitamento para a produção de biodiesel. No mundo são cerca de 8 bilhões de quilogramas de pó de café jogado no lixo por ano. O estudo mostra que o café descartado tem 15% de óleo, o qual pode ser convertido em biodiesel pelo processo tradicional, após a extração do óleo, o pó de café é ideal como produto fertilizante para o jardim. Considere o processo descrito e a densidade do biodiesel igual a 900 kg/m3. A partir da quantidade de pó de café jogada no lixo por ano, a produção de biodiesel seria equivalente a (A) 1,08 bilhões de litros. (B) 1,20 bilhões de litros. (C) 1,33 bilhões de litros. (D) 8,00 bilhões de litros. (E) 8,80 bilhões de litros

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8) A Azia, também conhecida como refluxo gastroesofágico, ou simplesmente refluxo, é a sensação de queimação causada pelo retorno do suco gástrico para o esôfago. Quando comemos, os alimentos percorrem o esôfago e, antes de chegar ao estômago, atravessam o esfíncter esofágico inferior que deve manter-se fechado após a passagem do bolo alimentar para impedir que os ácidos digestivos refluam pelo esôfago acima. Às vezes, porém, os músculos desse esfíncter perdem a elasticidade e permanecem abertos, permitindo o refluxo que causa dor e a queimação típica da azia. Geralmente, a acidez estomacal ocorre após as refeições. O estômago cheio pressiona o suco gástrico que flui para o esôfago, porque o funcionamento do esfíncter está alterado. Um dos antiácidos comumente empregados no combate à azia é o leite de magnésia. O leite de magnésia possui 64,8g de hidróxido de magnésio (Mg(OH)2) por litro da solução. Qual a quantidade de ácido neutralizado ao se ingerir 9 mL de leite de magnésia? Dados: Massas molares (em g mol-1): Mg=24,3; Cl = 35,4; O = 16; H = 1. (A) 20 mol (B) 0,58mol (C) 0,2 mol (D) 0,02 mol (E) 0,01 mol

9) Sabões são sais de ácidos carboxílicos de cadeia longa utilizados com a finalidade de facilitar, durante processos de lavagem, a remoção de substâncias de baixa solubilidade em água, por exemplo, óleos e gorduras. A figura a seguir representa a estrutura de uma molécula de sabão. Em solução, os ânions do sabão podem hidrolisar a água e, desse modo, formar o ácido carboxílico correspondente. Por exemplo, para o estearato de sódio, é estabelecido o seguinte equilíbrio:

Uma vez que o ácido carboxílico formado é pouco solúvel em água e menos eficiente na remoção de gorduras, o pH do meio deve ser controlado de maneira a evitar que o equilíbrio acima seja deslocado para a direita. CH3(CH2)16COO- + H2O ↔ CH3(CH2)16COOH + OH-

Com base nas informações do texto, é correto concluir que os sabões atuam de maneira (A) mais eficiente em pH básico. (B) mais eficiente em pH ácido. (C) mais eficiente em pH neutro. (D) eficiente em qualquer faixa de pH. (E) mais eficiente em pH ácido ou neutro.

10) Na investigação forense, utiliza-se lu-minol, uma substância que reage com o ferro presente na hemoglobina do sangue, produzin-do luz que permite visualizar locais contami-nados com pequenas quantidades de sangue, mesmo em superfícies lavadas. É proposto que, na reação do luminol (I) em meio alcalino, na presença de peróxido de hidrogênio (II) e de um metal de transição (Mn+), forma-se o composto 3-amino ftalato (III) que sofre uma relaxação dando origem ao produto final da reação (IV), com liberação de energia (hv) e de gás nitrogênio (N2). Na reação do luminol, está ocorrendo o fenômeno de (A) fluorescência, quando espécies excitadas por absorção de uma radiação eletromagnética relaxam liberando luz. (B) incandescência, um processo físico de emissão de luz que transforma energia elétrica em energia luminosa. (C) quimiluminescência, uma reação química que ocorre com liberação de energia eletromagnética na forma de luz. (D) fosforescência, em que átomos excitados pela radiação visível sofrem decaimento, emitindo fótons. (E) fusão nuclear a frio, através de reação química de hidrólise com liberação de energia. 11) O ciclo biogeoquímico do carbono com-preende diversos compartimentos, entre os quais a Terra, a atmosfera e os oceanos, e diversos processos que permitem a transferên-cia de compostos entre esses reservatórios. Os estoques de carbono armazenados na for-ma de recursos não renováveis, por exemplo, o petróleo, são limitados, sendo de grande relevância que se perceba a importância da substituição de combustíveis fósseis por combustíveis de fontes renováveis. A utilização de combustíveis fósseis interfere no ciclo do carbono, pois provoca

(A) aumento da porcentagem de carbono contido na Terra. (B) redução na taxa de fotossíntese dos vegetais superiores. (C) aumento da produção de carboidratos de origem vegetal. (D) aumento na quantidade de carbono presente na atmosfera. (E) redução da quantidade global de carbono armazenado nos oceanos. 12) A economia moderna depende da disponibi-lidade de muita energia em diferentes formas, para funcionar e crescer. No Brasil, o consumo total de energia pelas indústrias cresceu mais de quatro vezes no período entre 1970 e 2005. Enquanto os investimentos em energias limpas e renováveis, como solar e eólica, ainda são incipientes, ao se avaliar a possibilidade de insta-lação de usinas geradores de energia elétrica, diversos fatores devem ser levados em consideração, tais como os impactos causados ao ambiente e às populações locais. Em uma situação hipotética, optou-se por construir uma usina hidrelétrica em região que abrange diversas quedas d’água em rios cercados por mata, alegando-se que causaria impacto ambiental muito menor que uma usina termelétrica. Entre os possíveis impactos da instalação de uma usina hidrelétrica nessa região inclui-se (A) a poluição da água por metais da usina. (B) a destruição do habitat de animais terrestres. (C) o aumento expressivo na liberação de CO2

para a atmosfera. (D) o consumo não renovável de toda água que passa pelas turbinas. (E) o aprofundamento no leito do rio, com a menor deposicão de resíduos no trecho de rio anterior à represa. 13) O ciclo de água é fundamental para a preservação da vida no planeta. Numa dessas mudanças, a água ou a umidade da terra absorve o calor do sol e dos arredores. Quando já foi absorvido calor suficiente, algumas das moléculas do líquido podem ter energia necessária para começar a subir para a atmosfera. A transformação mencionada no texto é (A) fusão . (B) liquefação. (C) evaporação. (D) solidificação. (E) condensação.

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14) O esquema mostra um diagrama de bloco de uma estação geradora de eletricidade abastecida por combustível fóssil.

Se fosse necessário melhorar o rendimento dessa usina, que forneceria eletricidade para abastecer uma cidade, qual das seguintes ações poderia resultar em alguma economia de energia, sem afetar a capacidade de geração da usina? (A) Reduzir a quantidade de combustível fornecido à usina para ser queimado. (B) Reduzir o volume de água do lago que circula no condensador de vapor. (C) Reduzir o tamanho da bomba usada para devolver a água líquida à caldeira. (D) Melhorar a capacidade dos dutos com vapor conduzirem calor para o ambiente. (E) Usar o calor liberado com os gases pela chaminé para mover um outro gerador.

15) Para que apresente condutividade elétrica adequada a muitas aplicações, o cobre bruto obtido por métodos térmicos é purificado eletroliticamente. Nesse processo, o cobre bruto impuro constitui o ânodo da célula, que está imerso em uma solução de CuSO4. À medida que o cobre impuro é oxidado no ânodo, íons Cu2+ da solução são depositados na forma pura no cátodo. Quanto às impurezas metálicas, algumas são oxidadas, passando à solução, enquanto outras simplesmente se desprendem do ânodo e se sedimentam abaixo dele. As impurezas sedimentadas são poste-riormente processadas, e sua comercialização gera receita que ajuda a cobrir os custos do processo. A série eletroquímica a seguir lista o cobre e alguns metais presentes como impu-rezas no cobre bruto de acordo com suas forças redutoras relativas.

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Ouro Platina Prata Força Cobre Redutora Chumbo Niquel Zinco

Entre as impurezas metálicas que constam na série apresentada, as que se sedimentam abaixo do ânodo de cobre são

(A) Au, Pt, Ag, Zn, Ni e Pb.

(B) Au, Pt e Ag.

(C) Zn, Ni e Pb.

(D) Au e Zn.

(E) Ag e Pb. 16) O uso de protetores solares em situações de grande exposição aos raios solares como, por exemplo, nas praias, é de grande importância para a saúde. As moléculas ativas de um protetor apresentam, usualmente, anéis aromáticos conjugados com grupos carbonila, pois esses sistemas são capazes de absorver a radiação ultravioleta mais nociva aos seres humanos. A conjugação é definida como a ocorrência de alternância entre ligações simples e duplas em uma molécula. Outra propriedade das moléculas em questão é apresentar, em uma de suas extremidades, uma parte apolar responsável por reduzir a solubilidade do composto em água, o que impede sua rápida remoção quando do contato com a água. De acordo com as considerações do texto, qual das moléculas apresentadas a seguir é a mais adequada para funcionar como molécula ativa de protetores solares? (A) (B) (C)

(D)

(E)

17) Nas últimas décadas, o efeito estufa tem-se intensificado de maneira preocupante, sendo esse efeito muitas vezes atribuído à intensa liberação de CO2 durante a queima de combustíveis fósseis para geração de energia. O quadro traz as entalpias-padrão de com-bustão a 25°C (∆H0

25) do metano, do butano e do octano.

À medida que aumenta a consciência sobre os impactos ambientais relacionados ao uso da energia, cresce a importância de se criar políticas de incentivo ao uso de combustíveis mais eficientes. Nesse sentido, considerando- se que o metano, o butano e o octano sejam representativos do gás natural, do gás liquefeito de petróleo (GLP) e da gasolina, respectivamente, então, a partir dos dados fornecidos, é possível concluir que, do ponto de vista da quantidade de calor obtido por mol de CO2 gerado, a ordem crescente desses três combustíveis é (A) gasolina, GLP e gás natural. (B) gás natural, gasolina e GLP. (C) gasolina, gás natural e GLP. (D) gás natural, GLP e gasolina. (E) GLP, gás natural e gasolina. 18) álcool hidratado utilizado como combus-tível veicular é obtido por meio da destilação fracionada de soluções aquosas geradas a partir da fermentação de biomassa. Durante a destilação, o teor de etanol da mistura é aumentado, até o limite de 96% em massa. Considere que, em uma usina de produção de etanol, 800 kg de uma mistura etanol/água com concentração 20% em massa de etanol foram destilados, sendo obtidos 100 kg de álcool hidratado 96% em massa de etanol. A partir desses dados, é correto concluir que a destilação em questão gerou um resíduo com uma concentração de etanol em massa. (A) de 0%. (B) entre 9,0% e 9,2%.

(C) de 8,0%. (D) entre 13% e 14%.

(E) entre 8,4% e 8,6%.

19) Arroz e feijão formam um "par perfeito", pois fornecem energia, aminoácidos e diversos nutri-entes. O que falta em um deles pode ser en-contrado no outro. Por exemplo, o arroz é pobre no aminoácido lisina, que é encontrado em abundância no feijão, e o aminoácido metionina é abundante no arroz e pouco encontrado no feijão.

A partir das informações contidas no texto e na tabela, conclui-se

(A) os carboidratos contidos no arroz são mais nutritivos que os do feijão. (B) o arroz é mais calórico que o feijão por conter maior quantidade de lipídios. (C) as proteínas do arroz têm a mesma composição de aminoácido que as do feijão. (D) a combinação de arroz e feijão contém energia e nutrientes e é pobre em colesterol. (E) duas colheres de arroz e três de feijão são menos calóricas que três colheres de arroz e duas de feijão. 20) Metade do volume de óleo de cozinha consumido anualmente no Brasil, cerca de dois bilhões de litros, é jogada incorretamente em ralos, pias e bueiros. Estima-se que cada litro de óleo descartado polua milhares de litros de água. A reciclagem do óleo de cozinha, além de necessária, tem mercado na produção de biodiesel. Há uma demanda atual de 1,2 bilhões de litros de biodiesel no Brasil. Se houver planejamento na coleta, transporte e produção, estima-se que se possa pagar até RS 1,00 por litro de óleo a ser reciclado. De acordo com o texto, o destino inadequado do óleo de cozinha traz diversos problemas. Com o objetivo de contribuir para resolver esses problemas, deve-se (A) utilizar o óleo para produção de biocombus-tíveis, como etanol. (B) coletar o óleo devidamente e transportá-lo às empresas de produção de biodiesel. (C) limpar periodicamente os esgotos das cidades para evitar entupimentos e enchentes. (D) utilizar o óleo como alimento para os peixes, uma vez que preserva seu valor nutritivo após o descarte. (E) descartar o óleo diretamente em ralos, pias e bueiros, sem tratamento prévio com agentes dispersantes.

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composto

Fórmula molecular

Massa molar

(g/mol)

(∆H025)

(kJ/mol)

metano CH4 16 - 890 butano C4H10 58 - 2.878 octano C8H8 114 - 5.471

21) Desde os anos 1990, novas tecnologias para a produção de plásticos biodegradáveis foram pesquisadas em diversos países do mundo. No Brasil, foi desenvolvido um plástico empregando-se derivados da cana-de-açúcar e uma bactéria recém-identificada, capaz de transformar açúcar em plástico. "A bactéria se alimenta de açúcar, transfor-mando o excedente do seu metabolismo em um plástico biodegradável chamado PHB (polihidroxibutirato). Sua vantagem é que, ao ser descartado, o bioplástico é degradado por microorganismos existentes no solo em no máximo um ano, ao contrário dos plásticos de origem petroquímica, que geram resíduos que demoram mais de 200 anos para se degradarem". A nova tecnologia, apresentada no texto, tem como consequência, (A) a diminuição da matéria orgânica nos aterros e do mau-cheiro nos lixões. (B) a ampliação do uso de recursos não renováveis, especialmente, os plásticos. (C) a diminuição do metabolismo de bactérias decompositoras presentes nos solos. (D) a substituição de recursos não renováveis por renováveis para fabricar plásticos. (E) o lançamento no meio ambiente de produtos plásticos inertes em relação ao ciclo da matéria 22) O lixo radioativo ou nuclear é resultado da manipulação de materiais radioativos, utilizados hoje na agricultura, na indústria, na medicina, em pesquisas científicas, na produção de energia etc. Embora a radioatividade se reduza com o tempo, o processo de decaimento radioativo de alguns materiais pode levar milhões de anos. Por isso, existe a necessidade de se fazer um descarte adequado e controlado de resíduos dessa natureza. A taxa de decaimento radioativo é medida em termos de um tempo característico, chamado meia-vida, que é o tempo necessário para que uma amostra perca metade de sua radioatividade original. O gráfico seguinte representa a taxa de decaimento radioativo do rádio-226, elemento químico pertencente à família dos metais alcalinos terrosos e que foi utilizado durante muito tempo na medicina.

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As informações fornecidas mostram que (A) quanto maior é a meia-vida de uma substân-cia mais rápido ela se desintegra. (B) apenas 1/8 de uma amostra de rádio/226 terá decaído ao final de 4.860 anos. (C) metade da quantidade original de rádio-226, ao final de 3.240 anos, ainda estará por decair. (D) restará menos de 1% de rádio/226 em qualquer amostra dessa substância após deco-rridas 3 meias-vidas. (E) a amostra de rádio-226 diminui a sua quantidade pela metade a cada intervalo de 1.620 anos devido à desintegração radioativa. 23) A energia geotérmica tem sua origem no núcleo derretido da Terra, onde as temperaturas atingem 4.000 ºC. Essa energia é primeiramente produzida pela decomposição de materiais radiativos dentro do planeta. Em fontes geotérmicas, a água, aprisionada em um reservatório subterrâneo, é aquecida pelas rochas ao redor e fica submetida a altas pressões, podendo atingir temperaturas de até 370 ºC sem entrar em ebulição. Ao ser liberada na superfície, à pressão ambiente, ela se vaporiza e se resfria, formando fontes ou gêiseres. O vapor de poços geotérmicos é separado da água e é utilizado no funcionamento de turbinas para gerar eletricidade. A água quente pode ser utilizada para aquecimento direto ou em usinas de dessalinização. Depreende-se das informações acima que as usinas geotérmicas (A) utilizam a mesma fonte primária de energia que as usinas nucleares, sendo, portanto, semelhantes os riscos decorrentes de ambas. (B) funcionam com base na conversão de energia potencial gravitacional em energia térmica. (C) podem aproveitar a energia química transformada em térmica no processo de dessalinização. (D) assemelham-se às usinas nucleares no que diz respeito à conversão de energia térmica em cinética e, depois, em elétrica. (E) transformam inicialmente a energia solar em energia cinética e, depois, em energia térmica.

24) Na atual estrutura social, o abastecimento de água tratada desempenha um papel fundamental para a prevenção de doenças. Entretanto, a população mais carente é a que mais sofre com a falta de água tratada, em geral, pela falta de estações de tratamento capazes de fornecer o volume de água necessário para o abastecimento ou pela falta de distribuição dessa água. (1) represa

reservatório (7)

No sistema de tratamento de água apresentado na figura, a remoção do odor e a desinfecção da água coletada ocorrem, respectivamente, nas etapas (A) 1 e 3 (B) 1 e 5 (C) 2 e 4 (D) 2 e 5 (E) 3 e 4

25) Potencializado pela necessidade de reduzir as emissões de gases causadores do efeito estufa, o desenvolvimento de fontes de energia renováveis e limpas dificilmente resultará em um modelo hegemônico. A energia solar ou a eólica e, mais tarde, provavelmente o hidrogênio, capaz de lhe garantir eficiência energética e ajudar o mundo a atenuar os efeitos das mudanças climáticas. O hidrogênio, em um primeiro momento, poderia ser obtido a partir de hidrocarbonetos ou de carboidratos. Considerando as fontes de hidrogênio citadas, a de menor impacto ambiental seria (A) aquela obtida de hidrocarbonetos, pois possuem maior proporção de hidrogênio por molécula. (B) aquela de carboidratos, por serem estes termodinamicamente mais estáveis que os hidrocarbonetos.

(C) aquela de hidrocarbonetos, pois o carvão resultante pode ser utilizado também como fonte de energia. (D) aquela de carboidratos, uma vez que o carbono resultante pode ser fixado pelos vegetais na próxima safra. (E) aquela de hidrocarbonetos, por estarem ligados a carbonos tetraédricos, ou seja, que apresentam apenas ligações simples.

26) Sabe-se que a ingestão frequente de lipídios contendo ácidos graxos (ácidos monocarboxílicos alifáticos) de cadeia carbônica insaturada com isomeria trans apresenta maior risco para o desenvolvimento de doenças cardiovasculares, sendo que isso não se observa com os isômeros cis. Dentre os critérios seguintes, o mais adequa-do à escolha de um produto alimentar saudável contendo lipídios é: (A) Se contiver bases nitrogenadas, estas devem estar ligadas a uma ribose e a um aminoácido. (B) Se contiver sais, estes devem ser de bromo ou de flúor, pois são essas as formas mais frequentes nos lipídios cis. (C) Se estiverem presentes compostos com ligações peptídicas entre os aminoácidos, os grupos amino devem ser esterificados. (D) Se contiver lipídios com duplas ligações entre os carbonos, os ligantes de maior massa devem estar do mesmo lado da cadeia. (E) Se contiver polihidroxialdeidos ligados covalentemente entre si, por ligações simples, esses compostos devem apresentar estrutura linear. 27) Pilhas e baterias são dispositivos tão comuns em nossa sociedade que, sem percebermos, carregamos vários deles junto ao nosso corpo; elas estão presentes em relógios, celulares etc. As semirreações descritas a seguir ilustram o que ocorre em uma pilha de óxido de prata. Zn(S) + OH-

(aq) → ZnO(S) + H2O(L) + e- Ag2O(S) + H2O(L) + e- → Ag(S) + OH-

(aq) Pode-se afirmar que esta pilha (A) é uma pilha ácida. (B) apresenta o óxido de prata como o ânodo. (C) apresenta o zinco como o agente oxidante. (D) tem como reação da célula a seguinte reação: Zn(s) + Ag2O(s) → ZnO(s) + 2Ag(s). (E) apresenta fluxo de elétrons na pilha do eletrodo de Ag2O para o Zn.

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28) Após utilizarmos um copo descartável à base de estireno, os copos são descartados e jogados no lixo para serem reciclados ou depositados em aterros. No caso de copos plásticos constituídos de polímeros à base de produtos petrolíferos, o ciclo de existência deste material passa por vários processos que envolvem (A) a decomposição biológica, que ocorre em aterros sanitários, por micro-organismos que consomem plásticos com estas características apolares. (B) a polimerização, que é um processo artificial inventado pelo homem, com a ge-ração de novos compostos resistentes e com maiores massas moleculares. (C) a decomposição química, devido à quebra de ligações das cadeias poliméricas, o que leva à geração de compostos tóxicos ocasio-nando problemas ambientais. (D) a polimerização, que produz compostos de propriedades e características bem defi-nidas, com geração de materiais com ampla distribuição de massa molecular. (E) a decomposição, que é considerada uma reação química porque corresponde à união de pequenas moléculas, denominados monome-ros, para a formação de oligômeros.

29) Em visita a uma usina sucroalcooleira, um grupo de alunos pôde observar a série de processos de beneficiamento da cana-de-açúcar, entre os quais se destacam: 1. A cana chega cortada da lavoura por meio de caminhões e é despejada em mesas alimen-tadoras que a conduzem para as moendas. Antes de ser esmagada para a retirada do caldo açucarado, toda a cana é transportada por esteiras e passada por um eletroímã para a retirada de materiais metálicos. 2. Após se esmagar a cana, o bagaço segue para as caldeiras, que geram vapor e energia para toda a usina. 3. O caldo primário, resultante do esmaga-mento, é passado por filtros e sofre tratamento para transformar-se em açúcar refinado e etanol. Com base nos destaques da observação dos alunos, quais operações físicas de separação de materiais foram realizadas nas etapas de beneficiamento da cana-de-açúcar?

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(A) Separação mecânica, extração, decantação. (B) Separação magnética, combustão, filtração. (C) Separação magnética, extração, filtração. (D) Imantação, combustão, peneiração. (E) Imantação, destilação, filtração.

30) As misturas efervescentes, são comuns para a administração de vitamina C ou de medicamentos para azia. Essa forma farmacêutica foi desenvol-vida para acelerar a absorção do fármaco pelo organismo. A matérias primas que atuam na efervescência são, em geral, o ácido tartárico ou o ácido cítrico que reagem com um sal de caráter básico, como o bicarbonato de sódio (NaHCO3), quando em contato com a água. A partir do contato da mistura efervescente com a água, ocorre uma série de reações químicas simultâneas: liberação de íons, formação de ácido e liberação do gás carbônico gerando a efer-vescência. As equações a seguir representam as etapas da reação da mistura efervescente na água, em que foram omitidos os estados de agregação dos reagentes, e H3A representa o ácido cítrico. I. NaHCO3 → Na+ + HCO–

3 II. H2CO3 ↔ H2O + CO2 III. HCO–3 + H+ ↔ H2CO3 IV. H3A ↔ 3H+ + A–

A ionização, a dissociação iônica, a formação do ácido e a liberação do gás ocorrem, respectiva-mente, nas seguintes etapas: (A) IV, I, II e III (B) I, IV, III e II (C) IV, III, I e II (D) I, IV, II e III (E) IV, I, III e II

31) Um ambiente capaz de asfixiar todos os animais conhecidos do planeta foi colonizado por pelo menos três espécies diferentes de inverte-brados marinhos. Descobertos a mais de 3.000 m de profundidade no Mediterrâneo, eles são os primeiros membros do reino animal a prosperar mesmo diante da ausência total de oxigênio. Não admira que os bichos pertençam a um grupo pouco conhecido, o dos loricíferos, que mal chegam a 1,0 mm. A adaptação dos bichos à vida no sufoco é tão profunda que suas células dispensaram as chamadas mitocôndrias. Que substâncias poderiam ter a mesma função do O2 na respiração celular pode ser realizada pelos loricíferos? (A) S e CH4 (B) S e NO3

– (C) H2 e NO3

–

(D) CO2 e CH4 (E) H2 e CO2

32) O crescimento da produção de energia elétrica ao longo do tempo tem influenciado decisivamente o progresso da humanidade, mas também tem criado uma séria preocu-pação: o prejuízo ao meio ambiente. Nos próximos anos, uma nova tecnologia de geração de energia elétrica deverá ganhar espaço: as células a combustível hidrogênio e oxigênio. Com base no texto e na figura, a produção de energia elétrica por meio da célula a combustível hidrogênio/oxigênio diferencia-se dos processos convencionais porque (A) transforma energia química em energia elétrica, sem causar danos ao meio ambiente, porque o principal subproduto formado é a água. (B) converte a energia química contida nas moléculas dos componentes em energia térmica, sem que ocorra a produção de gases poluentes nocivos ao meio ambiente. (C) transforma energia química em energia elétrica, porém emite gases poluentes da mesma forma que a produção de energia a partir dos combustíveis fósseis. (D) converte energia elétrica proveniente dos combustíveis fósseis em energia química, retendo os gases poluentes produzidos no processo sem alterar a qualidade do meio ambiente. (E) converte a energia potencial acumulada nas moléculas de água contidas no sistema em energia química, sem que ocorra a produção de gases poluentes nocivos ao meio ambiente. 33) O abastecimento de nossas necessidades energéticas futuras dependerá certamente do desenvolvimento de tecnologias para aprovei-tar a energia solar com maior eficiência. A energia solar é a maior fonte de energia mundial. Num dia ensolarado, por exemplo, aproximadamente 1 kJ de energia solar atinge cada metro quadrado da superfície terrestre por segundo. No entanto, o aproveitamento dessa energia é difícil porque ela é diluída e oscila com o horário e as condições climáticas

O uso efetivo da energia solar depende de formas e estocar a energia coletada para uso posterior. Atualmente, uma das formas de se utilizar a energia solar tem sido armazená-la por meio de processos químicos endotérmicos que mais tarde podem ser revertidos para liberar calor. Conside-rando a reação:

CH4(g) + H2O(v) + calor ↔ CO(g) + 3H2(g) e analisando-a como potencial mecanismo para o aproveitamento posterior da energia solar, conclui-se que se trata de uma estratégia (A) insatisfatória, pois a reação apresentada não permite que a energia presente no meio externo seja absorvida pelo sistema para ser utilizada posteriormente. (B) insatisfatória, uma vez que há formaçao de gases poluentes e com potencial poder explosivo, tornando-a uma reaçao perigosa e de difícil controle. (C) insatisfatória, uma vez que há formação de gás CO que não possui conteúdo energético passível de ser aproveitado posteriormente e é considerado um gás poluente. (D) satisfatória, uma vez que a reação direta ocorre com absorção de calor e promove a formação das substâncias combustíveis que poderão ser utilizadas posteriormente para obtenção de energia e realização de trabalho útil. (E) satisfatória, uma vez que a reação direta ocorre com liberação de calor havendo ainda a formação das substâncias combustíveis que poderão ser utilizadas posteriormente para obtenção de energia e realização de trabalho útil. 34) Todos os organismos necessitam de água e grande parte deles vive em rios, lagos e oceanos. Os processos biológicos, como respiração e fotossíntese, exercem profunda influência na química das águas naturais em todo o planeta. O oxigênio é ator dominante na química e na bioquímica da hidrosfera. Devido a sua baixa solubilidade em água (9,0 mg/L a 20°C) a disponibilidade de oxigênio nos ecossistemas aquáticos estabelece o limite entre a vida aeróbica e anaeróbica. Nesse contexto, um parâmetro chamado Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) foi definido para medir a quantidade de matéria orgânica presente em um sistema hídrico. A DBO corresponde à massa de O2 em miligramas necessária para realizar a oxidação total do carbono orgânico em um litro de água.

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Suponha que 10 mg de açúcar (fórmula mínima CH2O e massa molar igual a 30 g/mol) são dissolvidos em um litro de água; em quanto a DBO será aumentada? Dados: Massas molares em g/mol: C = 12; H = 1; O = 16.

(A) 0,4mg de O2/litro (B) 1,7mg de O2/litro (C) 2,7mg de O2/litro (D) 9,4mg de O2/litro (E) 10,7mg de O2/litro 35) No que tange à tecnologia de combus-tíveis alternativos, muitos especialistas em energia acreditam que os alcoóis vão crescer em importância em um futuro próximo. Realmente, alcoóis como metanol e etanol têm encontrado alguns nichos para uso doméstico como combustíveis há muitas décadas e, recentemente, vêm obtendo uma aceitação cada vez maior como aditivos, ou mesmo como substitutos para gasolina em veículos. Algumas das propriedades físicas desses combustíveis são mostradas no quadro seguinte.

Dados: Massas molares em g/mol: H = 1,0; C = 12,0; O = 16,0.

Considere que, em pequenos volumes, o custo de produção de ambos os alcoóis seja o mesmo. Dessa forma, do ponto de vista eco-nômico, é mais vantajoso utilizar (A) metanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 22,7 kJ de energia por litro de combustível queimado. (B) etanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 29,7 kJ de energia por litro de combustível queimado. (C) metanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 17,9 MJ de energia por litro de combustível queimado. (D) etanol, pois sua combustao completa fornece aproximadamente 23,5 MJ de energia por litro de combustível queimado.

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(E) etanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 33,7 MJ de energia por litro de combustível queimado. 36) No ano de 2004, diversas mortes de animais por envenenamento no zoológico de São Paulo foram evidenciadas. Estudos técnicos apontam suspeita de intoxicaçao por monofluoracetato de sódio, conhecido como composto 1080 e ilegalmente comercializado como raticida. O monofluoracetato de sódio é um derivado do ácido monofluoracético e age no organismo dos mamíferos bloqueando o ciclo de Krebs, que pode levar à parada da respiração celular oxidativa e ao acúmulo de amônia na circulação. O monofluoracetato de sódio pode ser obtido pela (A) desidrataçao do ácido monofluoracético, com liberação de água. (B) hidrólise do ácido monofluoracético, sem formação de água. (C) perda de íons hidroxila do ácido monofluoracético, com liberação de hidróxido de sódio. (D) neutralização do ácido monofluoracético usando hidróxido de sódio, com liberação de água. (E) substituição dos íons hidrogênio por sódio na estrutura do ácido monofluoracético, sem formação de água. 37) A eletrólise é muito empregada na indústria com o objetivo de reaproveitar parte dos metais sucateados. O cobre, por exemplo, é um dos metais com maior rendimento no processo de eletrólise, com uma recuperação de aproxima-damente 99,9%. Por ser um metal de alto valor comercial e de múltiplas aplicações, sua recupe-ração torna-se viável econômicamente. Suponha que, em um processo de recuperação de cobre puro, tenha-se eletrolisado uma solução de sulfato de cobre (II) (CuSO4) durante 3h, empre-gando-se uma corrente elétrica de intensidade igual a 10A. A massa de cobre puro recuperada é de aproximadamente Dados: Constante de Faraday F = 96 500 C/mol; Massa molar em g/mol: Cu = 63,5. (A) 0,02g. (B) 0,04g. (C) 2,40g. (D) 35,5g. (E) 71,0g.

38) As mobilizações para promover um planeta melhor para as futuras gerações são cada vez mais frequentes. A maior parte dos meios de transporte de massa é atualmente movida pela queima de um combustível fóssil. A título de exemplificação do ônus causado por essa prática, basta saber que um carro produz, em média, cerca de 200g de dióxido de carbono por km percorrido.

Um dos principais constituintes da gasolina é o octano (C8H18). Por meio da combustão do octano é possível a liberação de energia, per-mitindo que o carro entre em movimento. A equação que representa a reação química desse processo demonstra que (A) no processo há liberaçao de oxigênio, sob a forma de O2. (B) o coeficiente estequiométrico para a água é de 8 para 1 do octano. (C) no processo há consumo de água, para que haja liberação de energia. (D) o coeficiente estequiométrico para o oxigênio é de 12,5 para 1 do octano. (E) o coeficiente estequiométrico para o gás carbônico é de 9 para 1 do octano. 39) A composição média de uma bateria automotiva esgotada é de aproximadamente 32% Pb, 3% PbO, 17% PbO2 e 36% PbSO4. A média de massa da pasta residual de uma bateria usada é de 6kg, onde 19% é PbO2, 60% PbSO4 e 21% Pb. Entre todos os compostos de chumbo presentes na pasta, o que mais preocupa é o sulfato de chumbo (II), pois nos processos pirometalúrgicos, em que os compostos de chumbo (placas das baterias) são fundidos, há a conversão de sulfato em dióxido de enxofre, gás muito poluente. Para reduzir o problema das emissões de SO2(g), a indústria pode utilizar uma planta mista, ou seja, utilizar o processo hidrometalúrgico, para a dessulfuração antes da fusão do composto de chumbo. Nesse caso, a redução de sulfato presente no PbSO4 é feita via ixiviação com solução de carbonato de sódio (Na2CO3) 1M a 45°C, em que se obtém o carbonato de chumbo (II) com rendimento de 91%.

PbSO4 + Na2CO3 → PbCO3 + Na2SO4

Dados: Massas Molares em g/mol Pb = 207; S = 32; Na = 23; O = 16; C = 12

Segundo as condições do processo apresentado para a obtenção de carbonato de chumbo (II) por meio da lixiviaçao por carbonato de sódio e considerando uma massa de pasta residual de uma bateria de 6 kg, qual quantidade aproximada, em quilogramas, de PbCO3 é obtida? (A) 1,7 kg (B) 1,9 kg (C) 2,9 kg (D) 3,3 kg (E) 3,6 kg 40) Ao colocar um pouco de açúcar na água e mexer até a obtenção de uma só fase, prepara-se uma solução. O mesmo acontece ao se adicionar um pouquinho de sal à água e misturar bem. Uma substância capaz de dissolver o soluto é denominada solvente; por exemplo, a água é um solvente para o açúcar, para o sal e para várias outras substâncias. A figura a seguir ilustra essa citação. Suponha que uma pessoa, para adoçar seu cafezinho, tenha utilizado 3,42g de sacarose (massa molar igual a 342 g/mol) para uma xícara de 50 ml do líquido. Qual é a concentração final, em mol/L, de sacarose nesse cafezinho? (A) 0,02 (B) 0,2 (C) 2 (D) 200 (E) 2000 41) As baterias de Ni-Cd muito utilizadas no nosso cotidiano não devem ser descartadas em lixos comuns uma vez que uma considerável quantidade de cádmio é volatilizada e emitida para o meio ambiente quando as baterias gastas são incineradas como componente do lixo. Com o objetivo de evitar a emissão de cádmio para a atmosfera durante a combustão é indicado que seja feita a reciclagem dos materiais dessas baterias. Uma maneira de separar o cádmio dos demais compostos presentes na bateria é realizar o processo de lixiviação ácida. Nela, tanto os metais (Cd, Ni e eventualmente Co) como os hidróxidos de íons metálicos Cd(OH)2(s), Ni(OH)2(s), Co(OH)2(s) presentes na bateria, reagem com uma mistura ácida é solubilizados

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Em função da baixa seletividade (todos os íons metálicos são solubilizados), após a digestão ácida, é realizada uma etapa de extração dos metais com solventes orgânicos de acordo com a reação: M2+

(aq) + 2HR(org) ↔ MR2(org) + 2H+(aq)

Onde: M2+ = Cd2+, Ni2+ ou Co2+ HR = C16H34 — PO2H: identificado no gráfico por X HR = C12H12 — PO2H : identificado no gráfico por Y O gráfico mostra resultado da extração utili-zando os solventes orgânicos X e Y em diferentes pH. Figura 1: Extração de níquel, cádmio e cobalto em função do pH da solução utilizando solventes orgânicos X e Y. A reação descrita no texto mostra o processo de extração dos metais por meio da reação com moléculas orgânicas, X e Y Conside-rando-se as estruturas de X e Y e o processo de separação descrito, pode-se afirmar que (A) as moléculas X e Y atuam como extratores catiônicos uma vez que a parte polar da molécula troca o íon H+ pelo cátion do metal. (B) as moléculas X e Y atuam como extratores aniônicos uma vez que a parte polar da molécula troca o íon H+ pelo cátion do metal. (C) as moléculas X eY atuam como extratores catiônicos uma vez que a parte apolar da molécula troca o íon PO2

2– pelo cátion do metal. (D) as moléculas X e Y atuam como extratores aniônicos uma vez que a parte polar da molécula troca o íon PO2

2– pelo cátion do metal. (E) as moléculas X e Y fazem ligações com os íons metálicos resultando em compostos com caráter apolar o que justifica a eficácia da extração.

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42) Os pesticidas modernos são divididos em várias classes, entre as quais se destacam os organofosforados, materiais que apresentam efeito tóxico agudo para os seres humanos. Esses pesticidas contêm um átomo central de fósforo ao qual estão ligados outros átomos ou grupo de átomos como oxigênio, enxofre, grupos metoxi ou etoxi, ou um radical orgânico de cadeia longa. Os organofos-forados são divididos em três subclasses: Tipo A, na qual o enxofre não se incorpora na molécula; Tipo B, na qual o oxigênio, que faz dupla ligação com fósforo, é substituído pelo enxofre; e Tipo C, no qual dois oxigênios são substituídos por enxofre. Um exemplo de pesticida organofosforado Tipo B, que apresenta grupo etoxi em sua fórmula estrutural, está representado em: (A) (B) (C) (D) (E) 43) Deseja-se instalar uma estação de geração de energia elétrica em um município localizado no interior de um pequeno vale cercado de altas montanhas de difícil acesso. A cidade é cruzada por um rio, que é fonte de água para consumo, irrigação das lavouras de subsistência e pesca. Na região, que possui pequena extensão territorial, a incidência solar é alta o ano todo. A estação em questão irá abastecer apenas o município apre-sentado. Qual forma de obtenção de energia, entre as apresentadas, é a mais indicada para ser implantada nesse município de modo a causar o menor impacto ambiental? (A) Termelétrica, país é possível utilizar a água do rio no sistema de refrigeração. (B) Eólica, pois a geografia do local é própria para a captação desse tipo de energia. (C) Nuclear, pois o modo de resfriamento de seus sistemas não afetaria a população. (D) Fotovoltaica, pois é possível aproveitar a energia solar que chega à superfície do local. (E) Hidrelétrica, pois o rio que corta o município é suficiente para abastecer a usina construída.

P

S

O

NH2

CH3O

CH3

COCH(CH3)2O

45) Quando Rutherford fez uma experiência bombardeando uma folha de ouro com parti-culas alfa, ele comprovou especialmente o erro no modelo de (A) Demócrito. (B) Thomson. (C) Bohr. (D) Dalton. 46) Duas experiências são realizadas com gás nitrogênio e gás hidrogênio. Todas as massas foram consumidas totalmente, tanto na pri-meira como na segunda experiência, conforme descrito abaixo.

gás nitrogênio + gás hidrogênio → amônia Considerando-se os dados acima, os valores que substituem as massas 1, 2 e 3, nessas experiências, respectivamente, são (A) 44g, 17g e 17g (B) 44g, 6g e 28g (C) 68g, 28g e 6g (D) 68g, 6g e 28g Leia o texto abaixo e responda às questões 47, 48 e 49. O fluoreto de hidrogênio (HF)n representa um grande número de moléculas que se unem através de uma intensa força de atração que se dá entre os pólos dessa molécula. Quando parte dessas ligações rompem, o fluoreto de hidrogênio passa a líquido que, se misturado à água, forma o ácido fluorídrico líquido, que é extremamente corrosivo, devendo ser guarda-do em plástico, pois corroi o vidro. Sabendo-se que o vidro é formado em grande parte pelo SiO2 tem-se a reação

SiO2(s) + HF(aq) → SiF4(g) + H2O(L)

47) Sobre as forças de atração que ocorrem entre as moléculas de HF, conclui-se que se trata de Ligações

(A) iônicas. (B) covalentes. (C) pontes de hidrogênio. (D) dipolo-induzido-dipolo-induzido. 48) O dióxido de silício é a substância respon-sável por grande parte da constituição do vidro. Sobre a sua geometria e polaridade, é correto afirmar-se que se trata de uma molécula (A) linear e apolar. (B) angular e polar. (C) tetraédrica e apolar. (D) linear e polar. 49) Após a reação estar devidamente balanceada, a soma dos coeficientes mínimos e inteiros da equação é igual a

(A) 5 (B) 6 (C) 7 (D) 8

Observe as estruturas abaixo e responda às questões 50 e 51. 50) Qual ácido apresenta fórmula estrutural errada? (A) Ácido sulfúrico. (B) Ácido fosfórico. (C) Ácido nítrico. (D) Ácido carbônico. 51) Os números de oxidação dos elementos enxofre, fósforo, nitrogênio e carbono, nos ácidos acima, são, respectivamente, (A) −6, +5, +6 e −4 (B) +6, +5, +5 e +4 (C) +6, +4, +6 e +4 (D) −6, +4, +6 e −4

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M 52) Os átomos apresentam capacidade de ganhar ou perder elétrons, formando novos sistemas carregados eletricamente chamados íons.

O íon X-2 apresenta 20 elétrons e 22 nêutrons, portanto, o elemento X tem (A) número atômico igual a 18. (B) número de massa igual a 42. (C) número de prótons igual a 20. (D) número de nêutrons igual a 20. 53) determinada quantidade de um óxido em X ml de um ácido. Posteriormente, pediu que repetisse a operação em X ml de uma base. Ao final do procedimento, o aluno observou que ocorreu reação nos dois processos. Dentre as substâncias abaixo, qual óxido o aluno utilizou? (A) ZnO. (B) Na2O. (C) SO3. (D) CaO. 54) O amoníaco, solução utilizada em limpeza doméstica, nada mais é do que a amônia (NH3). Esse gás, que é incolor, ao ser borbulhado em presença de água, sofre ionização conforme a equação abaixo:

NH3(g) + H2O(L) ↔ NH4+

(aq.) + OH-(aq.)

Considerando-se as informações acima, é correto afirmar-se que (A) o NH3 se comporta como ácido de Brönsted-Lowry. (B) o nox do nitrogênio na amônia é +3. (C) a base formada é forte. (D) a água se comporta como ácido de Brönsted-Lowry. 55) Em química, o modelo atômico que explica o fenômeno de emissão de luz, quando certa quantidade de energia é fornecida ao átomo, foi proposto por (A) Dalton. (B) Heinsenberg. (C) Rutherford-Bohr. (D) Thomson.

56) Ao trabalhar num motor de automóvel, um jovem mecânico, ao final do serviço, ficou com as mãos todas engraxadas. Ao lavá-las com água, notou que a graxa não saía de suas mãos, mas, ao aceitar a sugestão de seu chefe,

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lavou-as com gasolina, e a graxa foi, então, eliminada de suas mãos. Logo, quanto à polaridade das substâncias, afirma-se que (A) a graxa e a água são apolares. (B) a graxa e a água são polares. (C) a graxa e a gasolina são polares. (D) a graxa e a gasolina são apolares. 57) Um caminhão carregado de ácido sulfúrico tombou em uma estrada, contaminando o asfalto com a substância. Os bombeiros, ao serem chamados, agiram rapidamente, adicionando cal na pista para neutralizar o ácido, evitando conta-minação do local. A reação que representa a neutralização total da cal pelo ácido sulfúrico é (A) H2SO4 + CaO → CaSO3 + H2O (B) H2SO4 + CaOH → CaSO4 + 2 H2O (C) H2SO3 + Ca(OH)2 → H2SO3 + H2O (D) H2SO4 + CaO → CaSO4 + H2O Leia o texto abaixo e responda às questões 58, 59 e 60. Determinados elementos de transição são utiliza-dos na indústria para produção de cerâmicas e vidros. A cor dada a esses produtos depende do estado de oxidação desses metais, por exemplo:

Metal Cor Oxidação Ferro marrom-amarelo Fe+3 Ferro verde-azulado Fe+2 Cobre Azul-claro Cu+2 Cromo verde Cr+3 58) Sobre a quantidade de partículas atômicas, presentes nesses íons, afirma-se que (A) Fe+2 e Fe+3apresentam o mesmo número de elétrons. (B) Fe+2 e Fe+3apresentam o mesmo número de prótons. (C) O ânion Cu+2 possui 27 elétrons. (D) O cátion Cr+3 possui 27 elétrons. 59) O ferro apresenta cor verde-azulado. A distri-buição eletrônica desse íon pelo diagrama de Linus Pauling é a seguinte: (A) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8

(B) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 (C) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4 (D) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8

60) O íon que apresenta cor azul-claro, ao se combinar com um elemento X, cujo estado de oxidação é -2, gera um composto cuja fórmula e classificação prováveis são (A) CuX, iônico. (B) CuX, molecular. (C) Cu2X, iônico. (D) Cu2X, molecular. Leia o texto abaixo e responda às questões 61 e 62. A amônia, NH3, é um dos produtos do metabolismo do peixe excretados na água. O nitrogênio tem importante participação na formação de proteínas, podendo também ser tóxico para organismos aquáticos, ocorrendo a seguinte reação:

NH3(aq.) + H2O ↔ NH4+

(aq.) + OH-(aq.)

61) Considerando-se a teoria ácido-base de Brönsted-Lowry, são dadas as seguintes afirmativas: I. A amônia se comporta como ácido porque doa prótons. II. A amônia se comporta como base porque recebe prótons. III. A água se comporta como ácido porque doa prótons. IV. A água se comporta como base porque doa prótons. São corretas apenas as afirmativas (A) II e III. (B) I e III. (C) I e IV. (D) II e IV. 62) Os compostos do nitrogênio, no reagente e no produto, apresentam, respectivamente, nu-mero de oxidação (A) -3 e -4. (B) +3 e -3. (C) +3 e +4. (D) -3 e -3. 63) Nas usinas siderúrgicas, a obtenção do ferro a partir da hematita acontece de acordo com o processo:

Fe2O3(s) + CO(g) → Fe(s) + CO2(g)

Para obter 224g de ferro, quantos moles de Fe2O3 são necessários?

(A) 2 moles. (B) 3 moles. (C) 4 moles. (D) 5 moles. 64) O quadro ao lado relaciona algumas substân-cias químicas às suas aplicações mais comuns no nosso cotidiano. óxido de cálcio (controle de acidez no solo) carbonato de cálcio ( fabricação de vidros) hidróxido de amônio (produto de limpeza) permanganato de potássio (queimaduras) As fórmulas que representam as substâncias citadas acima são, respectivamente, (A) Ca(OH)2, Ca2CO3, NH3OH, KMnO2. (B) CaO2, CaCO3, NH3OH, KMnO2. (C) CaO, CaCO3, NH4OH, KMnO4. (D) CaO, Ca2CO3, NH4OH, KMnO4. 65) Considere os sistemas abaixo indicados:

Tais sistemas são considerados, respectivamente: (A) substância simples, mistura homogênea, mistura heterogênea, mistura heterogênea. (B) substância composta, mistura heterogênea, substância composta, mistura homogênea. (C) substância simples, mistura homogênea, substância composta, mistura heterogênea. (D) substância composta, mistura heterogênea, mistura heterogênea, mistura homogênea. 66) A cor de uma chama depende basicamente do elemento químico que está sendo queimado. A mais comum, vista em incêndios e velas, é a chama amarela, resultado da combustão do sódio (elemento químico mais comum nas atividades humanas) aquecido em alta temperatura. Isso acontece porque, quando um (A) nêutron do átomo de sódio recebe energia, salta para um nível mais interno e, ao retornar, devolve a energia em forma de luz. (B) nêutron do átomo de sódio recebe energia, salta para um nível mais externo e, ao retornar, devolve a energia em forma de luz. (C) elétron do átomo de sódio recebe energia, salta para um nível mais externo e, ao retornar, devolve a energia em forma de luz. (D) elétron do átomo de sódio recebe energia, salta para um nível mais interno e, ao retornar, devolve a energia em forma de luz.

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Leia o texto abaixo e responda às questões 67 e 68. O cálcio (20Ca40) é um elemento essencial na formação de ossos e dentes, e recentes estudos demonstram que há uma relação inversa entre o nível de cálcio no organismo e a pressão sanguínea. O cálcio ajuda a regular e prevenir a hipertensão e, além disso, com o potássio e o magnésio, atua na contração e no relaxamento de músculos, auxiliando também na transmissão de impul-sos nervosos. 67) Sobre os átomos dos elementos alcalinos terrosos citados no texto, afirma-se que, (A) o magnésio é o mais eletronegativo. (B) o potássio é o que apresenta menor raio atômico. (C) ambos formam ânions de carga +2. (D) o cálcio é o que apresenta maior energia de ionização. 68) A notação científica do cálcio indica que seus átomos apresentam (A) 20 prótons e 40 nêutrons. (B) 20 elétrons e 40 prótons. (C) 20 prótons e 20 elétrons. (D) 20 nêutrons e 40 elétrons. 69) O ácido nítrico (HNO3) é obtido indus-trialmente a partir do oxigênio e do nitrogê-nio do ar, da amônia e da água. Suas princi-pais aplicações são na produção de nitratos, fertilizantes e explosivos. Sobre esse ácido, afirma-se que sua estrutura molecular apre-senta (A) 3 ligações covalentes normais simples. (B) 1 ligação covalente normal simples e duas covalentes dativas. (C) 3 ligações covalentes dativas. (D) 2 ligações covalentes normais simples e uma covalente dativa. Leia o texto abaixo e responda às questões 70, 71 e 72. O hidrogênio, que não tem cor, odor e gosto, é o gás mais leve que existe. É altamente Combustível, não corrosivo e utilizado em indústrias elétricas, químicas,

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alimentícias etc. Uma das formas de obtê-lo é fa-zendo reagir ferro com ácido sulfúrico, conforme a reação:

Fe(s) + H2SO4(aq) → Fe2(SO4)3 + H2(g)

70) No que diz respeito às espécies envolvidas na reação, como reagentes e produtos, e aos elementos que os constituem, afirma-se que (A) o elemento hidrogênio tem configuração eletrônica 1s2. (B) os elétrons do subnível mais energético dos átomos de enxofre apresentam N=3 e L=1. (C) todas as espécies químicas envolvidas no processo são substâncias compostas. (D) o elemento enxofre pertence ao grupo dos halogênios. 71) Em relação às características do ácido citado no texto, afirma-se que se trata de um (A) triácido, binário e forte. (B) diácido, ternário e fraco. (C) diácido , ternário e forte. (D) triácido, binário e fraco. 72) De acordo com a reação, devidamente balan-ceada, qual o volume de gás hidrogênio obtido, considerando-se que a mesma ocorra nas CNTP e que foram utilizados 28 gramas de ferro? (A) 8,4L (B) 16,8L (C) 33,6L (D) 44,8L 73) O ácido fosfórico é usado como acidulante em refrigerantes, balas etc. Sua fórmula molecular é H3PO4. Qual alternativa representa corretamente a ionização total do ácido fosfórico? (A) H+ + H2PO4

- (B) 2H+ + HPO4

-2 (C) H+ + H3PO4

- (D) 3H+ + PO4

-3 74) A tabela abaixo apresenta algumas apli-cações de determinados compostos inorgânicos: O nome correto dos compostos na ordem colocada acima é:

(A) ácido fosfórico, clorato de sódio, bromito de potássio, cloreto de amônio. (B) fosfato de cálcio, hipoclorito de sódio, bromato de potássio, cloreto de amônio. (C) fosfito de cálcio, hipoclorito de sódio, bromato de potássio, clorato de amônio. (D) fosfato de cálcio, clorato de sódio, bromito de potássio, clorato de amônio. 75) Os ions Cu+ e Cu++ , provenientes de um mesmo isótopo de cobre, diferem quanto ao número (A) atômico. (B) de massa. (C) de prótons. (D) de elétrons.

76) Considere a configuração eletrônica do elemento químico A= (1s2 2s2 2p6 3s2 3p3). Qual e, respectivamente, a classificação do período (nível de energia) e do grupo (família) desse elemento, considerando-se a sua locali-zação na tabela periódica? (A) 1, IIB (B) 3,VA (C) 3,IIB (D) 2,IIIA 77) A equação Al2(SO4)3 + PbCl2 → PbSO4 + AlCl 3 não esta balanceada. Balanceando-a com os menores números inteiros possíveis, a soma dos coeficientes estequiométricos será: (A) 9 (B) 7 (C) 4 (D) 8 78) A temperatura de ebulição da água do mar e superior a temperatura de ebulição da água potável. Esse fenômeno pode ser explicado pela elevada (A) poluição existente no mar. (B) quantidade de sais dissolvidos no mar. (C) energia potencial da água do mar. (D) pressão atmosférica verificada a nível do mar. 79) O citral, composto cuja fórmula é mos-trada abaixo, tem forte sabor de limão e é empregado em alimentos para dar sabor e aroma cítricos. Sua cadeia carbônica é classificada como:

(A) heterogênea, insaturada e ramificada (B) homogênea, saturada e normal (C) homogênea, insaturada e ramificada (D) heterogênea, saturada e ramificada 80) Considere a estrutura do nitro-benzeno, representada abaixo. Em relação a esse composto, são feitas as seguintes afirmativas: I. O nitro-benzeno e o produto da reação do benzeno com o acido nítrico, pela substituição de um átomo de hidrogênio pelo grupo nitro. II. A presença do grupo nitro (NO2), no anel, aumenta a reatividade do nitro-benzeno em Relação ao benzeno, frente as reações de substituição eletrofílica. III. A reação do nitro-benzeno com bromo Br2

fornece principalmente o produto meta. Esta(ao) correta(s) apenas a(s) afirmativa(s) (A) I. (B) I e II. (C) II e III. (D) I e III. 81) O fenômeno de isomeria e muito comum entre os compostos orgânicos. Analisando-se o acido 2,3-dicloro-3-fenil-propanóico, e correto afirmar-se que ele apresenta (A) 6 isômeros em seu total, sendo 2 sem atividade ótica. (B) 4 isômeros sem atividade ótica. (C) 4 isômeros em seu total, sendo 2 sem atividade ótica. (D) 2 isômeros ativos apenas e um meso composto. 82) O metano e o hidrocarboneto de menor massa molecular que, ao perder um átomo de hidrogênio, forma o radical alquila mais simples, o metil, que, ao se ligar aos grupos funcionais –OH, –COOH, –CHO e –NH2, forma respectivamente: (A) metanol, ácido metanóico, metanal, e metilamina. (B) etanol, ácido etanóico, etanal e etilamina. (C) metanol, ácido etanóico, etanal e metilamina. (D) etanol, ácido metanóico, metanal e etilamina.

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CH3 C

CH3

CH CH2 CH2 C

CH3

CH CO

H

NO2

83) Na tabela periódica, os elementos quími-cos estão ordenados (A) rigorosamente segundo suas massas atômicas e, salvo algumas exceções, também segundo seus raios atômicos crescentes. (B) de maneira tal que os ocupantes de uma mesma família tem o mesmo número de níveis de energia. (C) segundo seus volumes atômicos crescen-tes e ponto de fusão decrescente. (D) de maneira tal que o volume atômico, ponto de fusão e energia de ionização variam periodicamente. 84) O inseticida DDT (massa molar = 354,5 g/mol) e fabricado a partir de cloro-benzeno (massa molar = 112,5 g/mol) e cloral, de acordo com a equação abaixo: 2 C6H5Cl + C2HCl3O → C14H9Cl5 + H2O Cloro-benzeno cloral DDT água Partindo-se de uma tonelada de cloro-benzeno e admitindo-se rendimento de 80%, a massa de DDT produzida e igual a (A) 1,575 t. (B) 1,260 t. (C) 160 Kg. (D) 353,5 Kg. 85) Sobre o acido fosfórico, são feitas as seguintes afirmações: I. Tem fórmula molecular H3PO4. II. E um ácido triprótico cuja molécula libera tres íons H+ em água. III. É um ácido toxico que libera, quando aquecido, PH3 gasoso de odor irritante. IV. Reage com bases para formar sais chamados fosfatos. Dentre essas afirmações, estão corretas apenas (A) I, II e III. (B) I, II e IV. (C) III e IV. (D) II e III. 86) O alcano mais simples que apresenta isomeria ótica e o (A) 2,3-dimetil-butano. (B) 3-etil-2-metil-pentano. (C) 3-metil-hexano. (D) 3-metil-pentano.

130

87) Observe: CH3-CH2-OH CH3-Cl CH3-CO-CH3 Os nomes oficiais (IUPAC) das substâncias apresentadas acima são, respectivamente: (A) etanal, cloreto de metil, propanal, propanona (B) etanol, cloreto de metila, propanona, (C) etanal, propanona, cloreto de metila, (D) etanol, cloreto de metil, propanal 88) Observe: O composto representado acima apresenta uma cadeia carbônica classificada como (A) normal, saturada e homogênea. (B) ramificada, saturada e heterogênea. (C) normal, insaturada e heterogênea. (D) ramificada, insaturada e homogênea. 89) Em depósitos subterrâneos, a água pode entrar em contato com certos materiais como o calcário (CaCO3) e a dolomita (CaCO3). MgCO3). Dessa forma, passa a existir em sua composição uma quantidade excessiva de íons Ca+2 e Mg+2 na forma de bicarbonatos (HCO3

-), nitratos (NO3

-), cloretos (Cl-) e sulfatos (SO4-2),

o que a torna imprópria para o consumo humano. A este tipo de água, quando os teores desses sais são acima de 150mg/L, chamamos de água dura. Com relação ao texto acima, são dadas as seguintes afirmativas: I. O íon Mg+2 apresenta configuração eletrônica igual a 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2. II. O nitrogênio, no íon nitrato, apresenta nox igual a +2. III. Os íons cálcio e cloreto apresentam o mesmo número de elétrons. IV. O calcário, em meio ácido, produz gás carbônico. Estão corretas apenas as afirmativas (A) II e IV. (B) III e IV. (C) I e II. (C) I e III.

CH3 O CH2 CH

CH3

CH2 CO

OH

90) O óxido de titânio (TiO2) é uma substância usada na fabricação de tintas de coloração branca. O subnível mais energético e o número de elétrons de valência do titânio, tal como se encontra neste composto são, respectivamente, (A) 3p6 ; 8 elétrons. (B) 3d2 ; 2 elétrons. (C) 4s2 ; 4 elétrons. (D) 3d6 ; 6 elétrons. Leia o texto abaixo e responda às questões:

No mar, existem vários sais dissolvidos, tais como cloreto de sódio, cloreto de magnésio, sulfato de magnésio e outros. Também se encontram sais pouco solúveis na água, como o carbonato de cálcio, que forma os corais e as conchas. 91) Para os sais citados no texto, é incorreto afirmar-se que (A) apresentam elementos da família dos metais alcalinos e alcalinos terrosos. (B) formam solução eletrolítica com a água. (C) existem apenas elementos representativos nesses compostos. (D) apresentam entre seus átomos apenas ligações do tipo iônicas. 92) As fórmulas químicas das substâncias destacadas no texto acima são, respectiva-mente, (A) NaCl, MgCl2, MgSO3 e CaCO3. (B) NaCl2, MgCl, MgSO3 e Ca2C. (C) NaCl2, MgCl, Mg2SO4 e Ca(CO3) 2. (D) NaCl, MgCl2, MgSO4 e CaCO3. 93) A gasolina utilizada nos carros tem como produto principal o n-octano (C8H18), cuja equação de combustão pode ser representada da seguinte maneira: C8H18(L) + 25/2 O2(g) → 8 CO2(g) + 9 H2O(v)

Baseando-se nessa reação, é correto afirmar-se que, ao reagir 228g de n-octano,obtém-se

(A) 4 mols de CO2. (B) 16 mols de CO2. (C) 201,6 L de H2O. (D) 4,5L de H2O.

94) Ao abrir-se uma garrafa de bebida gaseificada, observa-se a formação de bolhas de gás carbônico. Isso ocorre porque há o seguinte equilíbrio:

CO2(g) + H2O(L) ↔ H+(aq) + HCO3

-(aq)

Essa formação de bolhas do CO2 é explicada devido ao deslocamento do equilíbrio acima, em que a reação é deslocada para a _______ devido a um(a) _________ da pressão no sistema, causando uma diminuição da concentração das espécies de H+ e consequentemente um(a) ________ do pH. Que palavras completam corretamente as lacunas acima? (A) esquerda – diminuição – aumento. (B) esquerda – aumento – diminuição. (C) direita – diminuição – aumento. (D) direita – aumento – aumento. 95) Um dos compostos presentes na chuva ácida, especialmente em cidades com grande circulação de veículos alimentados por com-bustíveis fósseis, é o ácido sulfúrico. Supondo-se que foi recolhida uma amostra de 250 mL de água de chuva e verificando-se a presença de 2,45g de ácido sulfúrico dissolvido na água, é correto afirmar-se que a concentração em mol/L desse ácido na solução foi de (A) 0,025 mol/L. (B) 0,1 mol/L. (C) 9,8 mol/L. (D) 0,29 mol/L. 96) Observe os seguintes dados: Ag+

(aq) + e- → Ag(s) Eo= + 0,80V

Al +3(aq) + 3e- → Al (s) E

o= - 1,66V Após fazer uma restauração dentária com amálgama (liga de Hg e Ag), é possível que a pessoa sinta uma sensação de desconforto ao encostar a aponta de um talher de alumínio nesse material. Isso se deve à formação de uma pilha dentro da boca. Considerando-se que essa pilha momentânea seja formada pelos metais prata da amálgama e alumínio do talher, é correto afirmar-se que (A) a ddp da pilha é – 0,86V. (B) o ânodo dessa pilha é o alumínio. (C) a prata, um ametal nobre, é o cátodo da pilha. (D) o polo negativo, onde ocorre a redução, é a prata.

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De que são feitas as moedas brasileiras? A moeda de R$ 1,00 (um Real), desde 2002, é feita, no centro, de aço inoxidável e, na parte dourada que circula a moeda de aço revestido de bronze. As moedas revestidas de cobre, as de R$ 0,01 (um centavo de Real) escurecendo imediatamente, devido à formação do carbonato de cobre (azinhavre), um terrível veneno que, na presença do ar e da umidade, pode ser absorvido através do contato pela pele e, além disso o cobre é um metal pesado e tóxico. 97) com relação ao texto acima, é correto afirmar: (A) os elementos químicos da moeda de R$ 1,00 (um Real) estão ligados por ligação iônica. (B) o termo “inoxidável” leva a inferir que a moeda pode enferrujar mesmo sob ação aquosa. (C) os elementos carbono, oxigênio e cobre estão presentes na composição do azinhavre. (D) o carbonato de cobre pertence à função sal, pois ao dissociar-se libera íons hidróxidos retidos. 98) Um professor escreveu na lousa a fórmula:

C5H10O e perguntou a três alunos que composto tal fórmula poderia representar. As respostas foram: aluno 1: pentan-3-ona e pentanal aluno 2: pentanal e pentan-3-ol aluno 3: pentan-3-ol e pentan-3-ona O professor considerou correta a resposta dada (A) somente pelo aluno 1. (B) somente pelo aluno 2. (C) somente pelo aluno 3. (D) pelos alunos 1 e 2.

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99) O aspartame é um adoçante sintético (edulcorante artificial) muito utilizado atualmente por pessoas diabéticas e por aqueles que desejam ter uma dieta menos calórica. Dada a fórmula estrutural do aspartame, É correto afirmar-se que a molécula apresenta (A) as funções amida, amina, ácido carboxílico e cetona. (B) 3 ligações pi. (C) 9 carbonos secundários. (D) 1 carbono assimétrico. 100) Mediante a utilização de reações químicas de transferências de elétrons é possível a confecção de baterias (células) de dimensões proporcionais às dos respectivos equipamentos. As baterias de mercúrio são usadas em micro-câmeras fotográficas calculadoras e relógios e possuem as seguintes reações químicas: (I) Eº = 0,855 V (II) Eº = 0,76 V Com base nas equações químicas e no processo que ocorre acima, é correto concluir que (A) a configuração eletrônica do íon zinco, no óxido de zinco, é 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8. (B) a voltagem padrão da célula (Eº) do mercúrio é 1,615 V. (C) o HgO atua como redutor, e o zinco, como agente oxidante. (D) o metal de transição presente na reação anódica é o mercúrio. 101) a cerca do composto É correto afirmar que (A) o composto é insaturado, homogêneo e pertence a função dos alcadienos (B) as hibridações dos átomos de carbono “a” e “d” são respectivamente Sp3 e Sp (C) a cadeia do composto é homogênea e apresenta sete ligações do tipo sigma. (D) o composto é ramificado tendo dois carbonos primários e dois carbonos secundários.

CH3 CH CH CH2

A B C D

H2N CH C

CH2

NH

O

COHO

HC C

CH2

O

O

CH3

102) A partir do carbeto de cálcio (CaC2), um funileiro solda uma esquadria usando maça-rico de gás acetileno (C2H2), o qual é obtido na hora, através da seguinte equação química.

CaC2 + H2O → Ca(OH)2 + C2H2 Qual é o volume aproximado de acetileno produzido em condições normais de tempera-tura e pressão, quando são consumidos na reação 71 g de carbeto de cálcio? (A) Menor que 50L. (B) 50L. (C) Maior que 50L e menor que 100L. (D) 125L. 103) Considerando-se os compostos abaixo, é correto afirmar-se que (A) todos apresentam cadeia normal e a mesma fórmula molecular. (B) os compostos Y e Z representam a mesma função orgânica e polimeria. (C) todos eles pertencem às funções orgânicas éter, álcool e álcool, respectivamente. (D) os compostos X, Y e Z apresentam o fenômeno conhecido por isomeria. 104) Existe uma espécie de água formada por um isótopo do H de numero de massa igual a 2 que e denominada de “água pesada”. Quan-do comparada a água comum A=1, conclui-se que a molécula dessa (A) nêutrons. (B) prótons. (C) elétrons. (D) átomos. 105) O aço-liga, também chamado de aço especial, e uma liga de ferro-carbono com elementos de adição como o manganês, o tungstênio, o silício, o cobalto e o alumínio para conferir a esse aço características especiais, tais como: resistência a tração e a corrosão, elasticidade e dureza, entre outras, tornando-os melhores do que aços-carbonos comuns. Dos elementos de adição energia que o manganês e é considerado metal de transição externa é o

(A) W (B) Si (C) Co (D) Al 106) O carbonato de sódio, um sal muito utilizado no tratamento e na neutralização de águas e soluções, pode ser obtido a partir da reação representada pela seguinte equação química não balanceada: NaHCO3(s) → Na2CO3(aq) + H2O(l) + CO2(g) Sobre a equação química não-balanceada, afirma-se que I. refere-se a uma reação redox. II. o gás liberado e um oxido básico. III. o sal produzido e um composto iônico. IV. há formação de óxido com geometria angular. Estão corretas apenas as afirmativas (A) I e II. (B) I, II e IV. (C) II e III. (D) III e IV. 107) Acredita-se que vastas quantidades de gás metano estejam presentes no interior da terra (manto). A migração ate níveis menos profundos ou na superfície e dada através de grandes estruturas geológicas (falhas), sobretudo nos limites de placas tectônicas. Nas áreas vulcâni-cas, o metano reage com o oxigênio formando o dióxido de carbono, que e expelido pelos vulcões. Essa reação e descrita pela seguinte equação:

CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g) E pode ser esquematizada pelo diagrama abaixo: Sobre esse processo químico, e correto afirmar que a (A) variação de entalpia e 1140 kJ/mol e, portanto, ele e endotérmico. (B) energia de ativação e 1140 kJ/mol. (C) variação de entalpia e - 890 kJ/mol e, portanto, ele e exotérmico. (D) entalpia de ativação e 890 kJ/mol.

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O CH3

X

CH2 OH

Y

CH3

OHZ

108) Uma superfície de concreto com pOH 1, em um passado bem próximo, não permitiria o crescimento de nenhum tipo de bactéria corrosiva ou surgimento de corrosão. Entretanto, com o advento da eliminação dos metais pesados de nossos esgotos ou tratamentos de efluentes, nos criamos um habitat natural para o crescimento e proliferação de bactérias corrosivas que atacam o concreto, destruindo as edificações. Qual a concentração molar de íons H3O

+ em um meio aquoso com o pOH citado acima? (A) 10-1 (B) 10-13 (C) 1 (D) 13 109) Um dos fertilizantes mais usados e o feito a base de nitratos. Esses nitratos são provenientes do acido nítrico. Uma das etapas de obtenção desse acido se da pela reação de oxidação da amônia na presença de catalisa-dor e a uma temperatura de 950oC. Essa reação pode ser representada pela equação global:

4 NH3 + 7 O2 → 4 NO2 + 6 H2O(g) Considerando as reações demonstradas pelas equações abaixo Equação 1: N2 + 3 H2 → 2 NH3 ∆H = – 92 kJ Equação 2: N2 + 2 O2 → 2 NO2 ∆H = + 68 kJ Equação 3: H2 + 1/2O2 → H2O ∆H = – 286 kJ qual o valor da variação de entalpia da equação global? (A) – 1396 kJ (B) – 1764 kJ (C) – 1488 kJ (D) – 310 kJ 110) Um dos processos industriais mais importantes e a eletrólise de soluções de salmoura (solução aquosa de NaCl). Quando uma corrente elétrica e passada através da salmoura, o NaCl e a água produzem H2(g), Cl2(g) e NaOH(aq), todos valiosos reagentes químicos. Considerando o exposto acima, é correto afirmar que o gás (A) Cl2 e produzido no cátodo. (B) Cl2 e produzido no pólo negativo. (C) H2 e produzido no pólo positivo. (D) H2 e produzido no cátodo.

134

111) A substância orgânica de nome propanoato de isobutila possui odor e sabor semelhantes aos do rum. Esse éster e produzido pela ração entre as substâncias (A) propanal e ácido isobutanóico. (B) ácido propanóico e álcool isobutílico. (C) ácido isobutanoíco e álcool propílico. (D) isobutanal e ácido propanóico. Leia o texto abaixo e responda as questões de 111 a 119.

DESCOBERTA REVOLUCIONA CONCEPÇÃO SOBRE A VIDA

A Nasa não anunciou ontem a existência de seres extraterrestres, como muitos imaginavam. Mas a descoberta da bactéria GFAJ-1 é também muito importante, por se tratar de um organismo diferente de todos os outros. 112) Em relação ao elemento arsênio, é correto afirmar que ele apresenta (A) 5 elétrons de valência e pertence a família do nitrogênio. (B) 3 elétrons de valência e pertence ao grupo dos calcogênios. (C) 5 elétrons de valência e pertence ao grupo dos calcogênios. (D) 3 elétrons de valência e pertence a família do nitrogênio.

113) Ao unir-se o elemento importante para a manutenção das células e produção de energia com o que esta presente nas moléculas da vida, como os lipídeos, formam-se compostos de caráter (A) iônico. (B) metálico. (C) molecular. (D) anfótero. 114) A molécula representada, ao lado da descrição do carbono, apresenta geometria a) tetraédrica e é apolar. b) trigonal plana e é apolar. c) trigonal plana e é polar. d) tetraedrica e é polar. 115) O composto arsênico, citado no texto, possui a seguinte formula molecular: (A) As3O. (B) AsO3. (C) As2O3. (D) As3O2. 116) O hidrogênio ocorre na natureza em maior quantidade na forma de 1H

1 denomi-nado de prótio. No entanto, ocorre também a presença de outros dois tipos desse elemento: o 1H

2(deutério) e o 1H3 (trítio).

Sobre essas espécies químicas, é correto afirmar que são (A) isótopos. (B) isóbaros. (C) isótonos. (D) isômeros. 117) Os elementos básicos podem combinar-se entre si, formando os compostos (A) H2S ; S2O ; N3H ; H2PO4. (B) HS2 ; S2O ; N3H ; H3PO4. (C) H2S ; SO2 ; NH3 ; H3PO4. (D) HS2 ; SO2 ; NH3 ; H2PO4. 118) O enxofre, ao ligar-se ao elemento responsável pela produção da energia nas células aeróbias, forma um óxido ácido (SO2). Essa substância pode reagir com água e, até mesmo, com uma base, como o NaOH. Os principais compostos resultantes dessas reações são, respectivamente, (A) ácido sulfúrico e sulfato de sódio. (B) ácido sulfuroso e sulfito de sódio. (C) ácido sulfuroso e sulfato de sódio. (D) ácido sulfúrico e sulfito de sódio.

119) Na reação citada na questão 117, ao utilizar-se 4 mols de NaOH serao produzidos quantos mols de sal? (A) 5 (B) 4 (C) 3 (D) 2 120) O elemento substituído pelo arsênio na bactéria GFAJ-1, ao ligar-se com o elemento mais abundante de todo o universo, apresenta Nox igual a (A) +1 (B) +3 (C) -1 (D) -3

A QUÍMICA DA TATUAGEM

Os jovens, nos últimos anos, apresentaram uma intensificação na preferência pelo uso de tatuagens. Antigamente, elas eram vistas com preconceito, mas ultimamente são encaradas com naturalidade As tatuagens podem ser temporárias ou definitivas. As temporárias são conhecidas como tatuagens de Hena que provém de uma planta cuja coloração natural é marrom ou ferrugem e não possui efeito tóxico. Já as definitivas são aquelas em que se introduz, na derme, pigmentos oriundos de sais dos elementos do grupo B da Classificação Periódica dos Elementos Químicos, que ficam retidos nas células da pele, formando, assim, diversas colorações. Os sais de cádmio, crômio, ferro, cobalto e também mercúrio e apresentam colorações, respectivamente, amarelo, verde, amarelo, azul e preto, já o óxido de titânio tem cor branca.

121) Levando-se em consideração o texto A Química da Tatuagem e o uso da Classificação Periódica dos Elementos Químicos, é correto afirmar que (A) o óxido de titânio é um composto que tem em sua estrutura a função inorgânica sal. (B) a tatuagem definitiva emprega todos os elementos do grupo B do mesmo período (C) os sais citados na confecção de tatuagem provêm de elementos representativos. (D) a tatuagem definitiva apresenta elementos com subníveis mais energéticos d e f.

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OS ÓCULOS QUE ESCURECEM AO SOL As lentes fotocromáticas possuem cristais de cloreto de prata (AgCl) incorporado direta-mente ao vidro. Quando a radiação ultra-violeta atinge os cristais do sal, os milhões de átomos de prata resultante dão uma cor escura à lente. Isso ocorre segundo a equação quími-ca abaixo

2AgCl + energia solar ↔ 2Ag + Cl2 incolor escuro Na reação inversa, átomos de prata se recom-binam com átomos de cloro para formar AgCl e liberar energia. 122) Baseados nas equações químicas e no processo abordado no texto, é correto concluir que (A) o íon cloreto sofre oxidação, e Ag+1 redução, tendo, como um dos produtos, a prata metálica. (B) o processo acima pode ser classificado como irreversível e representa um equilíbrio químico. (C) a prata (metal) e Cl2, na ausência de luz, são convertidos a sal, num processo endotérmico. (D) o número de oxidação, tanto da prata metálica como do Cl2 é igual a +1. OS ADESIVOS QUE BRILHAM NO ESCURO

123) Você já deve ter se divertido montando constelações no teto do seu quarto, ou dos seus filhos, com figurinhas luminosas. Esses adesivos – que parecem nunca sair de moda – funcionam graças a uma substância chamada sulfeto de zinco, que tem a propriedade de emitir um brilho amarelo esverdeado depois de exposto à luz. O composto de luz é um composto fosforescente. Para produzir o efeito necessário, segundo o texto, os adesivos que brilham no escuro analise as situações e coloque verdadeira (V) ou falsa (F).

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( ) Durante a claridade, os elétrons da camada de valência absorvem energia. ( ) Esses elétrons são excitados e deslocam-se para camadas ainda mais externas. ( ) Ao desligar o interruptor (fazer escuro), os elétrons retornam para suas órbitas de origem. ( ) O retorno para as órbitas anteriores acontece com a liberação de energia absorvida na forma de luz. A sequência correta, de cima para baixo, é (A) V – V – V – F. (B) V – V – V – V. (C) F – V – F – V. (D) F – F – F – F.

SORO GLICOSADO 124) Soro glicosado é uma solução isotônica em relação ao sangue, que contém uma certa massa de glicose (C6H12O6) em água destilada ou seja, cada 100 ml de soro glicosado contém uma massa de glicose que é facilmente absorvida pelas células, daí este soro ser extensivamente usado na medicina como nutrientes energéticos, via endovenosa. Existem soros glicosados com concentrações de 2,5% e 10% que são, respectivamente hipotônicos e hipertônicos em relação ao sangue. O soro glicosado deve ser um medicamento; portanto, só deve ser usado sob prescrição médica. Baseados nas considerações do texto Soro glicosado, é correto deduzir que (A) a glicose é uma proteína e constitui-se numa fonte de energia para o organismo (B) a velocidade de absorção da glicose é baixa, logo o soro é ineficiente para a melhora do paciente. (C) a prescrição médica de 200 ml de soro 2,5% fará que o indivíduo absorva 5g de glicose. (D) o preparo de um soro glicosado 10%, partindo de um soro de 5%, é possível através da diluição. 125) Os frascos abaixo representam a mistura de substâncias com a água. imiscibilidade miscibilidade Que alternativa descreve a identificação dos componentes A e B

H2O

AH2O + B

Que alternativa descreve a identificação dos componentes A e B (A) O componente A pode ser o querosene, pois, o mesmo é apolar. (B) O componente A tem caráter polar quando colocado em contato com a água. (C) O componente B tem caráter apolar quando colocado em contato com a água. (D) O componente B pode ser o tetracloreto de carbono que apresenta-se como polar. 126) Em relação ao gráfico abaixo é correto afirmar que (A) o gráfico corresponde a um processo exotérmico com absorção de calor. (B) a variação de entalpia de reação é igual a + 226 KJ. (C) a energia de ativação, para que o processo acima tenha êxito, é igual a 334 KJ. (D) a reação entre gás hidrogênio e grafite tem como produto final o eteno. 127) Os compostos abaixo representam as essências fundamentais de frutas e hortaliças. Acerca desses compostos, é correto concluir que (A) a uva, a baunilha e a canela têm em comum a função orgânica éster. (B) a baunilha e a hortelã apresentam em comum a função orgânica fenol.

(C) a presença do anel aromático mononuclear é comum a todos os compostos. (D) a amêndoa, a baunilha e a canela têm em comum a função orgânica aldeído.

HIGIENIZAÇÃO DAS MÃOS E USO DE ÁLC0OL 70%

A lavagem das mãos com água e sabão reduz o número de vírus H1N1, assim como outros microorganismos transmitidos pelo contato. Se não tiver sabão, o álcool 70% líquido ou em gel também resolve. Mesmo com o uso do álcool, o sabão não deve ser dispensado. Se as mãos estiverem sujas, deve-se lavá-las primeiro e só depois usar o álcool. Álcool com concentração menor que 70% não serve. Álcool a 96% não deve ser usado. 128) O texto Higienização das mãos e uso do álcool 70% faz referência que o álcool (A) 90% evapora muito lentamente, logo não consegue eliminar os micro-organismos. (B) 70%, líquido ou em gel, apresenta percen-tuais diferentes de etanol. (C) 90% tem uma quantidade de água maior do que o álcool 70%. (D) 70% tem mais água e evapora lentamente, atuando por mais tempo na área contaminada. 129) Muitas pessoas, ao cozinharem, observam o surgimento de uma cor amarela intensa quando o líquido de uma panela, contendo sal de cozinha, derrama e atinge a chama do fogão. A explicação para esse fenômeno é que alguns elétrons dos íons de Na+ são promovidos a estados de (A) maior energia e, ao retornarem ao estado inicial, emitem radiação de freqüência corres-pondente à cor amarela. (B) menor energia e, ao retornarem ao estado inicial, emitem radiação de freqüência corres-pondente à cor amarela. (C) maior energia e, ao chegarem ao estado excitado, emitem radiação de freqüência co-rrespondente à cor amarela. (D) menor energia e, ao chegarem ao estado excitado, emitem radiação de freqüência correspondente à cor amarela. Leia o texto abaixo e responda às questões 130, 131 e 132. O nome científico da barrilha, utilizada nas indústrias de vidro, sabão, tintas, entre outras, é carbonato de sódio anidro. Industrialmente, esse

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esse sal pode ser obtido por meio do Processo Solvay, que utiliza como matérias-primas o cloreto de sódio, o amoníaco e o carbonato de cálcio, de acordo com as reações represen-tadas pelas equações químicas abaixo: equação (1) NaCl(aq) + NH3(g) + CO2(g) + H2O(L) → NaHCO3(s) + NH4Cl(aq) equação (2) CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) equação (3) CaO(s) + 2 NH4Cl(aq) → 2 NH3(g) + CaCl2(aq) + H2O(L) equação (4) NaHCO3(s) → Na2CO3(s) + H2O(L) + CO2(g) 130) Os compostos obtidos na equação 1 são denominados, respectivamente, de (A) bicarbonato de sódio e clorato de amônio. (B) carbonato de sódio e clorato de amônio. (C) bicarbonato de sódio e cloreto de amônio. (D) carbonato de sódio e cloreto de amônio. 131) A reação, descrita na equação 2, é classificada como (A) síntese, apresentando, apresentando como gás, uma molécula polar. (B) decomposição, apresentando, como gás, uma molécula apolar. (C) síntese, apresentando, como gás uma molécula apolar. (D) decomposição, apresentando, como gás uma molécula polar. 132) Ao reagir 112g de óxido de cálcio com cloreto de amônio, quantos litros de amoníaco são obtidos? (Considere que a reação ocorre nas CNTP e com 100% de rendimento). (A) 2L. (B) 4L. (C) 44,8L. (D) 89,6L. 133) Automóveis com motores a explosão, abastecidos com etanol, geram, entre outros gases compostos, o metanal e o etanal, poluentes responsáveis pela irritação da mucosa do olho. Sobre os compostos citados, é correto afirmar que

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(A) os produtos formados são classificados como aldeídos aromáticos. (B) o etanal é produzido a partir da redução do etanol. (C) a reação do combustível com ácido acético gera um éster. (D) o etanol e o etanal são isômeros de função.

134) o quadro abaixo mostra o ciclo de nitro-gênio na natureza.

Com base nessas informações, é correto afirmar que o número de oxidação do N nos nitritos, nitratos, e no gás nitrogênio é, respectivamente, (A) + 5 ; + 3 ; 0 (B) + 4 ; + 6 ; + 2 (C) + 3 ; + 5 ; 0 (D) + 6 ; + 4 ; + 2 Considere o texto para responder às questões 135 e 136. 135) O peróxido de hidrogênio que, em solução aquosa, é conhecido comercialmente como água oxigenada, trata-se de um líquido viscoso e poderoso oxidante. É incolor à temperatura ambiente e apresenta característico sabor amargo. O peróxido de hidrogênio é instável e, quando perturbado, rapidamente se decompõe em gás oxigênio e água com liberação de calor. Embora não seja inflamável, é poderoso agente oxidante que pode sofrer combustão espon-tânea em contato com matéria orgânica ou alguns metais, como o cobre ou o bronze. É encontrado em concentrações baixas (3-9%) em muitos produtos domésticos, para uso medicinal e como clareador da roupa e do cabelo. A seguir é dada uma tabela que fornece as concentrações em mol/L de água oxigenada em função do tempo da reação de decomposição.

t(min) 0 10 20 30 [H2O2] (mol/L) 0,80 0,50 0,30 0,20

Sobre a reação de decomposição da água oxigenada, são feitas as seguintes afirmações: I. São produzidos o dobro de mols de H2O em relação ao de O2, considerando-se o rendimen-to 100%. II. Trata-se de uma reação endotérmica. III. São produzidos a metade de mols de H2O em relação ao de O2, considerando-se o rendimento 100%. IV. Trata-se de uma reação exotérmica. Estão corretas apenas as afirmativas (A) I e II. (B) I e IV. (C) I, II e III. (D) III e IV. 136) Com base nos dados da tabela e na reação que ocorre, é correto afirmar que (A) a velocidade média da reação é constante em todos os intervalos de tempo considerados. (B) no intervalo de 20 a 30 minutos, a velocidade média de formação do gás oxigênio é 1 x 10-3 mol/L.min. (C) a velocidade média da reação é sempre negativa. (D) no intervalo de tempo ente 10 e 20 minutos, a velocidade média de decomposição do peróxido é 2 x 10-2 mol/L.min. 137) Automóveis com motores a explosão, abastecidos com etanol, geram, entre outros gases compostos, o metanal e o etanal, poluentes responsáveis pela irritação da mucosa do olho. Sobre os compostos citados, é correto afirmar que (A) os produtos formados são classificados como aldeídos aromáticos. (B) o etanal é produzido a partir da redução do etanol. (C) a reação do combustível com ácido acético gera um éster. (D) o etanol e o etanal são isômeros de função.

GABARITO 3

01. C 48. A 95. B 02. B 49. D 96. B 03. B 50. D 97. C 04. E 52. A 98. A 05. B 53. A 99. C 06. D 54. D 100. B 07. C 55. C 101. A 08. D 56. D 102. A 09. A 57. D 103. D 10. C 58. B 104. A 11. D 59. B 105. C 12. B 60. A 106. D 13. C 61. A 107. C 14. E 62. D 108. C 15. B 63. A 109. D 16. E 64. C 110. B 17. A 65. A 111. D 18. D 66. C 112. A 19. D 67. A 113. C 20. B 68. C 114. A 21. D 69. D 115. C 22. E 70. B 116. A 23. D 71. C 117. C 24. D 72. B 118. B 25. D 73. D 119. D 26. D 74. B 120. D 27. D 75. D 121. D 28. C 76. B 122. A 29. C 77. A 123. B 30. E 78. B 124. C 31. B 79. C 125. A 32. A 80. D 126. B 33. D 81. C 127. D 34. E 82. C 128. D 35. D 83. D 129. A 36. D 84. B 130. C 37. D 85. B 131. B 38. D 86. C 132. D 39. C 87. B 133. C 40. B 88. B 134. C 41. A 89. B 135. B 42. E 90. A 136. D 43. D 91. D 137. C 45. B 92. D 46. C 93. B 47. C 94. A

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