Dados
1. Massa atômicas aproximadas de alguns elementos:
Elemento Massa (u.m.a)
H
C
C
O
N
Ca
O
16,00
S
32,00
Ca
40,00
Pb
207
2. Outras informações:
1 F = 9,65 . 104C
R = 8,31 l J/(mol . K) = 0,0821 atm . L/(mol . K)
1 Ci = 3,70 . 1010 Bq
Questão 1
Um composto de fórmula molecular AB5 é constituído por elementos que pertencem ao mesmo
período de um determinado gás nobre. Tal gás nobre apresenta a mesma distribuição eletrônica
que um íon de um dado nuclídeo X. Sabe-se ainda que o nuclídeo contém 21 prótons, 21 elétrons e
24 nêutrons.
O elemento A é não-metálico e não pertence ao grupo dos calcogênios. Nas CNTP, A encontra-se
no estado sólido e existe como molécula diatômica.
Responda e justifique:
a) a que período os elementos e pertencem?
b) qual é a carga do íon do nuclídeo?
e) o composto AB5 é covalente ou iônico?
d) os elementos e pertencem a quais grupos ou famílias?
e) qual é o nome do composto AB5?
f) qual é a forma geométrica do composto AB5, considerando o modelo de repulsão dos pares de
elétrons da camada de valência?
g) quais são os orbitais híbridos necessários ao elemento para acomodar os pares de elétrons no
arranjo geométrico do item anterior?
Resolução:
a) X: z = 21 , logo sua distribuição eletrônica é:
1s²  2s²  2p6  3s²  3p6  4s²  3d1
Um possível íon de X que resulta em gás nobre seria
Projeto Rumo ao ITA
X 3
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X 3 : 1s²  2s²  2p6  3s²  3p6
Logo o gás nobre é do 3º período, portanto A e B são elementos do 3º período
b) A carga do íon X deve ser 3+, pois a configuração de X3 equivale à de um gás nobre.
c) O caráter do composto é predominantemente covalente, já que as ligações se formam por meio
de orbitais híbridos. Note, também, que A é não metálico e B forma molécula diatômica; logo B é
covalente. Concluímos, com isso, que AB5 é covalente.
d) Observando as propriedades:
A – sólido nas CNTP e sofre hibridação
B – gás diatômico nas CNTP e não é calcogênio
Assim as opções convenientes são:
A – família do Nitrogênio
B – halogênio
e) Como A e B são do 3º período, A é o fósforo e B é o cloro.
AB5  PCl5 que tem nome: Pentacloreto de fósforo.
f) A possui 5 elétrons na camada de valência. B tem 7 elétrons na camada de valência. A sofre
hibridação e abriga 12 elétrons na camada de valência.
Pelo modelo RSVP:
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g)
É necessário abrigar 5 elétrons. Uma
hibridação spx não seria suficiente,
pois abrigaria no máximo 3 elétrons.
Assim é necessário um orbital d: sp3d
Questão 2
Um determinado metal forma dois óxidos distintos, nos quais as percentagens em massa de
oxigênio são 32,0% e 44,0%. Determine a massa atômica do metal.
Resolução:
Fórmula dos óxidos:
M2 O x e M 2 O y
16.x
%
 0 , 32  0 , 68x  0 , 04m  m  17 x
O,1 

16x  2 m


16.y
112
%O,2 
 0 , 44  2 , 24 y  0 , 22m  m 
y
16
y

2
m
11


Daí, segue que:
17 x 
112
x
y   0 , 6  3 y  5x
11
y
Logo substituindo nas equações iniciais:
y=5 e x=3 são os menores inteiros possíveis.
Logo substituindo nas primeiras equações:
m  17x  m  51u.m.a
Projeto Rumo ao ITA
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Questão 3
O gás obtido pela completa decomposição térmica de uma amostra de carbonato de cálcio com
50,0% de pureza é recolhido em um recipiente de 300 mL a 27,0 °C. Sabendo-se que a pressão no
recipiente é de 1,66 MPa, determine:
a) a massa de gás produzido, admitindo que seu comportamento seja ideal;
b) a massa da amostra utilizada.
Resolução:
Trata-se da reação de calcinação do carbonato de cálcio:

CaCO3( s) 
 CaO( s)  CO2(g )
a) O comportamento do gás é ideal, portanto:
PV 


m
m
44.1 , 66
.R.T  1 , 66.106. 300.10 6  .8 , 31.300  m 
g  8 , 8g
MM
44
8 , 31
b) A reação está na proporção 1:1 entre o carbonato de cálcio e o gás formado, gás carbônico.
Logo:
CaCO3 : 1mol  100g             CaO2( g ) : 1mol  44g
CaCO3 :  x  g                  CaO2( g ) : 8 , 8g
x
880
 20g
44
Como 20 g é 50 % da amostra, temos que a amostra inicial possuía massa igual a 40 g.
Questão 4
Uma amostra de um determinado elemento Y tem seu decaimento radioativo representado pelo
gráfico a seguir:
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90
80
Massa (g)
70
60
50
40
30
20
10
0
0
1
2
3
4
6
5
Tempo (min)
7
8
9
10
Determine o número de átomos não desintegrados quando a atividade do material radiotivo for
igual a 2,50 Ci.
Resolução:
A equação que fornece o tempo de meia vida de um decaimento radioativo é dada por:
t1 / 2 
ln 2

 
ln 2
180
Transformando a unidade de atividade em Bequerel, o número representará a quantidade de
desintegrações por segundo:
1Ci  3, 7.1010 Bq
2 , 5Ci  2 , 5.106.3, 7.1010 Bq 
37 4
10 Bq
4
Temos que a atividade é igual à velocidade de decaimento radioativo:
dY
atividade
 Y  Y 
dt

Assim, a quantidade de átomos não desintegrados é:
Y
180 37 4 45.37 4
10 
10
ln 2 4
0 , 69
Y  2 , 40.107 átomos
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Questão 5
Em um balão contendo ácido sulfúrico concentrado foram colocados 1,250 mols de tolueno. A
seguir foram gotejados 10,0 mols de ácido nítrico concentrado, mantendo o sistema sob agitação e
temperatura controlada, o que gerou uma reação cuja conversão de tolueno é de 40%. Ao final do
processo, separou-se todo o produto obtido.
Ao produto da reação acima foram acrescentados 7,50 g de uma substância A, de peso molecular
150 g e 14,8 g de outra substância B, de peso molecular 296 g. A mistura foi dissolvida em 2,00 X 103
g de um solvente orgânico cuja constante crioscópica é 6,90°C Kg/mol.
Determine a variação da temperatura de solidificação do solvente orgânico, considerando que o
sólido obtido e as substâncias S e B não são voláteis e não reagem entre si.
Resolução:
(i)
Vamos considerar apenas o TNT como produto da reação, visto que há excesso de ácido nítrico.
Vamos calcular o número de mols de tolueno que reagem?
n  1, 250.0, 4  0, 5mol
Logo, necessita-se de 1,5 mols de HNO 3 , o que mostra o excesso dessa substância. Portanto,
nTNT  0, 5mol (pela proporção estequiométrica)
(ii) Calcular n A e n B
n  m A  7 , 50  0 , 05mol
 A M
150
A

n B  m B  14 , 8  0 , 05mol

M B 296
(iii) Como as propriedades dependem apenas da quantidade em mol dissolvida no solvente,
podemos escrever (compostos moleculares):
n  n B  nTNT
0, 6
t c  K.W  6 , 90. A
 6 , 90.
m solvente(kg)
2
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 t c  2 , 070 C
Há um abaixamento relativo de 2 , 070 C na temperatura de solidificação do solvente.
Questão 6
Para a reação A + B  C foram realizados três experimentos, conforme a tabela abaixo:
Experimento
[A]
[B]
Velocidade de
mol/L mol/L
reação
mol/(L.min)
I
0,10
0,10
2,0 x 10-3
II
0,20
0,20
8,0 x 10-3
III
0,10
0,20
4,0 x 10-3
Determine:
a) a lei da velocidade da reação acima;
b) a constante de velocidade;
c) a velocidade de formação de C quando as concentrações de A e B foram ambas 0,50 M.
Resolução:
a) v  k.[A]a .[B]b
v I  k.[A]a .[B]b

a
b
v II  k.  2[A] .  2[B]

b
a
v III  k.[A] .  2[B]
b

Mas: vIII  2.vI  2  2  b  1

a b

vII  4.vI  2 .2  2²  a  1
vI
2 , 0.103
vI  k.[A] .[B]  k 

 0, 2.L.(mol.min)1
[A].[B] 0 , 1.0 , 1
a
b
Logo a lei da velocidade é dada por:
mol
v   0 , 2  .[A].[B].
L.min
b) k  0, 2.L.(mol.min)1
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[A]  0 , 50M
mol
c) 
 v  0 , 2.0 , 5.0 , 5  5, 0.10 2

L.min
[B]  0 , 50M
Questão 7
Os eletrodos de uma bateria de chumbo são de Pb e PbO2. A reação global de descarga é Pb + PbO2
+ 2H2S04  2PbSO4 + 2H2O. Admita que o “coeficiente de uso” seja de 25,0 %. Este coeficiente
representa a fiação do Pb e PbO2 presentes na bateria que são realmente usados nas reações dos
eletrodos.
Calcule:
a) a massa mínima de chumbo em quilogramas (incluindo todas as formas em que se encontra esse
elemento) que deve existir numa bateria para que ela possa fornecer uma carga de 38,6 x 104 C;
b) o valor aproximado da variação de energia livre da reação, sendo de 2,00 V a voltagem média da
bateria quando fora de uso.
Resolução:
a)As reações nos eletrodos são:
2


Pb  Pb  2e


2

PbO2  2H2 SO4  2e  SO4  PbSO4  2H2 O
1 mol de Pb nos fornece 2 mols de elétrons. A carga pedida é de 38 , 6.104 C  4.  96500C  , ou seja, a
carga de 4 mols de elétrons.
Logo necessitaremos de 2 mols de Pb efetivos. Como o coeficiente de uso é de 25% ,
necessitaremos de 8 mols de Pb em cada eletrodo.
8 mols de Pb = 8. 207 g = 1656 g
Logo necessitaremos de 3312 g de chumbo (incluindo todas as formas em que se encontra esse
elemento)
b) G  n.E.F  2.2.96500  386000J ,
observando que: G  0 (reação espontânea)
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Questão 8
Os náilons são polímeros usualmente empregados na forma de fios, úteis na fabricação de cordas,
tecidos, Linhas de pesca etc. Um dos mais comuns é o náilon-66, resultante da reação de
polimerização entre a hexametilenodiamina (1,6-diamino-n-hexano) e o ácido adípico (ácido
hexanodióico). Com base nesta informação, determine a fórmula mínima do náilon-66.
Resolução:
A reação de formação polimérica é a seguinte:
A formula é dada por:
 C12H22 N2O4 n  C6H11 NO2
A formula mínima pedida é:
C6H11 NO2
Questão 9
Dispondo apenas de carvão, óxido de cálcio, água, sódio metálico e cloretos de alquila
convenientes, além de condições apropriadas de temperatura e pressão:
a) descreva uma possível rota de obtenção do menor alquino dissubstituído, contendo em sua
estrutura apenas átomos de carbono e hidrogênio, sendo um dos átomos de carbono assimétrico;
b) determine a fórmula estrutural plana e a nomenclatura IUPAC do alquino em questão.
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Resolução:
a) O menor alcino que atende às condições é:
Procederemos da seguinte maneira:
1)

CaO( s)  3C(graf ) 
 CaC2( s)  CO(g )
2) CaC2( s)  2H2 O( l ) 
 C2H2( s)  Ca(OH)2 (aq )


3) HC  CH(g )  2Na ( s) 
 Na  C  C Na   H2 (aq )
4)
b) Sua nomenclatura IUPAC é: 4-metil-2-hexino
Questão 10
Um pró-fármaco é uma substância farmacologicamente inativa, que geralmente é convertida no
fármaco ativo dentro do organismo do paciente através de uma transformação en7imtica. Um
medicamento é ministrado por via oral na forma de pró-fármaco quando se deseja baixar a sua
toxidez, melhorar sua solubilidade, facilitar a sua passagem pela membrana celular ou,
simplesmente, evitar que seja destruído pelas enzimas do trato gastrintestinal antes de atingir seu
alvo.
A talampicilina é um exemplo de pró-fármaco do antibiótico ampicilina, largamente empregado
contra bactérias gram-negativas e gram-positivas. Por ser menos polar que a ampicilina, a
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talampicilina é facilmente absorvida pelas paredes do intestino e cai na corrente sanguínea, onde é
transformada em ampicilina por enzimas chamadas esterases conforme a reação a seguir:
H
NH2
C
N
H
O
H
H
O
S
O
O
O
N
O
O
O
H-Enzima
Ampicilina + Enzima
Talampicilina
Com base nas informações acima, pede.se:
a) a fórmula estrutural da ampicilina;
b) a função orgânica gerada na estrutura da ampicilina pela biotransformação da talampicilina;
c) as funções orgânicas nitrogenadas presentes na estrutura da talampicilina,
d) o numero de carbonos assimétricos presentes na molécula de talampicilina;
e) os heteroátomos presentes na estrutura da ampicilina.
Resolução:
Os carbonos assimétricos estão assinalados em vermelho, e as funções nitrogenadas em verde.
a)
b) ácido carboxílico
c) amida e amina
d) 5
e) Nitrogênio e enxofre
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