Olimpíada Brasileira de Química 2013 Fase IV
Proposta de Respostas
Questão 1 (1,0 ponto)
O instrumento apresentado é um polarímetro. Portanto, a propriedade avaliada pelo
mesmo é o desvio do plano da luz polarizada. Sendo assim, apresento três
estruturas de compostos que apresentam respostas diferentes quando exposto à luz
polarizada. Temos os dois isômeros (R e S) do ácido 2-aminohexanóico e o isômero
meso do ácido tartárico.
HO
HO
O
O
NH2
NH2
¡cido (2R)-2-aminohexanÛico
¡cido (2S)-2-aminohexanÛico
HO
HO
O
O
OH
OH
¡cido meso-tart·rico
Questão 2 (1,0 ponto)
Em função das interações intermoleculares, o éter etílico é mais volátil que o etanol,
que por sua vez é mais volátil que a água. No caso da água e do etanol, há ligações
de hidrogênio, que diminuem consideravelmente a volatilidade dessas substâncias,
sobretudo da água. Isso explica porque no tf o volume no béquer C (éter etílico) ser
menor do que o observado no béquer B (etanol) e no béquer A (água).
Questão 3 (2,0 pontos)
A glicose, que é um açúcar redutor, em meio alcalino, lentamente se oxida a ácido
glicólico, conforme equilíbrio representado abaixo:
H
HO
H
H
O
HO
O
OH
H
OH
OH
H
HO
H
H
OH
H
OH
OH
OH
+
1/2 O 2
OH
Considerando que o meio é alcalino (foi adicionado KOH), há formação do gliconato
de potássio. O azul de metileno catalisa esta reação, atuando como agente de
transferência de oxigênio, reduzindo-se para sua forma incolor, leucometileno, que é
incolor. Por isso, a solução inicialmente apresenta-se incolor. À medida que outra
fonte de oxigênio é oferecida ao sistema, oxigênio do ar por agitação, ocorre a
oxidação do leucometileno, tornando a solução novamente azul.
H
N
N
+
S
Cl
-
N
N
N
S
Metileno
Leucometileno
(forma oxidada)
(forma reduzida)
N
Questão 4 (2,5 pontos)
O azul de bromotimol pode ser considerado um ácido de Arrhenius (HA), com o
seguinte equilíbrio:
-
+
A (aq) + H3O (aq)
HA (aq) + H2O (l)
[𝐴! ]𝑥[𝐻! 𝑂! ]
𝐾𝑎 =
[𝐻𝐴]
Então, a razão molar entre as formas ácida (HA) e alcalina (A-) é numericamente
igual a:
[𝐻𝐴] [𝐻! 𝑂! ]
[𝐻𝐴] 10!!"
=
𝑜𝑢 =
[𝐴! ]
𝐾𝑎
[𝐴! ]
𝐾𝑎
Portanto, na primeira solução, pH = 1,5, temos:
[𝐻𝐴]
10!!,!
[𝐻𝐴]
=
𝑙𝑜𝑔𝑜 ! = 4,2𝑥10!
!
!!
[𝐴 ] 7,6𝑥10
[𝐴 ]
Para a segunda solução, pH = 12,1, temos:
[𝐻𝐴]
10!!",!
[𝐻𝐴]
=
𝑙𝑜𝑔𝑜 = 1,0𝑥10!!
!
!!
!
[𝐴 ] 7,6𝑥10
[𝐴 ]
Questão 5 (2,5 pontos)
A bateria apresentada é uma associação em série de seis pilhas. Então, a diferença
de potencial (ddp) apresentada na atividade experimental é seis vezes a ddp de uma
pilha.
A equação apresentada indica que a reação redox ocorre envolvendo 2 mols de
elétrons (n =2).
Nós consideramos que ΔH0 e ΔS0 são constantes na faixa de temperatura
experimental, mas ΔG não é constante. Assim, teremos ΔG01 e ΔG02, para as duas
medidas realizadas.
As expressões abaixo serão utilizadas para determinar os valores de ΔG01, ΔG02,
ΔH0 e ΔS0.
∆𝐺 ! = −𝑛𝐹𝐸
∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇∆𝑆
T1 = 30ºC + 273 è T1 = 303 K
E1 = 9,80 V / 6
E1 = 1,633 V
T2 = 8ºC + 273 è T2 = 281 K
E2 = 9,72 V / 6
E2 = 1,620 V
ΔG01 = – 315169 J ou ΔG01 = – 315,2 kJ
ΔG02 = – 312660 J ou ΔG02 = – 312,7 kJ
ΔG01 = ΔHº – T1ΔSº
– 315,2 kJ = ΔHº – 303 K . ΔSº
ΔG02 = ΔHº – T2ΔSº
– 312,7 kJ = ΔHº – 281 K . ΔSº
Resolvendo o sistema de equações, temos:
ΔSº = + 113,6 J.K-1
ΔHº = – 280,8 kJ
Questão 6 (1,0 ponto)
O composto indicado é o mentol, que é um álcool de cadeia cíclica e tem a seguinte
fórmula estrutural:
OH
Portanto, é um álcool com uma moderada cadeia carbônica, sendo solúvel em
hexano e etanol. A velocidade de dissolução relaciona-se as forças intermoleculares
estabelecidas com o solvente. Com isso, esse composto é mais solúvel em
solventes apolares. Portanto:
i)
ii)
O solvente contido no tubo C é água, um solvente polar, no qual o cristal
do álcool apresentado não se dissolve por ser apolar.
A dissolução do cristal no solvente contido no tubo A foi mais rápida que a
observada no tubo B porque no tubo tinha hexano, que é mais apolar que
o etanol.