químico deslocará o primeiro para a direita, no
sentido da dissolução de O 2(g) (aumenta a solubilidade).
Questão 1
O transporte adequado de oxigênio para os
tecidos de nosso corpo é essencial para seu
bom funcionamento. Esse transporte é feito
através de uma substância chamada oxi-hemoglobina, formada pela combinação de hemoglobina (Hb) e oxigênio dissolvidos no nosso sangue. Abaixo estão representados, de
maneira simplificada, os equilíbrios envolvidos nesse processo:
O2 (g) + H2O ( l )
O2 (aq)
Hb (aq) + 4 O2 (aq)
Hb(O2 )4 (aq)
100 mL de sangue contêm por volta de 15 g
de hemoglobina e 80 g de água. Essa massa
de hemoglobina (15 g) reage com cerca de
22,5 mL de oxigênio, medidos nas condições
ambiente de pressão e temperatura.
Considerando o exposto acima,
a) calcule a quantidade, em mols, de oxigênio
que reage com a massa de hemoglobina contida em 100 mL de sangue.
b) calcule a massa molar aproximada da hemoglobina.
c) justifique, com base no princípio de
Le Châtelier, aplicado aos equilíbrios citados,
o fato de o oxigênio ser muito mais solúvel no
sangue do que na água.
Dado: volume molar de O2 , nas condições
ambiente de pressão e temperatura: 25 L/mol
Resposta
1 L O2
1 mol O 2
a) 22,5 mL O 2 ⋅
⋅
=
1 000 mLO 2 25 L O 2
144244
3 14243
conversão
v . molar
= 9 ⋅10 −4 mol O 2
b)
15 g hemoglobina
9 ⋅ 10 −4 mol O 2
≅ 6,7 ⋅10 4
⋅
4 mols O 2
1
mol hemoglobina
144424443
equação química
≅
g hemoglobina
mol hemoglobina
c) Pelo Princípio de Le Chatelier, o consumo de
O 2(aq) no estabelecimento do segundo equilíbrio
Questão 2
Pedaços de fio de cobre, oxidados na superfície pelo ar atmosférico, são colocados em um
funil com papel de filtro. Sobre este metal
oxidado, despeja-se solução aquosa concentrada de amônia. Do funil, sai uma solução
azul, contendo o íon Cu(NH 3 )24 + , e que é recolhida num béquer.
a) Escreva as equações químicas balanceadas
representando as transformações que ocorrem desde o cobre puro até o íon Cu(NH 3 )24 + .
b) Faça um esquema da montagem experimental e indique nele os materiais de laboratório empregados, os reagentes utilizados e os
produtos formados.
Resposta
a) As equações que representam as transformações citadas são:
Cu → Cu 2 + + 2e −
Cu 2 + + 4 NH3 → Cu(NH3 )42 +
b) O esquema a seguir representa uma filtração
simples:
química 2
Resposta
Questão 3
a)
O ferro-gusa, produzido pela redução do óxido
de ferro em alto-forno, é bastante quebradiço,
tendo baixa resistência a impactos. Sua composição média é a seguinte:
Elemento
% em
massa
Fe
C
94,00 4,40
Si
Mn
P
S
outros
0,56
0,39
0,12
0,18
0,35
b) O silício reage mais rapidamente. Pelo gráfico,
temos uma maior variação da sua porcentagem
em massa que os demais elementos em um mesmo intervalo de tempo.
c) A velocidade média do consumo de carbono,
no intervalo de 8 a 12 minutos, pode ser calculada utilizando-se a expressão:
∆ (% C)
vm ≅
∆t
(4 − 2)
vm ≅
≅ 0,5% C/min
(12 − 8)
Questão 4
Para transformar o ferro-gusa em aço, é preciso mudar sua composição, eliminando alguns elementos e adicionando outros. Na primeira etapa desse processo, magnésio pulverizado é adicionado à massa fundida de ferro-gusa, ocorrendo a redução do enxofre. O
produto formado é removido. Em uma segunda etapa, a massa fundida recebe, durante
cerca de 20 minutos, um intenso jato de oxigênio, que provoca a formação de CO, SiO2 ,
MnO e P4O10 , os quais também são removidos. O gráfico anterior mostra a variação da
composição do ferro, nessa segunda etapa,
em função do tempo de contacto com o oxigênio.
Para o processo de produção do aço:
a) Qual equação química representa a transformação que ocorre na primeira etapa?
Escreva-a.
b) Qual dos três elementos, Si, Mn ou P, reage mais rapidamente na segunda etapa do
processo? Justifique.
c) Qual a velocidade média de consumo de
carbono, no intervalo de 8 a 12 minutos?
Vinho contém ácidos carboxílicos, como o tartárico e o málico, ambos ácidos fracos. Na
produção de vinho, é usual determinar a concentração de tais ácidos. Para isto, uma
amostra de vinho é titulada com solução
aquosa de hidróxido de sódio de concentração
conhecida. Se o vinho estiver muito ácido, seu
pH poderá ser corrigido pela adição de uma
bactéria que transforma o ácido málico em
ácido láctico. Além disso, também é usual
controlar a quantidade de dióxido de enxofre,
caso tenha sido adicionado como germicida.
Para tanto, uma amostra de vinho é titulada
com solução aquosa de iodo de concentração
conhecida.
a) Qual dos indicadores da tabela abaixo deverá ser utilizado na titulação ácido-base?
Justifique.
b) Por que a transformação do ácido málico
em ácido láctico contribui para o aumento do
pH do vinho? Explique.
c) Qual a equação balanceada que representa
a reação entre dióxido de enxofre e iodo aquosos, em meio ácido, e na qual se formam íons
sulfato e iodeto? Escreva essa equação.
Dados:
Indicador
pH de viragem
Azul de bromofenol
3,0 − 4,6
Púrpura de bromocresol
5,2 − 6,8
Fenolftaleína
8,2 − 10,0
química 3
Constantes de ionização:
ácido málico: K1 = 4 × 10−4 ; K2 = 8 × 10−6
ácido láctico: K = 1 × 10−4
Resposta
a) Numa titulação de uma mistura de ácidos fracos com uma base forte, ocorre a formação de
sais cujos ânions sofrem hidrólise salina, fazendo
com que o pH resultante no ponto de equivalência
seja superior a 7. Logo, o indicador mais adequado para essa titulação será a fenolftaleína (pH de
viragem entre 8,2 e 10,0).
b) O ácido málico possui uma primeira constante
de ionização (K1 ) maior que a constante de ionização (K) do ácido láctico. Desse modo, o ácido
láctico libera menos íons H + para a solução, tornando o vinho menos ácido (pH mais alto).
c) A equação balanceada do processo redox descrito é:
SO 2(aq) + I 2(aq) + 2 H 2 O( l) →
2−
−
+
→ SO4(aq)
+ 2 I(aq)
+ 4 H(aq)
O produto orgânico dessa última reação é que
se liga aos grupos OH da celulose, liberando
HCl.
Dessa maneira,
a) escreva a fórmula estrutural do composto
que, ao reagir com o cloreto de benzenodiazônio, forma o corante crisoidina, cuja estrutura molecular é:
Para a neutralidade elétrica ser mantida, devem
existir íons H + entre os produtos da reação e a
presença da água entre os reagentes pode ser
aferida durante o balanceamento da equação.
Questão 5
As equações abaixo representam, de maneira
simplificada, o processo de tingimento da fibra de algodão.
Certo corante pode ser preparado pela reação
de cloreto de benzenodiazônio com anilina:
A fixação deste corante ou de outro do mesmo
tipo, à fibra de algodão (celulose), não se faz
de maneira direta, mas, sim, através da triclorotriazina. A seguir está representada a
reação do corante com a triclorotriazina.
b) escreva a fórmula estrutural do produto
que se obtém quando a crisoidina e a triclorotriazina reagem na proporção estequiométrica de 1 para 1.
c) mostre como uma molécula de crisoidina se
liga à celulose, um polímero natural, cuja estrutura molecular está esquematicamente representada abaixo.
Resposta
a) Usando-se como referência a equação dada
da reação com cloreto de benzenodiazônio, o
reagente necessário para a síntese de crisoidina é:
química 4
b) A fórmula estrutural do produto da reação entre
a crisoidina e a triclorotriazina na proporção estequiométrica de 1 para 1 pode ser deduzida a partir da equação da reação análoga:
b) Complete a tabela com os valores da concentração de peróxido de hidrogênio, em função do tempo de reação.
c) Use a mesma área milimetrada e a mesma
origem para traçar a curva da concentração
de peróxido de hidrogênio, em função do tempo de reação.
c)
Observação: a crisoidina-triclorotriazina também
pode associar-se à fibra de algodão através da hidroxila dos grupos — CH 2 OH .
Resposta
a) e c)
Questão 6
A oxidação de íons de ferro (II), por peróxido
de hidrogênio,
H2O2 + 2 Fe2 + + 2 H + → 2 H2O + 2 Fe 3 +
foi estudada, a 25 o C, com as seguintes concentrações iniciais:
peróxido de hidrogênio ....... 1,00 × 10−5 mol/L
íons de ferro (II) .................. 1,00 × 10−5 mol/L
ácido clorídrico .................... 1,00 mol/L
A tabela seguinte traz as concentrações de
íons de ferro (III), em função do tempo de
reação.
t/min
[Fe
3+
]/10
0
−5
mol L
−1
0
10
20
30
40
50
0,46 0,67 0,79 0,86 0,91
[H 2O 2 ]/10 −5 mol L−1
a) Use a área milimetrada abaixo para traçar um gráfico da concentração de íons de ferro (III), em função do tempo de reação.
b) Usando-se os coeficientes da equação química
dada, podemos completar a tabela:
t/min
[Fe
3+
0
] /10
−5
[H 2 O 2 ] /10
mol L
−5
−1
mol L
−1
10
20
30
40
50
0
0,46 0,67 0,79 0,86 0,91
1
0,77 0,67 0,61 0,57 0,55
química 5
Questão 7
Aqueles polímeros, cujas moléculas se ordenam paralelamente umas às outras, são cristalinos, fundindo em uma temperatura definida, sem decomposição. A temperatura de
fusão de polímeros depende, dentre outros
fatores, de interações moleculares, devidas a
forças de dispersão, ligações de hidrogênio,
etc., geradas por dipolos induzidos ou dipolos permanentes.
Abaixo são dadas as estruturas moleculares
de alguns polímeros.
propileno ser um hidrocarboneto com ligações
pouco polares.
b) O poli(ácido 3-aminobutanóico) funde-se a
330 oC (maior temperatura) devido à existência de
interações intermoleculares mais intensas decorrentes de ligações polares (N — H e C
O).
c) A baquelite é um polímero termofixo. O seu
ponto de fusão é tão elevado que antes de fundir,
o polímero sofre decomposição térmica. Essa característica decorre das cadeias poliméricas serem fortemente interligadas por ligações covalentes (estrutura tridimensional).
Questão 8
Kevlar é um polímero de alta resistência mecânica e térmica, sendo por isso usado em
coletes à prova de balas e em vestimentas de
bombeiros.
Cada um desses polímeros foi submetido, separadamente, a aquecimento progressivo.
Um deles fundiu-se a 160 oC, outro a 330 oC
e o terceiro não se fundiu, mas se decompôs.
Considerando as interações moleculares, dentre os três polímeros citados,
a) qual deles se fundiu a 160 oC? Justifique.
b) qual deles se fundiu a 330 oC? Justifique.
c) qual deles não se fundiu? Justifique.
Resposta
a) O polipropileno funde-se a 160oC (menor temperatura) devido às mais fracas interações intermoleculares dentre os três polímeros dados.
Essas fracas atrações decorrem do fato do poli-
a) Quais as fórmulas estruturais dos dois monômeros que dão origem ao Kevlar por reação
de condensação? Escreva-as.
b) Qual o monômero que, contendo dois grupos funcionais diferentes, origina o polímero
Kevlar com uma estrutura ligeiramente modificada? Escreva as fórmulas estruturais desse
monômero e do polímero por ele formado.
c) Como é conhecido o polímero sintético, não
aromático, correspondente ao Kevlar?
Resposta
a) O Kevlar é uma poliamida que pode ser obtida
pela condensação entre um diácido e uma diamina:
química 6
b)
Esses 9 compostos não foram sintetizados
separadamente, mas em apenas 6 experimentos. Utilizando-se quantidades corretas
de reagentes, foram então preparadas as seguintes misturas:
c) Uma das poliamidas não aromática mais conhecidas é o náilon.
Questão 9
A reação representada a seguir produz compostos que podem ter atividade antibiótica:
M1 = A1B1 + A1B2 + A1B3
M2 = A2B1 + A2B2 + A2B3
M3 = A3B1 + A3B2 + A3B3
M4 = A1B1 + A2B1 + A3B1
M5 = A1B2 + A2B2 + A3B2
M6 = A1B3 + A2B3 + A3B3
Dessas misturas, apenas M2 e M6 apresentaram atividade antibiótica.
a) Qual o grupo funcional, presente nos compostos do tipo A, responsável pela formação
dos 9 compostos citados? Que função orgânica
é definida por esse grupo?
b) Qual a fórmula estrutural do composto que
apresentou atividade antibiótica?
Resposta
Tal tipo de reação pode ser empregado para
preparar 9 compostos, a partir dos seguintes
reagentes:
a) Segundo o esquema de preparação dos compostos fornecidos no texto, o grupo funcional é a
carbonila (— CHO) presente nos compostos do
tipo A que reage com o grupo amino (— NH 2 ) dos
compostos do tipo B. O grupo carbonila nos compostos do tipo A caracteriza a função aldeído.
b) Comparando-se as misturas M2 e M6, nota-se
que o composto comum à ambas e que não aparece nas outras misturas é o A2B3. Sua fórmula
estrutural é:
Questão 10
Em 1999, a região de Kosovo, nos Bálcãs, foi
bombardeada com projéteis de urânio empobrecido, o que gerou receio de contaminação
radioativa do solo, do ar e da água, pois urânio emite partículas alfa.
química 7
a) O que deve ter sido extraído do urânio natural, para se obter o urânio empobrecido?
Para que se usa o componente retirado?
b) Qual a equação da primeira desintegração
nuclear do urânio-238? Escreva-a, identificando o nuclídeo formado.
c) Quantas partículas alfa emite, por segundo, aproximadamente, um projétil de urânio
empobrecido de massa 1 kg?
Dados:
composição
do
urânio
natural............................................. U-238 - 99,3%
U-235 - 0,7%
meia-vida do U-238 ................. 5 x 109 anos
constante de Avogadro............. 6 x 1023 mol −1
1 ano ........................................ 3 x 107 s
alguns elementos e respectivos números atômicos
88
89
90
91
92
93
94
95
96
Ra
Ac
Th
Pa
U
Np
Pu Am Cm
Resposta
a) A extração do isótopo físsil U-235 no urânio natural irá transformá-lo no urânio empobrecido usado em projéteis militares.
O U-235 extraído, em proporção adequada com
o isótopo U-238 pode ser utilizado em usinas nucleares e bombas nucleares.
b)
238
92 U
234
Th
190
23
→
+ 24 α
tório − 234
c) Considerando que o urânio empobrecido seja
constituído somente pelo isótopo U-238, o número inicial de átomos de urânio na amostra é:
1 000 g
238
U ⋅
1 mol
238
U
238
2384g244
U
14
3
m. molar
⋅
6 ⋅ 10 23 átomos
ol2238
U
11m4
43
nº de Avogadro
=
= 2,52 ⋅ 10 24 átomos.
O decaimento de uma amostra radioativa é descrito por uma curva exponencial e não por uma
reta. Esse fato significa que a cada instante temos um determinado e específico número de
emissões radioativas. Com os dados fornecidos é
possível somente realizar-se um cálculo proporcional e aproximado.
Adotando-se para o cálculo o intervalo de tempo
transcorrido entre 0 s e o primeiro tempo de meiavida, podemos calcular o número médio de emissões α por segundo:
1,26 ⋅ 10 24 átomos U
9
51⋅4
10
anos
4244
3
T1/ 2
⋅
1 ano
⋅ 107 s
314
24
3
conversão
⋅
1 part. α
⋅
11átomo
U
4243
eq. nuclear
≅ 8,4 ⋅ 10 6
part . α
s