2014 TURMA MULTIVIX EMESCAM QUÍMICA EDUCANDO PARA SEMPRE 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM QUÍMICA MINERAL Profs. Borges, Lessa e Sheila TERMOQUÍMICA 1. (UFSCar-SP) O cultivo da cana-de-açúcar faz parte da nossa história, desde o Brasil Colônia. O açúcar e o álcool são seus principais produtos. Com a crise mundial do petróleo, o incentivo à fabricação de carros a álcool surgiu, na década de 1970, com o Proálcool. Esse Programa Nacional acabou sendo extinto no final da década de 1990. Um dos pontos altos nas discussôes em Joanesburgo sobre desenvolvimento sustentável foi o pacto entre Brasil e Alemanha para investimento na produção de carros a álcool. a) Escreva a equação de combustão do etanol (C2H5OH), devidamente balanceada. Calcule o calor de combustão de 1 mol de etanol, a partir das seguintes equações: C(s) + O2(g) ⎯⎯→ CO2(g) H2(g) + 1/2 O2(g) ⎯⎯→ H2O(l) 2 C(g) + 3 H2(g) + 1/2 O2(g) ⎯⎯→ C2H5OH(l) b) A reação de combustão do etanol é endotérmica ou exotérmica? Justifique. Resp. a) ΔH = –1368 KJ/mol b) Exotérmico: ΔH < 0 2. (EEM-SP) Ao final do processo de fabricação de ácido sulfúrico (H2SO4), obtém-se uma espécie oleosa e densa conhecida como óleum (H2S2O7), que consiste em ácido sulfúrico saturado com trióxido de enxofre (SO3). A equação global pode ser representada por: S8(s) + 12 O2(g) + 8 H2SO4(l) ⎯⎯→ 8 H2S2O7(l) As etapas envolvidas no processo são: S8(s) + 8 O2(g) ⎯⎯→ 8 SO2(g) ΔH 0f = –2375 kJ/mol SO2(g) + 1/2 O2(g) ⎯⎯→ SO3(g) ΔH 0f = –100 kJ/mol SO3(g) + H2SO4(l) ⎯⎯→ H2S2O7(l) ΔH 0 f = –130 kJjmol Calcule o ΔHº de reação da obtenção do óleum. Resp. ΔH = – 4215 kJ/mol 3. (UFSC) A termodinâmica propõe para o cálculo de ΔG a equação ΔG = ΔH – T · ΔS, válida para pressão e temperatura constantes. Em relação ao processo: H2O(l) ⎯⎯→ H2O(v) temos ΔH = 9713 cal/mol (1 atm) e ΔS = 26,04 cal/K · mol (1 atm). Determine a temperatura, em graus Celsius, a partir da qual a vaporização da água é espontânea nas condições ambientes (K = °C + 273). Resp. maior que 100 ºC 4. (IME-RJ) Uma fábrica que produz cal, Ca(OH)2, necessita reduzir o custo da produção para se manter no mercado com preço competitivo para seu produto. A direção da fábrica solicitou ao departamento técnico o estudo da viabilidade de reduzir a temperatura do forno de calcinação de carbonato de cálcio, dos atuais 1500 K para 800 K. Considerando apenas o aspecto termodinâmico pergunta-se: o departamento técnico pode aceitar a nova temperatura de calcinação? Em caso afirmativo, o departamento técnico pode fornecer uma outra temperatura de operação que proporcione maior economia? Em caso negativo, qual é a temperatura mais econômica para se operar o forno de calcinação? Dados: Resp. T > 1111 K (reação espontânea); T < 1111 (reação nãoespontânea); T = 800 K (inviável) 1 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 5. A partir da equação: reagimos 2 mol de HCl e 2 mol de KOH, ambos eletrólitos fortes. Calcule o calor liberado ou absorvido nessa reação. Resp. Libera 115,4 kJ 6. Dado o gráfico de entalpia ao lado, calcule: Resp. a) +90,5 kL/mol b) –46,1 kJ/mol c) –286 kJ d) 6 kJ 7. (UFRJ) Em 1854, com a inauguração da Companhia de Iluminação a Gás, o Rio de Janeiro passou a ser uma das primeiras cidades, no mundo, a usufruir de iluminação a gás. O processo era baseado na reação entre carvão incandescente e vapor d’água, produzindo uma mistura gasosa chamada de gás de água ou gás azul, segundo a equação: O gás de água era estocado em reservatórios e chegava às casas por meio de uma grande rede de tubulações. O gás de água continuou sendo usado como combustível doméstico até 1967, quando foi substituído por gás proveniente do processamento de petróleo. a) Escreva a equação de combustão completa do gás de água e, com base nos calores de combustão de CO e de H2, calcule a sua entalpia de combustão. ΔH combustão de CO = –280 kJjmol; ΔH combustão de H2 = –240 kJ/mol. b) Um reservatório que contém certa quantidade de gás de água a uma temperatura de 300 K e a uma pressão de 2 atm recebe uma quantidade adicional de gás. O número final de mols de gás no reservatório é seis vezes o número inicial e a temperatura fi nal do gás é igual a 400 K. Admitindo que o gás seja ideal, determine a pressão no interior do reservatório ao final do enchimento. Resp. a) –500 kJ/mol b) 16 atm 2 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 8. (Unicamp-SP) Entende-se por “energia de ligação” a variação da entalpia (ΔH) necessária para quebrar 1 mol de uma dada ligação. Esse processo é sempre endotérmico (ΔH > O). Assim, no processo representado pela equação CH4(g) ⎯⎯→ C(g) + 4 H(g) ΔH = 1663 kJ/mol são quebrados 4 mol de ligações C — H, sendo a energia de ligação, portanto, 416 kJ/mol. Sabendo-se que no processo C2H6(g) ⎯⎯→ 2 C(g) + 6 H(g) ΔH 2826 kJ/mol são quebradas ligações C — C e C — H, qual o valor da energia de ligação C — C? Indique os cálculos com clareza. Resp. (C — C) = 330 9. (IME-RJ) O consumo de água quente de uma casa é de 0,489 m3 por dia. A água está disponível a 10,0 °C e deve ser aquecida até 60,0 °C pela queima de gás propano. Admitindo que não haja perda de calor para o ambiente e que a combustão seja completa, calcule o volume (em m3) necessário desse gás, medido a 25,0 °C e 1,00 atm, para atender à demanda diária. (ΔH de combustão do C3H8 = –2044 kJ/mol.) Resp. V = 1,222 m3 10. (Unesp-SP) O gás butano (C4H10) é o principal componente do gás de cozinha, o GLP (gás liquefeito de petróleo). A água fervente (H2O, com temperatura igual a 100°C, no nível do mar) é utilizada para diversas finalidades: fazer café ou chá, cozinhar, entre outras. Considere que para o aumento de 1°C na temperatura de 1 g de água são necessários 4 J, que esse valor pode ser tomado como constante para a água líquida sob –1 1 atmosfera de pressão e que a densidade da água a 25°C é aproximadamente igual a 1,0 g · mL . a) Calcule a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 L de água, no nível do mar, de 25°C até o ponto de ebulição. Apresente seus cálculos. –1 b) Dadas as entalpias-padrão de formação (ΔH 10 ) para o butano gasoso (–126 kJ · mol ), para o dióxido de –1 carbono gasoso (–394 kJ · mol ) para a água líquida (–242 kJ · mol–1) e para o oxigênio gasoso –1 (0 kJ · mol ), escreva a equação química para a combustão do butano e calcule a entalpia-padrão de combustão ΔH 10 para este composto. Resp. a) 300 kJ b) C4H10 + 6,5 O2 → 4 CO2 + 5 H2O ΔH = 2660 kJ/mol 11. (UFRJ) O benzaldeído utilizado na indústria de perfumes e condimentos é produzido pela oxidação direta do tolueno, em fase vapor, segundo a equação: Dado que a entalpia é uma função de estado e que as entalpias-padrão de formação, em fase gasosa, do tolueno e da água são respectivamente iguais a 12,0 kcal/mol e –57,8 kcal/mol, determine a entalpia-padrão de formação (em kcal/mol) do benzaldeído. Resp. 30,4 kJ/mol 12. (PAES-Unimontes-MG) A tabela a seguir apresenta quatro substâncias orgânicas de massas molares (M) semelhantes que podem ser usadas como combustíveis. Também é apresentado o valor de entalpia de combustão (ΔH 0c ) dessas substâncias. 3 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM –1 Dadas as entalpias de formação ΔH 10 (CO2g) e ΔH 10 (H2O, l), –393,51 e –187,78 kJ · mol , respectivamente, calcule o ΔH 10 para o propano (C3H8). Resp. 288,35 kJ 13. (UFPA) A combustão de matéria orgânica, como a que ocorre no interior dos motores dos veículos, é um processo que contribui para a elevação da temperatura do planeta: o efeito estufa. A combustão completa do isoctano (um dos componentes da gasolina) leva à formação de gás carbônico e água com liberação de calor, como indicado abaixo: –1 Dadas essas informações, os valores das massas molares (g · mol ), C = 12, H = 1 e O = 16, e os valores das –1 2(g) –1 –1 = –394 kJ · mol e H2O(v) = –242 kJ · mol . entalpias padrão de formação (ΔH 10 ) · C8H18(l) = –255 kJ · mol , CO a) calcule a quantidade, em gramas, de gás carbônico liberado na combustão de 57 kg de isoctano. –1 b) determine a variação de entalpia (ΔH), em kJ · mol , da reação de combustão do isoctano (C8H18). Resp. a) 176 kJ b) ΔH = –5075 kJ/mol COMPLEMENTO DE TERMODINÂMICA 1. Calcule o trabalho de expansão, realizado a 127ºC, pela reação 2 C2H6(g) + 7O2(g) → 4 CO2(g) + 6 H2O(g) a) Para as quantidades escritas na equação b) Em relação a um mol de C2H6 SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA A espontaneidade de uma transformação (física ou química) depende da desordem (entropia), do estado de energia (entalpia) e da temperatura. ∆G = ∆H – T∆S A entropia (S) aumenta com qualquer transformação espontânea em um sistema isolado. Ou seja, ∆S > 0 ΔG é chamado de variação de ENERGIA LIVRE DE GIBBS e mede a espontaneidade de uma reação. Se ΔG < 0, a reação é espontânea. Se ΔG > 0, a reação é não-espontânea. Se ΔG = 0, a reação esta em equilíbrio. Calcule o ΔG da reação abaixo e forneça a temperatura que a mesma se torna espontânea: (27ºC e 1 atm) C(grafite) + CO2 → 2 CO Dados: (ΔH = +172 KJ/mol; ΔS = + 176 J/K.mol) 2. • A entropia e as mudanças de fase: ∆G = ∆H – T∆S = 0 Logo, ∆S = ∆H/T 3. O calor de fusão do ouro é de 12,36 KJ/mol, e a sua entropia de fusão é de 9,250 J/K.mol. Qual é o ponto de fusão do ouro? 4. Para a reação abaixo indique: Br2 + Cl2 → 2 BrCl a) Temperatura em que a mesma atinge o equilíbrio; b) Temperatura na qual a mesma é espontânea; c) Variação da Energia livre de Gibbs a 27ºC; d) Qual a energia livre por mol de BrCl; Dados : ΔS = +120 cal/mol.K ΔH = + 24Kcal/mol 5. Calcule a temperatura de fusão do alumínio, sabendo que seu calor de fusão é 10,7 KJ/mol e a entropia de fusão é 11,4 J/mol · K. Calcule a energia de organização do alumínio no processo. 4 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM TERCEIRA LEI DA TERMODINÂMICA A entropia de uma substância é zero no zero absoluto. 6. Calcule o ∆So para a reação, a 25oC: 2 CH3OH(l) + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 4 H2O(g) Dados: (SºCH3OH= 126,3 J/K · mol; SºO2= 205,1J/K · mol; SºH2O= 188,7J/K · mol; SºCO = 213,6J/K · mol) 2 7. Calcule a energia livre de Gibbs-padrão de formação de cloreto de amônio, a 25oC. Dados: (SºN = 191,5J/K · mol; SºH = 130,6J/K · mol; SºCl = 223,0J/K · mol; SºNH Cl= 94,6J/K · mol; 2 2 2 4 o ∆H formNH4Cl = -314,4KJ/mol) Leitura: As variações da energia livre e as constantes de equilíbrio: Pode-se mostrar que, quando um gás está a uma pressão diferente de 1atm, a sua energia livre (G) pode ser relacionada com sua energia livre padrão (Go) pela equação (num sistema em equilíbrio): ∆G = ∆Go + RT · ln Kp 0 = ∆Go + RT · ln Kp ∆Go = - RT · ln Kp 8. A desagradável coloração marrom da fumaça é, em grande parte causada pela presença de dióxido de nitrogênio, NO2, que pode ser formada pela oxidação de óxido de nitrogênio, NO. Se as energias livres padrão dos gases NO2 e NO são 51,8 e 86,7 KJ/mol, respectivamente, a 25 oC, qual é o valor da constante de equilíbrio Kp nesta temperatura para 2 NO(g) + O2(g) → 2 NO2(g) Resposta: 2 · 1012 9. Na reação de transformação de X em Y os dados termodinâmicos encontram-se na tabela abaixo: Entropia Entalpia de formação Substância cal/molK Kcal/mol X –70 –90 Y –100 a) O processo é endotérmico ou exotérmico? b) Qual a temperatura de equilíbrio? c) Qual a energia de organização para que o sistema atinja o equilíbrio? –210 10. Complete a tabela indicando se o mesmo é espontâneo ou não. Δ G Δ H Δ S espontaneidade – + – – + – + + 11. Na reação de transformação de X em Y os dados termodinâmicos encontram-se na tabela abaixo: Substância X Entropia cal/molK –70 Entalpia de formação Kcal/mol –90 Y –100 a) O processo é endotérmico ou exotérmico? b) Qual a temperatura de equilíbrio? c) Qual a energia de organização para que o sistema atinja o equilíbrio? 5 –210 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 12. Qual das reações abaixo deve apresentar maior variação de entropia? I – CH4(g) + 2O2(g) Æ CO2(g) + 2H2O(l) II – CH4(g) + 2O2(g) Æ CO2(g) + 2H2O(g) EQUILÍBRIO QUÍMICO 1. (Fuvest-SP) Considere o equilíbrio, em fase gasosa, ⎯⎯ → CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) ←⎯ ⎯ cuja constante K, à temperatura de 430 °C, é igual a 4. Em um frasco de 1,0 L, mantido a 430°C, foram misturados 1,0 mol de CO, 1,0 mol de H2O, 3,0 mol de CO2 e 3,0 mol de H2. Esperou-se até o equilíbrio ser atingido. Em qual sentido, no de formar mais CO ou de consumi-lo, a rapidez da reação é maior, até se igualar no equilíbrio? Justifique. Calcule as concentrações de equilíbrio de cada uma das espécies envolvidas. 2. (Unifesp-SP) Ácido acético e etanol reagem reversivelmente, dando acetato de etila e água. ⎯⎯ → butirato de etila(l) + água(l) Ácido butírico(l) + etanol(l) ←⎯ ⎯ A 80°C, a constante de equilíbrio vale 16. a) Dê a equação da reação de hidrólise ácida do butirato de etila. b) Calcule a quantidade, em mol, de ácido butírico que deve existir no equilíbrio, a 80°C, para uma mistura inicial contendo 4 mol de butirato de etila e 4 mol de água. c) Partindo-se de 1,0 mol de etanol, para que 90% dele se transformem em butirato de etila, a 80°C, calcule a quantidade de ácido butírico, em mol, que deve existir no equilíbrio. Justifique sua resposta com cálculos. 3. (PUC-RJ) Na crise energética, a produção de gás natural (metano) foi bastante incentivada. Além de combustível, o metano tem outras aplicações industriais, entre elas, a produção de hidrogênio com base na seguinte reação: ⎯⎯ → CO(g) + 3 H2(g) CH4(g) + H2O(g) ←⎯ ⎯ Δ Hº = +216 kJ/mol a) b) c) d) Calcule o trabalho sofrido(contração) ou realizado(expansão) pela reação. Escreva a equação que representa a constante de equilíbrio para essa reação. Em que direção a reação se deslocará se, após a adição de um catalisador no sistema? O aumento da pressão do sistema, desloca o equilíbrio em qual sentido? 4. O Níquel pode ser obtido a partir de seu óxido, por redução com hidrogênio ou com monóxido de carbono. São dadas as equações representativas dos equilíbrios e suas respectivas constantes a 220ºC. ⎯⎯ → Ni(s) + H2O(g) K1 = 40 I. NiO(s) + H2(g) ←⎯ ⎯ ⎯⎯ → Ni(s) + CO2(g) K2 = 200 II. NiO(s) + CO(g) ←⎯ ⎯ a) Sabe-se que UGo = -2,3.R.T.logKc. Mostre como se pode obter a constante (K3) do equilíbrio representado por ⎯⎯ → CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) ←⎯ ⎯ a 220°C, a partir das constantes dos equilíbrios I e II. b) Um dos processos industriais de obtenção de hidrogênio está representado no item a. A 550 °C, a reação, no sentido da formação de hidrogênio, é exotérmica. Para este processo, discuta a influência de cada um dos seguintes fatores: - aumento de temperatura; - uso de catalisador; - variação da pressão. 6 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM ⎯⎯ → PCl3(q) + Cl2(q), apresenta grau de dissociação igual a 5. Verifica-se que, a 200ºC, o equilíbrio PCl5(q) ←⎯ ⎯ 80%. Sabendo que no equilíbrio a pressão total é igual a 4 atm, determine o valor de kp. 6. Dada as reações que estão em equilíbrio numa temperatura “T”. 1 2 I. ⎯⎯ → 2NH3(g) 3H2(g) + N2(g) ←⎯ ⎯ II. ⎯⎯ → 2NH3(g) + HCl K 2 = 2 NH4Cl(s) ←⎯ ⎯ K1 = ⎯⎯ → 4NH4Cl(s) K 3 = 4 III. 2N2(g) + 8 H2(g) + 2Cl2(g) ←⎯ ⎯ Se em um recipiente de volume igual a um litro e numa temperatura “T” adicionarmos 2 mols de H2, 2mols de Cl2 e 8 mols de HCl. Podemos afirmar que as concentrações molares de cada componente da reação ⎯⎯ → 2 HCl(g) no equilíbrio, será: H2(g) + Cl2(g) ←⎯ ⎯ 1) Qc = GABARITO - EQUILÍBRIO [CO2 ]· [H2 ] = 3·3 = 9 [CO]· [H2O] 1·1 Como Qc < Kc =4 , a reação deve caminhar para esquerda para atingir o equilíbrio. CO + H2O ' CO2 + H2 Início U Equilíbrio Logo: 1 mol/L +x (1 + x) mol/L 1 mol/L +x (1 + x) mol/L 3 mol/L –x (3 – x) mol/L 3 mol/L –x (3 – x) mol/L (3 – x) ⋅ (3 - x) (3 – x) =4 ∴ = 2 ∴ x = 0,33mol / L (1+ x) ⋅ (1+ x) (1+ x) Respostas: [CO] = [H2O] = 1,33 mol/L [CO2] = [H2O] = 2,67 mol/L 2. a) Início U 0 +x x mol vL Equilíbrio b) simplificando os volumes: 4 = Ac. Acético + etanol ' acetato de etila + água 0 2 mol +x –x x mol (2 – x) mol vL vL (2 – x )⋅(2 – x ) x⋅x ∴ x = 0,67mol 0,9 ⋅ 0,9 [acetato de etila] ⋅[água] , 4 = c) kc = ⎡⎣ Ác.acético ⎤⎦ ⋅ 0,1 ⎡⎣ Ác.acético ⎤⎦ ⋅[ e tanol] ⎡⎣ Ác.acético ⎤⎦ = 2,025mol / L 3. a) em sala b) CO(g) + 2H2(g) ' CH3OH(g) 7 2 mol –x (2 – x) mol vL 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM ⎡CH OH⎤ ⎦ K = ⎣ 3 C 2 [CO] ⋅ ⎡⎣H2 ⎤⎦ c) catalisador não desloca o equilíbrio d) Pressões elevadas deslocam o equilíbrio no sentido de “menor volume”, ou seja, para a produção de CH3OH. 4. a) Kc = 0,2 b) Em sala. 5. Início U Equilíbrio Total= ptotal= x mol –0,8x mol 0,2x mol PC l 5 ' PC l 3 + C l 2 0 +0,8x mol 0,8x mol 1,8x mol 4atm 0 +0,8x mol 0,8x mol 4 atm — 1,8x mol pPC l 5 — 0,2 mol pPC l 5 = 0,44 atm 4 atm — 1,8x mol pPC l 3 — 0,8x mol pPC l 3 = 1,78 atm a pPC l 3 = pPC l 2 Logo: Kp = pPCl ⋅ pPCl 3 2 = 1,78 ⋅ 1,78 = 7,2atm pPCl 0,44 5 6) venter a equação “I”. Multiplicar a equação “II” por 2. Dividir a equação “III” por 2. Logo: K1 = 2 [HCl] 1 ∴ K '1 = 2 2 (8) = ( 2) ⋅ ( 2) 2 Logo: Qc = = 16 = K c ⎡⎣H2 ⎤⎦ ⋅ ⎡⎣Cl 2 ⎤⎦ Como já está em equilíbrio, temos: ⎧ ⎡⎣H2 ⎤⎦ = 2mol / L ⎪⎪ ⎨ ⎡⎣Cl 2 ⎤⎦ = 2mol / L ⎪ ⎪⎩[HCl ] = 8mol / L 2 K 2 = 2 ∴ K '2 = 2 = 4 K 3 = 4 ∴ K '3 = 4 = 2 Kc = K’1 · K’2 · K’3 Kc = 2 · 4 · 2 = 16 8 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM EQUILÍBRIOS DE ÁCIDOS E BASES 1. O ácido acético é um ácido fraco com constante de ionização igual a 1,8.10-5 mol/L. a) Calcule o grau de ionização de uma solução 0,18mol/L do ácido acético. b) b) Quantos mols de ácido acético precisam ser adicionados em água suficiente para 1,0L de solução, a 25ºC, para obter pH igual a 4,0? 2. Na tabela adiante estão indicadas às concentrações e os respectivos pH de soluções aquosas de três ácidos. a) Coloque os ácidos em ordem crescente de Ka e de pKa. b) Calcule o pKa para o ácido cianídrico c) Calcule o grau de ionização para o ácido acético na solução 0,1mol/L. Ácido Concentração (mol/litro) pH clorídrico 0,10 1,0 acético 0,10 2,9 cianídrico 0,10 5,1 I II 3. (UFRJ) Três frascos contendo soluções a 25ºC com diferentes pHs são apresentados a seguir: Os frascos I e II contém soluções de ácido nítrico, que é um ácido forte e pode ser considerado totalmente ionizado. III pH = 3 pH = 2 pH = ? Foram misturados 10 mL da solução I com 10 mL da solução II. Para neutralizar completamente a solução obtida, foram necessários 110 mL da solução III, cujo soluto também está totalmente dissociado. Qual a pH da solução III? 4. A constante de ionização de um ácido monocarboxílico, de massa molecular 60u, é 4,0 · 10–5. Dissolvem-se 6,0g desse ácido em água até completar 1 litro de solução. Determine: a) A concentração de H3O+ na solução; b) O pH da solução; c) A expressão matemática da constante de ionização; d) A solução que neutraliza uma maior quantidade de NaOH, considerando duas soluções, de mesmo volume e de mesmo pH, uma do ácido monocarboxílico ou outra de HCl. 5. (UFMG) Indicadores são substâncias cujas cores variam com o pH do meio. Essas variações de cor resultam do deslocamento de equilíbrios ácido-base, uma vez que as espécies ácida e básica têm cores diferentes. Esses equilíbrios podem ser representados pela equação que segue, na qual “In” simboliza um grupo orgânico. HIn(aq) (I) ' H+(aq) + In–( aq) (II) 9 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM O indicador azul de bromotinol apresenta cor amarela em soluções aquosas com pH < 6 e cor azul em pH > 7,6. A cor da solução varia entre diversas tonalidades de verde quando o pH está entre 6 e 7,6. a) Indique qual das espécies, I ou II, predomina em meio fortemente ácido. Justifique sua resposta. b) Indique a cor das espécies I e II no caso do azul-de-bromotimol. c) A uma solução aquosa de azul-de-bromotimol de pH = 8 adicionou-se HCl, suficiente para aumentar mil vezes a concentração de íons hidrogênio. Calcule o pH da solução resultante e indique a sua cor. 6. Uma solução aquosa de Amônia. NH3(aq), apresenta concentração em quantidade de matéria igual a 0,1 mol/L. sabendo-se que a constante de ionização da substância na temperatura em que foi feito a experiência é 2,0 · 10–5, calcule o pH da solução? (dado: Kw = 2.10-14) 7. Calcule a concentração em quantidade de matéria de ácido sulfídrico H2S(aq), em uma solução, sabendo-se que nessa solução o ácido apresenta grau de 1ª ionização igual a 0,01% e que a constante da 1ª ionização na mesma temperatura, é 7,2 · 10–10. Calcule a [S2-] nessa solução, sabendo que Ka2(HS1-) = 2x10-13mol/L. 8. 80,0 mL de uma solução aquosa de hidróxido de potássio de concentração 0,250 mol/L, são parcialmente neutralizados por 20,0 mL, de uma solução de ácido nítrico de concentração 0,500 mol/L. a) Escreva a equação química da reação de neutralização. b) Calcule o pH da solução após a adição do ácido. c) Qual seria o pH se adicionássemos 40mL de solução de ácido nítrico 0,5mol/L na solução inicial de hidróxido de potássio? 9. a) b) (UEGO) A concentração hidrogeniônica de uma solução constitui um critério para determinar a acidez, a basicidade ou a neutralidade do meio. Uma solução é ácida quando a concentração hidrogeniônica é superior a 10–7 e, consequentemente, a concentração de OH– é inferior a 10–7, de maneira que o produto das duas concentrações permanece constante, ou seja, 10-14 a 25 ºC. Considere as quatro soluções aquosas abaixo todas de concentração 0,01 mol.L-1. Faça o que se pede: Qual solução, frasco 1 ou frasco 4, contendo o mesmo volume, é capaz de neutralizar maior quantidade de ácido? Supondo duas soluções de mesmo pH, uma de HCl e outra de HCN, em qual delas foi dissolvido maior quantidade de ácido para um mesmo volume? Qual delas é capaz de neutralizar maior quantidade de base? 10. (Unicap-PE) Julgue falsa ou verdadeira e justifique cada uma das seguintes afirmações: I. Quando a Keq > 1, significa que, no equilíbrio, a concentração dos reagentes é maior que a dos produtos. II. Sempre um meio neutro apresentará pH = 7. III. Só poderemos transformar um meio neutro em alcalino, se adicionarmos uma base ao mesmo (meio). IV. O valor da Keq é alterado com a variação da temperatura. V. Se o pH de uma solução neutra é – 1 log n, poderemos afirmar que a [OH–] = 2 n. 11. Qual o pH de uma solução aquosa de HCl 10-8mol/L a 25oC? 12. Calcule o pH de uma solução de H2SO4(aq) 0,010 M a 25 ºC. Considere que K a = ∞ (muito grande) e, 1 K = 1,2 · 10–2. (consulte uma tabela de logaritmos) a2 10 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM GABARITO EQUILÍBRIO DE ÁCIDO E BASE - SÉRIE CASA – PÁGINAS 51 A 53 1.Em sala 2. Em sala 3. Em sala 4. em sala 5. Em sala 6. [OH–] = 1,4 · 10–3 mol/L e pH = 11,15 7. 7,2 · 10–2 mol/L de H2S e [S2–] = 2 · 10–13 mol/L 8. a) KOH(aq) + HNO3(aq) → KNO3(aq) + H2O(l) b) pH = 13 c) pH = 7 9. a) ordem crescente de pH: HCl < CH3 — COOH < NH4OH < KOH Ácido Ácido Base Base Forte fraco fraca forte b) pH = 12 c) A neutralidade não depende da força da base e sim do número de mols da mesma na solução. Como possuem mesmo números de mols, neutralizam a mesma quantidade de ácido. d) Para que o HCN(aq) possua um pH igual ao do HCl(aq), deve-se dissolver uma quantidade muito maior de HCN para um determinado volume de solução. Logo: Número de mols de HCN > número de mols de HCl para que atinjam o mesmo pH Se existe maior quantidade de HCN, esta solução conseguirá neutralizar uma maior quantidade de base que a solução de HCl. 10. I. Falso. Keq = [Pr od.] , logo, Keq [`Re ag.] > 1 indica mais produto e menos reagente. II. Falso. Apenas a 25 ºC, onde Kw = 10–14. III. Falso. Pode-se adicionar um óxido das famílias 1A e 2A que darão origem a bases ou adicionar um sal derivado de base forte / ácido fraco, que sofrerá hidrólise deixando o meio básico. IV. Verdadeiro. Somente a “T” altera o valor de “Keq”. 1 V. Se a solução é neutra, pH = pOH = – log n = – log(OH–). 2 Resolvendo, temos 1 – log n = – log ⎡OH– ⎤ ⎣ ⎦ 2 1 log n 2 = log ⎡OH– ⎤ ⎣ ⎦ n = ⎡OH– ⎤ ⎣ ⎦ verdadeiro 11. pH = 6,96 12. Em sala 11 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM HIDRÓLISE SALINA 1. Considere duas soluções aquosas 0,10 moI/L de ácido acético e de acetato de amônio. Calcule o pH de cada uma. Dados: ⎯⎯ → CH3COO– + H3O+ , Ka = 1,8 · 10–5 CH3COOH + H2O ←⎯ ⎯ ⎯⎯ → NH +4 + OH– , Kb = 1,8 · 10–5, NH3 + H2O ←⎯ ⎯ raiz quadrada de 1,8 = 1,3; log1,3 = 0,11 2. Para uma solução 0,1mol/L de NaCN, em uma dada temperatura onde Kw = 2x10-14, calcule o pOH e o pH da solução aquosa. (dado: Ka do HCN = 2x10-5mol/L) 3. Qual o pH de uma solução de Na2S 0,2 M? Dados: H2S ' H+ + HS– Ka1 = 1,1 · 10–7 HS– ' H+ + S2– Ka2 = 1,0 · 10–14 4. Uma solução 0,1 mol/L do sal de sódio de um ácido fraco monoprótico possui: pH = 9,35. Qual o Ka desse ácido fraco? SISTEMA TAMPÃO 1. Quantos mols de HCl devem ser adicionados a 1 dm3 de uma mistura contendo HC2H3O2 0,010 mol/L e NaC2H3O2 0,010 mol/L, a fim de formar uma solução de pH = 3? Dado: Ka (HC2H3O2)= = 1,8 · 10–5. 2. De quanto seria a variação de pH, se 100mL de HCl 1mol/L fosse adicionado a 1,0 dm3 de um tampão ácido fórmico - formiato de sódio, contendo 0,45 mol de HCHO2 e 0,55 mol de NaCHO2? Dado: Ka(HCHO2) = 1,8 · 10–4 3. De quanto seria a variação de pH, se 0,2 mol de NaOH fossem adicionados ao tampão original da questão 2? 4. O pKa do H2CO3 é igual a 6,1. Qual a razão entre as concentrações de HCO3- e H2CO3 no plasma sanguíneo de pH = 7,3? O ácido H2PO4- forma um tampão intracelular. Dê a equação do equilíbrio que representa este tampão. MISTURAS DE ÁCIDO E BASE EM GERAL 1ª situação: Tanto o ácido como a base são fortes. Æ Nesse caso o pH será calculado pelo excesso de ácido ou base. Caso não exista excesso o pH final será neutro. Ex1: Mistura-se 200mL de H2SO4 0,3mol/L com 300mL de NaOH 0,2mol/L. Qual o pH final da mistura? Ex2: Mistura-se 100mL de solução de HCl 0,1mol/L com o mesmo volume de solução de KOH 0,2mol/L. Qual o pH final da mistura? Ex3: Mistura-se 200mL de H2SO4 0,1mol/L com 100mL de KOH 0,4mol/L. Qual o pH final da mistura? 2ª situação: Um dos dois(ácido ou base) é fraco e o outro é forte. Vamos as possibilidades! Æ Caso tenha excesso de ácido/base forte, o pH será calculado igual na 1ª situação já vista. Æ Caso exista excesso de ácido/base fraco, o pH será calculado por “Tampão”. Æ Caso não haja excesso, o pH será calculado pela hidrólise do sal formado. 12 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM Ex1: Mistura-se 300mL de HClO 0,1mol/L com 200mL de NaOH 0,2mol/L. Qual o pH final da mistura? Ex2: Mistura-se 200mL de HClO4 0,2mol/L com 100mL de NH4OH 0,2mol/L. Qual o pH final da mistura? Ex3: Mistura-se 300mL de HClO 0,1mol/L com 100mL de NaOH 0,1mol/L. Qual o pH final da mistura? (Dado: Ka do HClO = 1 · 10-6) Ex4: Mistura-se 200mL de H2SO4 0,1mol/L com 200mL de NH3(aq) 0,3mol/L. Qual o pH final da mistura? (dado: Kb do NH3 = 1 · 10-5) Ex5: Mistura-se 100mL de HCN 0,2mol/L com 200mL de NaOH 0,1mol/L. Qual o pH final da mistura? (dados: Kw = 3 · 10-14; Ka = 3 · 10-6) Obs.: Resoluções disponíveis no site KPS 1. (UFMG) Considere os seguintes produtos de solubilidade, a 25 ºC: PbSO4 = Kps = 1,1 · 10–8 PbCO3 = Kps = 3,3 · 10–14 a) Descreva o que ocorrerá ao serem misturados volumes iguais das soluções saturadas desses sais. Justifique sua resposta. b) A solubilidade do carbonato de chumbo em ácido nítrico é maior que a do sulfato de chumbo. Justifique. 2. (Fuvest-SP) Medidas efetuadas em laboratório indicam, para o produto de solubilidade do carbonato de cálcio (calcita), o valor 4,9 · 10–9. A análise de uma amostra de água do mar revelou as concentrações: 2− [Ca2+] = 0,01 M ⎡CO3 ⎤ = 0,002 M ⎣ ⎦ a) b) c) Pode haver precipitação de calcita nessa água? Justifique sua resposta. Calcule a massa, em gramas, de calcita contida em 100 L dessa água. Calcule a massa, em gramas, de calcita contida em 100 L de uma solução saturada de CaCO3. (Dado: MM: CaCO3 = 100 g/mol) 3. (Vunesp-SP) Volumes iguais de uma mesma solução de nitrato de prata foram adicionados em dois tubos de ensaio, contendo volumes iguais de soluções de cloreto de potássio e de cloreto de bário, ambas de mesma concentração molar. Observou-se, em apenas um dos tubos, a formação de precipitado branco. a) Qual mistura de soluções deu origem ao precipitado? Justifique. b) Escreva a equação da reação de precipitação e calcule a concentração de cloreto de prata em mol/L –1 em uma solução saturada desse sal. (Dado: Kps do cloreto de prata = 2 · 10–10) 4. (UFOP-MG) A 50 ºC, uma solução aquosa de hidróxido ferroso tem pOH = 4. Calcule a constante do produto de solubilidade (Kps). 5. (UFRJ) O leite de magnésia, usado como antiácido, corresponde a uma suspensão de hidróxido de magnésio em água. Na temperatura da experiência (aproximadamente 25°C). A constante do produto de solubilidade (Kps) do hidróxido de magnésio é 3,2 · 10–11. Determine a molaridade da solução saturada de hidróxido de magnésio. Justifique, através da determinação do pH, a ação antiácida do leite de magnésia, sabendo que log2 = 0,3. a) b) 6. (Vunesp-SP) Fosfato de cálcio, Ca3(PO4)2, é um dos principais constituintes dos cálculos renais (pedras nos rins). Esse composto precipita e se acumula nos rins. A concentração média de íons Ca2+ excretados na urina é igual a 2 · 10–3 moI/L. Calcule a concentração de íons PO34− que deve estar presente na urina, acima da qual começa a precipitar fosfato de cálcio. (Dado: produto de solubilidade de Ca3(PO4)2 = 1 · 10–25) 7. (Vunesp-SP) A dose letal de íons Ba2+ para o ser humano é de 2 · 10–3 mol de íons Ba2+ por litro de sangue. Para se submeter um exame de raios X, um paciente ingeriu 200 mL de uma suspensão de BaSO4. Supondose que os íons Ba2+ solubilizados na suspensão foram integralmente absorvidos pelo organismo e dissolvidos em 5 L de sangue, discuta se essa dose coloca em risco a vida do paciente. (Dada. constante do produto de solubilidade do BaSO4 = 1 · 10–10) 13 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 8. a) b) c) (UFV-MG) Sulfato de bário (BaSO4) é uma substância pouco solúvel em água. Escreva a equação que representa o equilíbrio de solubilidade do BaSO4 em solução aquosa. Escreva a expressão que representa a constante de equilíbrio para a dissolução do BaSO4. Sabendo que, a certa temperatura, a solubilidade do BaSO4 é igual a 1,0 ·10–5mol · L–1, calcule o valor da constante de equilíbrio (produto de solubilidade). 9. (PUC-SP) Considere os equilíbrios abaixo: Ba2+ + SO42- Æ BaSO4(s) Pb2+ + SO42- Æ PbSO4(s) K = 1010 K = 5,2 . 107 a) Qual dos sulfatos acima é mais solúvel? Justifique sua resposta. b) Calcule a concentração de íons bário numa solução saturada de BaSO4. 10. (Fuvest-SP) São necessários 8000 L de água para dissolver 1 kg de CaSO4. Calcule o valor aproximado do produto de solubilidade Kps desse sal. (Dada. massa molar de CaSO4 = 136 g/mol) 11. (PUC-SP) Uma solução saturada de CaC2O4 (oxalato de cálcio foi preparada a 25 °C. Um litro dessa solução foi evaporado até a secura, fornecendo 0,0064 g de oxalato de cálcio. (Dado: massa molar do CaC2O4 = 128 g · mol–1) a) Calcule, para a solução saturada de oxalato de cálcio, a 25 ºC: • o número de mols de sal em 1,00 L de solução; • o número de cátions contidos em 100 mL de solução. b) Indique a expressão do produto de solubilidade do oxalato de cálcio (Kps). c) Calcule o Kps do oxalato de cálcio, a 25°C. 12. (Vunesp-SP) O uso de pequenas quantidades de flúor adicionadas à água potável diminui sensivelmente a incidência de cáries dentárias. Normalmente, adiciona-se um sal solúvel de flúor, de modo que se tenha uma parte por milhão (1 ppm) de íons F–, o que equivale a uma concentração de 5 · 10–5 mols de íons F– por litro de água. a) Se a água contiver também íons Ca2+ dissolvidos, numa concentração igual a 2 · 10–4 moI/L, ocorrerá precipitação de CaF2? Justifique sua resposta. b) Calcule a concentração máxima de íons Ca2+ que pode estar presente na água, contendo 1 ppm de íons F–, sem que ocorra precipitação de CaF2. (Dado: Kps do CaF2 = 1,5 · 10–10; Kps é a constante do produto de solubilidade) 13. (Vunesp-SP) Quando 100 cm3 de solução de hidróxido de bário 0,100 M são adicionados a 100 cm3 de solução de ácido sulfúrico também a 0,100 M, forma-se um precipitado. a) Escreva a equação da reação que ocorre e calcule a massa do sal formado. b) Calcule a massa do sal que permanece dissolvida em solução. (Dadas as massas atômicas: Ba = 137; S = 32; O = 16; H = 1. Kps do sulfato de bário = 1·10–10) 14. (Fuvest-SP) Considere os seguintes equilíbrios: K = 0,6 . 1010 Ag+(aq) + Cl-(aq) Æ AgCl(s) + Ag (aq) + I (aq) Æ AgI(s) K = 1,0 . 106 a) Qual dos sais de prata é mais solúvel? Justifique. b) + numa solução saturada de AgI. Calcule a concentração de íons Ag(aq) 15. (UFMG) Num recipiente foram adicionados 1 mol de AgI sólido, 1 mol de Nal(aq) e 1 mol de AgNO3(aq) em água suficiente para formar 1 L de solução. A temperatura é de 25 ºC. Considerando que pode haver a reação AgI(s) Æ Ag+(aq) + I-(aq) cuja constante de equilíbrio é Kps = 81·10–18, a 25°C. a) b) c) Demonstre que haverá formação de mais AgI sólido. Calcule qual será, aproximadamente, a quantidade em mols de AgI(s) e as concentrações de Ag+ e I– dissolvidos, quando o equilíbrio for alcançado. Se ao sistema inicial for adicionado Agl(s), ou seja, AgI marcado com o isótopo radioativo 131I, explique em que fase(s) estará esse iodo radioativo, após ser atingido um novo estado de equilíbrio. 14 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 16. (UFGO) Experimentalmente, comprova-se que uma solução saturada de fluoreto de bário em água pura, a 25 ºC, tem concentração de íon fluoreto igual a 1,52 · 10–2 moI/L. Qual é o produto de solubilidade do fluoreto de bário? 17. (UFGO) A solubilidade do iodeto de chumbo (II) é de 0,55 g/L. Calcule o seu produto de solubilidade. (Dados. Pb = 207; I = 127) 18. (UFMS) Considere uma única solução aquosa em que está dissolvido igual número de mols dos sais abaixo, cujos produtos de solubilidade são: Sal Kps(mol/L)2 BaCO3 5,3 · 10–9 CaCO3 4,7 · 10–9 FeCO3 2,0 · 10–11 PbCO3 1,0 · 10–13 MgCO3 4,0 · 10–5 CdCO3 5,2 · 10–12 CoCO3 8,0 · 10–13 Adicionando-se Na2CO3(aq) gota a gota à solução, qual dos sais precipitará em primeiro lugar? E em segundo lugar? 19. (UFPE) O gráfico a seguir representa as concentrações em equilíbrio de uma solução saturada de BaSO4. Calcule o número que, multiplicado por 10–10, corresponde ao valor do Kps do BaSO4. 20. (Vunesp-SP) Tem-se dois recipientes contendo volumes iguais de água pura em temperaturas diferentes. Nessas condições, borbulhou-se gás carbônico na água dos dois recipientes até a saturação e, logo a seguir, foram adicionados volumes iguais de uma mesma solução de hidróxido de cálcio. Quando os dois sistemas atingiram o equilíbrio térmico, observou-se a presença de precipitado branco apenas na solução contida no recipiente em que a temperatura inicial da água era menor. Admite-se que a dissolução do precipitado em água não envolve processo técnico significativo. a) Escreva a equação da reação de precipitação. b) Justifique a diferença nos resultados observados nos dois recipientes. 21. (lTA-SP) A 25 °C, excesso de Mg(OH)2 é posto em contato com 1,0 L de uma solução aquosa 0,20 molar em NaOH. Calcule o número de mols e a massa (em gramas) de íons Mg2+ que poderão se dissolver na solução. O raciocínio precisa ser bastante claro, mas basta que os cálculos sejam indicados. (Dado: produto de solubilidade do Mg(OH)2 = 4,6·10–24, a 25 ºC). GABARITO 1. a) A mistura de soluções saturadas dos sais aumenta a concentração dos íons Pb2+, que provoca a precipitação de PbCO3 que apresenta menor Kps (menos solúvel). 2.a) Ocorre precipitação de calcita; b) 20 g; c) 0,7 g 3.a) Na mistura que envolve a solução de BaCl2 + − b) Ag(aq) + Cl(aq) → AgCI(s) ; 5. a) 2,0 · 10–4 mol/L; 2 ⋅ 10 −5 moI/L 4. 5,0 · 10–13 b) 10,6 6. 3,5 · 10–9 mol/L 7. Não oferece nenhum risco ao paciente. 15 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 8.a) BaSO4(s) Æ Ba2+(aq) + SO42-(aq) b) K s = [Ba2+ ][SO24− ] c) 1,0 · 10–10 9. a) Sulfato de chumbo lI; b) 10–5 moI/L 10. 8,4 · 10–7 11. a) 5 · 10–5 moI/L; 3,0 · 1018 cátions; b) Kps = [Ca2+] [C2O24− ] c) 2,5 · 10–9 b) 6 · 10–2 M 12. a) Não ocorrerá precipitação de CaF2; 13. a) Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + 2H2O; 2,33 g; 14. a) AgCl; b) 4,66 · 10–4 g. b) 1,0 · 10–8 mol/L 15. a) 2 mol; [Ag+] = [I–] = 9 · 10–9 mol/L; b) Fase sólida e fase líquida 16. 1,76 · 10–6 17. 6,7 · 10–9 18. PbCO3; CoCO3 19.1 20. a) Ca(OH)2(aq), + CO2(aq) Æ CaCO3(s) + H2O(l) −24 21. 4,6 ⋅ 10 mol; 24,3 g 2 (0,20) CINÉTICA QUÍMICA 1. A decomposição do Cu(NO3)2(s) produz CuO(s) + 2NO2(g) + 12 O2(g) sabendo-se que em 2 min nota-se a perda de 18,75g de Cu(NO3)2. Pede-se: a) A velocidade média da reação em mol/min. b) O tempo necessário para encher completamente uma garrafa de 30 L sabendo-se que os gases são recolhidos a 27ºC e 1 atm. 2. Uma chama queima metano completamente, na razão de 2 L/min, medidos nas CNTP. O calor de combustão do metano é de 882 kJ/mol. a) Calcule a velocidade de liberação de energia. b) Calcule a massa de oxigênio consumida em 20 min. 3. Foram obtidos experimentalmente os resultados abaixo na medida da velocidade da reação 2 ICI (g) + H2(g) → I2(g) + 2 HCl (g). com diferentes concentrações dos reagentes, na mesma temperatura. [ICl] [H2] v 0,5M 0,5M 0,1 M · s–1 0,1M 0,5M 0,02 M · s–1 0,2M 0,2M 0,016 M · s–1 –1 M = molaridade = mol · L a) Qual dos mecanismos seguintes está de acordo com os resultados experimentais? Justifique sua resposta. a) ICl + H2 → HI + HCl (rápida) HI + ICl → I2 + HCl (lenta) 16 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM b) ICl + H2 → HI + HCl (lenta) HI + ICl → I2 + HCl (rápida) c) ICl + ICl → I2 + 2Cl (lenta) 2 Cl + H2 → 2 HCl (rápida) d) ICl + ICl → I2 + 2Cl (rápida) 2 Cl + H2 → 2 HCl (lenta) b) Qual o valor de K? 4. (Fuvest-SP) O composto C6H5N2Cl reage quantitativamente com água, a 40 ºC, ocorrendo a formação de fenol, ácido clorídrico e liberação de nitrogênio: C6H5N2Cl + H2O(I) → C6H5OH(aq) + HCl(aq) + N2(g) Em um experimento, certa quantidade de C6H5N2Cl foi colocada em presença de água a 40 ºC e acompanhou-se a variação da concentração de C6H5N2Cl com o tempo. A tabela a seguir mostra os resultados obtidos: Concentração (mol/L) Tempo (min) 0,80 0 0,40 9,0 0,20 18,0 0,10 27,0 a) Partindo de 500 mL da solução de C6H5N2Cl e coletando o nitrogênio (isento de umidade) à pressão de 1 atm e 40 ºC, qual o volume obtido desse gás decorridos 27 min? Mostre com cálculos. b) A partir dos dados da tabela, pode-se mostrar que a velocidade da reação é dada pela expressão v = k[C6H5N2Cl]. Demonstre esse fato utilizando os dados da tabela. (Dado: volume molar de gás a 1 atm e 40 ºC = 26 L/mol.) 5. (UERJ) A oxidação do brometo de hidrogênio pode ser descrita em três etapas: I. HBr(g) + O2(g) → HOObr(g) (etapa lenta) II. HBr(g) + HOOBr(g) → 2 HOBr(g) (etapa rápida) III. HOBr(g) + HBr(g) → Br2(g) + H2O(g) (etapa rápida) a) Apresente a expressão da velocidade da reação de oxidação do brometo de hidrogênio. b) Utilizando a equação global da oxidação do brometo de hidrogênio, determine o número de mols de Br2 produzido quando são consumidos 3,2 g de O2. (Dados: O = 16; Br = 90) 6. (UERJ) A reação expressa pela equação XX + YY → ZZ foi realizada em diversas experiências nas quais se manteve constante a temperatura. As velocidades de reação foram medidas, variando a concentração molar de um dos reagentes e mantendo a do outro constante. Os resultados obtidos estão representados no gráfico a seguir: Em função dos dados apresentados: a) Determine a ordem da reação em relação aos reagentes X e Y, respectivamente. b) Calcule o número de vezes que a velocidade da reação aumenta quando se duplica a concentração molar de Y e se triplica a concentração molar de X. 7. a) Qual é a meia vida de uma reação de 1ª ordem para qual k = 1,4 · 10–2 min–1? b) Sabendo-se que após 2h e 30 min havia apenas 10 g de amostra inicial, qual a massa inicial da amostra? 17 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM Quantidade 8. (UFCAR-2001) Entre o doping e o desempenho do atleta, quais são os limites? Um certo “ β -bloqueador”, usado no tratamento de 100 asma, é uma das substâncias proibidas pelo Comitê Olímpico Internacional (COI), já que provoca um aumento de massa muscular 80 e diminuição de gordura. A concentração dessa substância no organismo pode ser monitorada através da análise de amostras de 60 urina coletadas ao longo do tempo de uma investigação. O gráfico mostra a quantidade do “ β -bloqueador” contida em 40 amostras de urina de um indivíduo, coletadas periodicamente durante 90 horas após a ingestão da substância. Este 20 comportamento é válido também para além das 90 horas. Na escala de quantidade, o valor 100 deve ser entendido como sendo a 0 quantidade observada num tempo inicial considerado 0 20 40 60 arbitrariamente zero. Tempo em horas a) Depois de quanto tempo a quantidade eliminada corresponderá a 1 do valor inicial, ou seja, duas meias vidas de residência da substância no organismo? 80 4 b) Suponha que o doping para esta substância seja considerado positivo para valores acima de 1,0 · 10–6 g/mL de urina (1 micrograma por mililitro) no momento da competição. Numa amostra coletada 120 horas após a competição, foram encontrados 15 microgramas de “ β -bloqueador” em 150 mL de urina de um atleta. Se o teste fosse realizado em amostra coletada logo após a competição, o resultado seria positivo ou negativo? Justifique? 9. (Fuvest-SP) O 2-bromobutano (líquido) reage com o hidróxido de potássio (em solução de água e álcool) formando o but -2- eno (gasoso) e, em menor proporção, o but-1-eno (gasoso): C4H9Br( l ) + KOH( aq) ⎯⎯→ C4H8( g) + KBr( aq) + H2O( l ) Numa experiência, 1,37g de 2-bromobutano e excesso de KOH foram aquecidos a 80 ºC. A cada 50 segundos o volume da mistura de butenos foi determinado, nas condições ambientais, obtendo-se gráfico abaixo. a) Com esses dados verifica-se que a conversão do 2bromobutano na mistura but-2-eno e but-1-eno não foi de 100%. Mostre isso com cálculos. b) Observando o gráfico, o que se pode afirmar sobre a velocidade da reação quando se comparam seus valores médios ao redor de 100,250 e 400 segundos? Justifique utilizando o gráfico. Dados: volume molar de gás nas condições ambientais = 25 L/ mol. Massa molar do 2-bromobutano = 137g/ mol. 10. (UNIP-SP) A poluição é uma das causas da destruição da camada de ozônio. Uma das reações que podem ocorrer no ar poluído é a reação do dióxido de nitrogênio com o ozônio. 2NO2( g) + O3( g) → N2O5( g) + O2 Essa reação ocorre em duas etapas: I) NO2 + O3 → NO3 + O2 lenta rápida II) NO3 + NO2 → N2O5 Determine a lei de velocidade para essa reação. 11. (Cetec-BA) considere a reação A + B → C e as informações contidas no quadro abaixo: Experimentos I II III IV Concentração de [A] Concentração de [B] (mol/L) (mol/L) 1 1 2 1 1 2 2 2 Determinar: 18 Velocidade de reação (mol L–1 s–1) 0,020 0,040 0,080 0,160 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM a) b) c) A ordem global da reação. O valor de k. Se a reação é elementar, justifique. 12. (UFPB) A tabela abaixo indica valores das velocidades de reação e as correspondentes molaridades dos reagentes, em idênticas condições, para o processo químico representado pela equação. v(mol . L-1 . min-1 ) [X] [Y] 10 5 10 40 40 10 10 10 20 Determine a equação de velocidade deste processo. 13. (Vunesp-SP) Uma das reações que ocorrem na camada de ozônio da atmosfera entre NO e O3 é expressa pela equação NO + O3 → NO2 + O2. Essa reação foi estudada em laboratório e os seguintes dados foram obtidos, a 25ºC. ( ) Δ [NO2 ] / Δt [NO] (mol ⋅ L−1 ) ⎡⎣O3 ⎤⎦ mol ⋅ L−1 1,00 ⋅ 10 −6 3,00 ⋅ 10−6 0,660 ⋅ 10 −1 1,00 ⋅ 10 −6 6,00 ⋅ 10 −6 1,32 ⋅ 10 −1 1,00 ⋅ 10 −6 9,00 ⋅ 10−6 1,98 ⋅ 10 −1 2,00 ⋅ 10−6 9,00 ⋅ 10−6 3,96 ⋅ 10−1 3,00 ⋅ 10−6 9,00 ⋅ 10−6 5,94 ⋅ 10−1 (mol ⋅ L−1 ⋅ s−1) Determine a expressão da Lei de Velocidade e a unidade de k. GABARITO 0,05 mol/min 9,75 min 78,75 KJ/min 114,28g B 0,4 M . s–1 V = 9,1 L N2 em sala V = k [HBr] [O2] 0,2 mol Br2 V = k [x]2 [y] 18 vezes 50 min 80 gramas 60h Positivo. Valor encontrado na substância igual a 1,6 mg/ml. 1,37g de C4H9Br deveria produzir 250 ml de C4H8. O gráfico mostra que a maior quantidade produzida foi de 110 ml. b) A velocidade diminui com a diminuição do coeficiente angular. V = k [NO2] [O3] a) 3ª ordem b) 2 . 10–2 L2 . mol–2 . s–1 c) Não. Os coeficientes da reação fornecida não são os expoentes da equação de velocidade determinados experimentalmente. V = k [x]2 [y]0 e k (L . mol–1 . s–1) V = k [O3] [NO] 1. a) b) 2. a) b) 3. a) b) 4. a) b) 5. a) b) 6. a) b) 7. a) b) 8. a) b) 9. a) 10. 11. 12. 13. 19 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM EMISSÕES RADIOATIVAS 1. Calcule o número de partículas alfa e o número de partículas beta que o 238U92 tem que emitir, para decair a 206Pb82 ? 2. (EEM) Um átomo de 84 Po210 transforma-se, por emissão de uma partícula alfa, no átomo Q: a) Equacione o processo de decaimento. b) Quantos são os prótons e neutrons do átomo Q? 3. (EEM) Em certas micas é encontrado o elemento X, de número atômico 38 e número de massa 87, gerado por uma única emissão beta a partir do elemento radioativo Y. Escreva a equação representativa do processo. 4. (PUC-SP) Por radiatividade, o núcleo 93 Np239 emite uma partícula beta, dando um núcleo residual X. Este, por desintegração radioativa, converte-se em 92U235. Determine: a) O tipo de partícula que o núcleo emite para dar origem ao urânio. b) Os números atômicos e de massa que caracterizam o núcleo X. 5. Calcule o número de partículas alfa e beta emitidas no decaimento do 90 Th231 a 82 Pb207. 6. O 90Th232, em seu decaimento radioativo emite 6 partículas alfa e 4 partículas beta. Determine o número atômico e o número de massa do novo núcleo formado. GABARITO 1. 8α e 6β 2. 210 206 → α + Q82 a) Po84 ⎯⎯ b) 82 p+ e 124n 87 → β + X87 3. Y37 ⎯⎯ 38 4. a) α b) Z= 94 e A = 239 5. 6α e 4β 7. Z = 82 e A = 208 TRANSMUTAÇÃO 1. Complete as reações de transmutação abaixo: a) 4Be9 + 2He4 → 6C12 + ? b) 5B10 + ? → 7Ν13 + 0n1 c) 7N13 → 6C13 + ? d) 99Es253 + 2α4 → ? + 2 0n1 e) 92U238 + 6C12 → 98Cf 246 + ? 20 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM f) 29Cu 64 + ? → Zn64 + 2 n1 30 0 g) 15P30 → 14Si30 + ? h) 11Na23 + ? → 12Mg24 + 0n1 27 + ? → Si30 + p1 14 1 i) 13Al j) 31 32 1 15P + ? → 16S + 0n k) 98Cf252 + 5B10 → 103Lr257 + ? l) 94Pu 242 + ? → 260 + 4 n1 104Ku 0 m) 90Th234 → 91Pa234 + ? n) 84Po214 → 82Pb210 + ? GABARITO 1. a) Actínio b) Tório 2. a) 0n1 (nêutron) f) D2 (dêuteron) 1 k) 50n1 c) Urânio b) α (alfa) g) +1 β l) 10X22 d) Tório d) 101X255 i) α c) +1 β (pósitron) h) 1D2 m) -1 β (beta) e) 4 on1 j) D2 1 n) α CINÉTICA RADIOATIVA 1. (FATEC) Um elemento radioativo perde 75% de sua atividade depois de 72 dias. A meia-vida desse elemento é de: 2. Um certo isótopo radioativo decai a 1/8 de sua radioatividade original em 36 dias. Calcule sua meia vida. 3. (UFU-MG) O epintariscópio consiste em um aparelho que mostra, numa tela, as cintilações correspondentes a partículas alfa emitidas por um elemento radioativo. A análise de uma amostra radioativa forneceu 2560 cintilações num dado instante. Passadas 144 horas, a análise da mesma amostra apresentou 160 cintilações na tela do epintariscópio. De posse desses dados, pode-se afirmar que a meia-vida do elemento constituinte da amostra vale: 4. (UFPA) A meia-vida do 84Po210 é de 140 dias. Tendo-se 100 gramas dessa amostra radioativa, a massa, em gramas, que restará, após 280 dias, será: 5. (UFRGS) Um nuclídeo I, β emissor, com t1 2 = 12h , transmuta-se em Y, que é estável. Sabendo-se que a zero horas do dia 3 de janeiro havia 1 mol de l, quantos átomos de Y havia no dia 4 de janeiro? 6. (UFPA) Um fóssil ao ser analisado apresentou a proporção de 6C14/6C12 igual a 46%. A meia-vida do carbono 14 é de 5570 anos. A idade do fóssil, em anos, é de aproximadamente: 7. (CESGRANRIO) Qual o tempo necessário para que a massa de um radioisótopo decresça de 93,75%? 21 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 8. (CESGRANRIO) A meia-vida de um isótopo do bismuto (Bi-210) é de 5 dias. Em 10 dias, partindo-se de 100 gramas do referido isótopo, teremos: 9. (CESGRANRIO) Um elemento radioativo tem um isótopo cuja meia-vida é 250 anos. Que porcentagem da amostra inicial deste isótopo existirá depois de 1000 anos? 10. (UFPR) Para reduzir a radioatividade de uma amostra a 0% aproximadamente, são necessárias: 11. (FOSP) A meia-vida do césio 137, principal contaminante dos alimentos distribuídos pela Comunidade Econômica Européia após o acidente nuclear de Chernobyl, é de 30 anos. O leite importado da Irlanda apresentava 280 becqueréis ( desintegrações por segundo ) por quilograma de leite em pó. Quanto tempo demora para que um quilograma desse leite apresentar 35 becqueréis? GABARITO LEITURA: RESUMO DE MEIA- VIDA DE UMA REAÇÃO a) Se uma reação é de 1ª ordem, temos: Função: [A] = [A]o · e-kt Onde: [A] = concentração final [A]o = concentração final e = base dos logaritmos neperianos(Ln) k = constante cinética t = tempo Após o tempo t = 1meia-vida, temos: [A] = [A]o/2 Logo, aplicando na fórmula [A] = [A]o · e-kt: [A]o/2 = [A]o· e-kt ½ = e-kt, aplicando Ln dos dois lados, temos: -Ln2 = -kt t = Ln2/k como Ln2 = 0,69, temos que t = 0,69/k Sabe-se que k = 1/vida-média(Vm), então chega-se a t = 0,69Vm b) Se uma reação é de 2ª , temos: Função: 1/[A] = 1/[A]o + kt Pelo mesmo raciocínio chegamos que o tempo (t) de uma meia vida será dado por t = 1/k · [A]o c) Se uma reação é de ordem zero, temos: Função: [A] = [A]o - kt Pelo mesmo raciocínio chegamos que o tempo (t) de uma meia vida será dado por t = [A]o/2k RESUMINDO: Ordem da reação 1ª 2ª 3ª Função [A] = [A]o.e-kt 1/[A] = 1/[A]o + kt [A] = [A]o - kt 22 Meia-vida(t) t = Ln2/k t = 1/k ·[A]o t = [A]o/2k 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM OBSERVAÇÃO Em todos os casos a [A]o pode ser substituída por massa inicial(mo). Ex. meia vida da reação de ordem zero: t = mo/2k SEMIRREAÇÕES – MÉTODO DO ÍON-ELÉTRON 1. Complete as semi-reações abaixo utilizando H2O, H+ e elétrons, ou seja, meio ácido. a) Fe2+ Fe b) Pb2+ Pb4+ c) I2 I- d) MnO4- Mn2+ e) Cr2O72- Cr3+ f) CH3 – CH2 – OH CH3 – COOH g) H2O2 O2 h) H2O2 H2O i) IO4- I2 j) CH3 –CH(OH) – COO- CH3 – CO – COO- k) CH3 – NH2 CH3 – NO2 2. Das semirreações anteriores, quais são de redução? 3. Das semirreações anteriores, quais são de oxidação? 4. Calcule a variação de energia livre de Gibbs(UGo) para a conversão de piruvato em lactato, na: 5. Sabe-se que: Al2+ + 2e- Æ Al eo = - 1,56V Al3+ + 3e- Æ Al eo = - 1,66V Calcule o potencial(eo) para oxidação abaixo. Al2+ Æ Al3+ + 1e- 23 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 6. Avaliando as estruturas simplificadas do NADH e NAD+, balancear a equação abaixo, inserindo corretamente (no 1° e/ou no 2° membro), elétrons, íons de hidrogênio e/ou moléculas de água envolvidas. 7. A equação abaixo representa a oxidação do fósforo. Pede-se: a) A semirreação de oxidação. b) A semirreação de redução. c) A equação global do processo. d) O número de elétrons transferidos: Æ por fórmula de P4 Æ por fórmula de MnO4ÆNa reação balanceada Æpor mol de P4 Æpor mol de MnO4- 8. Dê a semirreação de transformação de CrO42- em Cr3+ em meio aquoso básico(OH-/H2O). COMPLEMENTO DE PILHAS 1. Na célula galvânica abaixo, os potenciais padrão de redução dos íons prata e chumbo valem: o eeeAg+ / Ag E = +0,80 V; o 2+ Pb / Pb E = –0,13 V Pb Ag Para a célula galvânica acima pede-se: a) A equação global, a ddp e os pólos negativo e positivo. Ag Pb b) A energia livre padrão em kJ/mol de elétrons. c) O novo potencial da pilha para [Pb2+] = 0,1M e [Ag1+] = 10–3M d) A massa de prata que será depositada no catodo durante a corrosão de 2,07gramas de chumbo. 2+ 24 + 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 2. Uma pilha galvânica é montada ligando-se um eletrodo padrão de zinco a um eletrodo padrão de prata. Dados os potenciais de redução abaixo: Zn 2+ + 2e − → Zn Eo = − 0,76V (aq ) (s ) Ag1+ + e − → Ag Eo = + 0,80V (aq ) (s ) Pede-se: a) A semi-reação anódica? b) A semi-reação catódica? c) A equação global da pilha? d) A tensão elétrica? e) O trabalho elétrico realizado pela pilha durante 3 minutos e treze segundos quando for gerada uma corrente elétrica de 100 A? f) A energia livre da pilha em KJ/mol de elétrons? g) Calcule a massa de prata depositada no catodo durante a corrosão de 13 gramas de zinco. h) Calcule a massa de água que poderia ser aquecida de 20ºC a 50ºC por toda a fornecida pela pilha? i) Calcule o valor da constante de equilíbrio da pilha. j) Determine a nova tensão elétrica da pilha para as concentrações: ⎡Zn 2+ ⎤ = 1M e ⎡ Ag1+ ⎤ = 0,01M ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ 3. Qual o potencial de uma pilha formada por dois eletrodos de hidrogênio, sendo que em um deles a [H+ ] = 10 −8M e no outro a [H+ ] = 0,01M COMPLEMENTO DE ELETRÓLISE 1. Considere a eletrólise de 200mL de solução 0,10mol/L de sulfato de cobre II, numa cuba com eletrodos de platina(inertes), por uma corrente de 0,20A. (dado: 1Faraday = 96500 C/mol e-) a) ESCREVA a equação da semi-reação catódica. b) ESCREVA a equação da semi-reação anódica. c) CALCULE o tempo necessário para reduzir à metade, a concentração inicial dos íons Cu2+. Dado: Cu = 63,5g.mol-1 2. Duas células eletrolíticas foram ligas em série. A primeira continha uma solução aquosa de sulfato de cobre II , e a segunda uma solução aquosa de um sal metálico desconhecido. Verificou-se que, enquanto 1,272g de cobre foi depositado na primeira célula, ocorreu a deposição de 3,420g do metal desconhecido no cátodo da segunda célula. Sabe-se que o número de oxidação do íon metálico desconhecido é 2+. Tendo em conta os dados apresentados, pede-se: a) o número de mols de elétrons que passaram pelas células; b) o peso atômico do metal desconhecido. 3. (UFES) O alumínio pode ser obtido a partir da eletrolise da alumina(Al2O3) fundida. Sabendo-se que a densidade do alumínio é 2,70g/cm3 , qual o tempo, em horas necessário para se obter a quantidade de alumínio suficiente para se fazer uma bandeja de 100cm3 de área e 0,2cm de espessura, utilizando-se uma corrente elétrica de 6,0 A. dado : 1 A = 1C/s ; 1F = 96500C. 4. (UFES) A “cromação” é um exemplo de eletro-deposição, no qual uma fina camada de cromo é depositada sobre outro metal. O eletrólito é preparado dissolvendo-se óxido de cromo (CrO3) em ácido sulfúrico. A eletrólise, então, reduz o Cr (VI) em solução a cromo metálico. A equação que representa o processo é a)Calcule a massa de Cr (s) que pode se produzida em um dia, em uma célula eletrolítica operando continuamente a 105 amperes (C/s) . b) Se o pH da solução inicial vale 1 , calcule o pH da solução após a eletrólise. Considere um volume total de 10m3. 5. (UFPE) Pela eletrólise do nitrato de prata (AgNO3) obtém-se 107,9 g de prata metálica por hora, utilizando uma corrente elétrica de 27 A. Calcule a corrente, em ampères, parase obter 26,98 g/hora de alumínio metálico, a partir de uma solução de cloreto de alumínio (AlCl3). 25 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 6. (UERJ) As novas moedas de centavos, que começaram a circular no mercado, apresentam uma tonalidade avermelhada obtida por eletrodeposição de cobre a partir de uma solução de sulfato de cobre II. Para recobrir um certo número de moedas foi efetuada a eletrólise, com uma corrente elétrica de 5 ampères, em 1 L de solução 0,10 mol · L–1 em CuSO4, totalmente dissociado. a) Escreva a equação química que representa a dissociação do sulfato de cobre II e calcule a concentração dos íons sulfato,em mol · L–1, na solução inicial. b) Determine o tempo necessário para a deposição de todo o cobre existente na solução, considerando 1 F = 96500 C. 7. (ITA-SP) Uma cuba eletrolítica com eletrodos de cobre e contendo solução aquosa de Cu(NO3)2 é ligada em série com outra provida de eletrodos de prata e contendo solução aquosa de AgNO3. Este conjunto de cubas em série é ligado a uma fonte durante certo intervalo de tempo. Neste intervalo de tempo, um dos eletrodos de cobre teve um incremento de massa de 0,64 g. O incremento de massa em um dos eletrodos da outra célula deve ter sido: (massas molares: Cu = 64 g mol–1; Ag = 108 g mol–1) a) 0,32 g b) 0,54 g c) 0,64 g d) 1,08 g e) 2,16 g 8. Quantos litros de cloro a 17ºC e sob 1 atm são liberados em uma eletrólise ígnea de ZnCl2,sabendo que uma corrente de 5A passa pela célula durante 10h? 9. Em uma experiência, dois coulômetros,foram ligados em série,um contendo CuSO4 e o outro um sal desconhecido.Foi encontrado que 1,25g de cobre foi depositado durante o mesmo tempo que 3,42g do metal desconhecido. a) Quantos mols de elétrons passaram através dos coulômetros? b) Se o estado de oxidação do metal desconhecido fosse 2+,qual seria a sua massa molar? Coulômetro: Instrumento que mede a quantidade de carga elétrica em Coulombs, que circula em um circuito elétrico. 10. Uma corrente de 0,250A passa através de 400cm3 de uma solução de 0,25mol/L de NaCl, durante 35 minutos.Qual será o pH da solução,depois que a corrente for interrompida? AMINOÁCIDOS Em química, um aminoácido é qualquer molécula que contenha simultaneamente grupos funcionais amina e ácido carboxílico. Em bioquímica, este termo é usado como termo curto e geral para se referir aos alfa-aminoácidos: aqueles em que as funções amino e ác.carboxílico estão ligadas ao mesmo carbono. 1ª PARTE: ALFA AMINOÁCIDOS São aqueles que apresentam fórmula geral: 1. Consulte a tabela de aminoácidos na próxima página e respoonda o que se pede: a) Dê um exemplo de aminoácido ácido. b) Dê um exemplo de aminoácido básico. c) Dê os nomes de dois alfa-aminoácidos capazes de realizar ponte de dissulfeto. 26 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM d) Qual o único alfa aminoácido que não possui isômeros ópticos? e) Indique dois alfa-aminoácidos que possuem cadeia lateral apolar (hidrofóbica ou lipofílica). Coloque os mesmos em ordem crescente de solubilidade em água. f) Indique dois aminoácidos com cadeia lateral aromática. g) Indique um aminoácido que possuem cadeia lateral com função amida. h) Quando a cadeia lateral é classificada como polar carregada? Dê exemplos com a Lisina e com o ácido aspártico. TABELA DOS 20 ALFA – AMINOÁCIDOS 27 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 2. Dê a fórmula do dipettídeo Gly – Ala. 3. Dê a fórmula do tripeptídeo Ala – Ala – Cys 4. Dê a massa molar do peptídeo Gly – Ala – Ala – Gly – Gly. 5. A hidrólise de um peptídeo rompe a ligação peptídica, originando aminoácidos. Quantos aminoácidos diferentes se formam na hidrólise total do peptídeo representado a seguir? 6. Dê a fórmula do Zwitteríon formado pela alanina. 28 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 7. Dê a fórmula do Zwitteríon formado pela asparagina. 8. Coloca-se a Lisina (ác. 2,6 – diaminoexanóico) em água e realiza-se uma eletrólise. Qual a carga líquida do aminoácido em água? Qual o tipo de eletroforese que irá ocorrer? 9. Coloca-se o ác. aspártico em água e realiza-se uma eletrólise. Qual a carga líquida do aminoácido em água? Qual o tipo de eletroforese que irá ocorrer? 10. A hidrólise de uma proteína só pode produzir aminoácidos? O que se entende por uma proteína complexa (prostética), conjugada, ou heteroproteína? 11. O que é um cromóforo? 2ª PARTE: TITULAÇÃO DE AMINOÁCIDOS Normalmente a titulação de aminoácidos é feita com o mesmo na forma protonada, ou seja, na forma catiônica. Para isso utiliza-se uma base forte. 1. Escreva a alanina na forma protonada (em pH < 7), na forma Zwitteriônica (em pH = ponto isoelétrico) e na forma aniônica (em pH>7). 2. Escreva as estruturas da asparagina na forma protonada (em meio ácido), na forma Zwitteriônica (em pH = ponto isoelétrico) e na forma aniônica (em meio básico). 29 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 3. Escreva as estruturas do ácido aspártico na forma protonada (em pH<pHi), na forma Zwitteriônica (em pH = pHi) e na forma aniônica (em pH>pHi). Existem duas estruturas em pH maior que o ponto isoelétrico. Qual a outra? 4. Escreva as estruturas da Lisina na forma protonada (em pH<pHi), na forma Zwitteriônica (em pH = pHi) e na forma aniônica (em pH>pHi). Existem duas estruturas em pH menor que o ponto isoelétrico. Qual a outra? 5. Quantos grupos tituláveis (por base forte) possui a alanina protonada? Quais são? 6. Quantos grupos tituláveis possui o aminoácido protonado, abaixo? Qual a ordem de titulação? 7. Quantos grupos tituláveis possui o aminoácido protonado, abaixo? Qual a ordem de titulação? 30 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 8. Na titulação de um aminoácido, partimos da forma catiônica (protonada) e adicionamos 1equivalente de base (1mol de OH-) para neutralizar um grupo titulável de cada vez, até alcançarmos a forma aniônica (pH > pHi). Indique o nº de equivalentes de base, necessários para titular completamente cada aminoácido a seguir. 9. Seja o ácido Glutâmico: a) b) c) d) Quantos pKs possui o ácido glutâmico protonado? Qual a ordem de titulação? Quantos mols de NaOH são necessários para titular o mesmo em meio ácido? Quantas zonas de tamponamento existem na titulação? 10. Quantos equivalentes de base são necessários para atingir a forma isoelétrica na titulação de cada aminoácido abaixo? Como se calcula o pH isoelétrico em cada caso, usando pK1, pK2 e pK3? 11. Seja o aminoácido alanina (Ala) na forma 100% protonada. Pede-se: a) b) c) d) O que ocorre quando adiciona-se 0,5 mol de KOH? O que ocorre quando adiciona-se 1 mol de hidróxido? O que ocorre quando adiciona-se 1,5 mol de KOH? O que ocorre quando se adiciona 2 mols de KOH? 12. a) b) c) Considere o aminoácido alanina, 50% na forma catiônica (protonada) e 50% na forma isoelétrica. Quantos mols de OH– são necessários para finalizar a titulação? Quantos mols de OH– são necessários para atingir 100% da forma isoelétrica? Quantos mols de OH– são necessários para atingir 50% da forma aniônica? 31 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 3ª PARTE: ZONA DE TAMPONAMENTO EM UMA TITULAÇÃO DE ÁCIDO FRACO OU DE UM AMINOÁCIDO Quando temos 50% de cada espécie de um par conjugado, temos um tampão onde pH = pKa. Ob.: pKa = -logKa Ex. Ka = 2.10-6, logo, pKa = 6 – log2 = 5,7 1. Considere a curva de titulação abaixo referente a um ácido fraco de Ka = 10-5. A titulação utilizou 40mL de base forte(NaOH). Indique no gráfico o tampão formado e o pH do tampão ideal. 2. Faça uma curva de titulação e indique o pH em cada fase da titulação da fenilalanina, onde pk1 = 2,2 e pk2 = 9,3. 3. Faça uma curva de titulação e indique o pH em cada fase da titulação do ac. Glutâmico(ac. α aminopentanodióico) onde pk1 = 2,2, pk2 = 4,3 e pk3 = 9,7. 32 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 4. Faça uma curva de titulação e indique o pH em cada fase da titulação da Lisina (ác. 2,6-diamino - hexanoico), onde pk1=2,1, pk2 = 9,3 e pk3 = 10,6. 5. Calcule o pH da titulação da glicina quando a relação entre [zwitteríon]/[cátion] = 2. Dado: pk1 = 2,2 e pk2 = 9,3. 6. Calcule o pH da titulação da glicina quando a relação entre [zwitteríon]/[ânion] = 2. Dado: pk1 = 2,2 e pk2 = 9,3. 7. Qual a razão entre as concentrações do ânion e da forma zwitteriônica durante uma titulação da glicina, quando o pH = 6? Dado: pk1 = 2,2 e pk2 = 9,3. 8. Calcule o pHi ou pI (ponto isoelétrico) para os aminoácidos abaixo: a) Glicina(Gly) onde pK1 = 2,34 e pK2 = 9,6 b) Ácido glutâmico onde pK1 = 2,19 ; pK2 = 4,25 e pK3 = 9,67 c) Lisina(lys) - (ác. 2,6-diaminoexanóico) onde pK1 = 2,18 ; pK2 = 8,95 e pK3 = 10,53 9. (Borges) Prepara-se 50mL de uma solução (I) 0,2mol/L de ácido aspártico (ácido amino-propanodióico) e + acidula-se o meio gotejando ácido forte (H ) até que o aminoácido atinja 100% da forma catiônica. Pede-se: a) Volume de NaOH 0,1mol/L que deve ser utilizado na titulação da solução(I). b) O pH da solução resultante, quando se adiciona 50mL de NaOH 0,1mol/L, na solução(I). c) Qual o pHi (ponto isoelétrico)? (Dados: pK1 = 2; pK2 = 4 ; pK3 = 10) 33 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 4ª PARTE: ULTIMAS QUESTÕES DO ASSUNTO NA PROVA DA EMESCAM EMESCAM 2010/1 EMESCAM 2010/2 A trinca GCU, por exemplo, corresponde ao aminoácido alanina: Tabela 1 – exemplo da relação entre um códon e o aminoácido correspondente A Tabela 2 apresenta a correspondência de algumas possíveis trincas com os aminoácidos a serem conectados na síntese de uma proteína: Tabela 2 – Correspondência de vários códons com os respectivos aminoácidos As estruturas dos aminoácidos citados na Tabela 2, em meio fortemente ácido, são: Pergunta-se; a) Qual a massa molar do tripeptídeo cuja síntese foi orientada pela seqüência G-C-G-G-G-U-G-U-G b) Apresente a estrutura do Zwitteríon (espécie de carga líquida igual a zero) do aminoácido Valina. c) Qual a nomenclatura (IUPAC) do radical R do aminoácido Valina? d) A valina totalmente protonada se comporta como um diácido de pKa1 = 2,3 e pKa2 = 9,7. Qual a relação entre as concentrações da forma zwitteriônica e da forma aniônica da valina, , no pH igual a 7,0 ? 34 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM EMESCAM 2011/1 Um volume de 20,0mL de uma solução de ácido butírico, totalmente protonado, foi titulado com solução de hidróxido de potássio 0,120mol/L. O pH ao longo do processo foi monitorado, obtendo-se a curva de titulação seguinte, na qual alguns pontos (a, b, c) foram destacados: Pergunta-se: a) Qual a concentração (mol/L) de ácido butírico na solução titulada? b) Qual a massa de ácido butírico na amostra titulada? c) Em qual dos pontos destacados na curva [ácido] > [sal]? d) Em qual dos pontos destacados na curva a capacidade de tamponamento é máxima? e) Qual o valor do pKa do ácido butírico? EMESCAM 2011/1 Um exemplo de antibiótico da classe das cefalosporinas é o ácido aminocefalosporâmico, cuja estrutura se apresenta abaixo: a) Pede-se: Apresentar a estrutura do produto de hidrólise desse composto apenas no anel betalactâmico. b) Apresentar a estrutura do produto de hidrolise do ácido aminocefalosporâmico (estrutura apresentada no item acima) apenas na ligação éster. c) O ácido aminocefalosporâmico (estrutura apresentada no item C, acima), em sua forma totalmente protonada é um diácido, que apresenta pKa1 = 4,5 e pKa2 = 10,5. Qual o valor de seu ponto isoelétrico? LIPÍDIOS É importante lembrarmos-nos de alguns conceitos básicos antes de iniciarmos a aula de bioquímica. ¾ Todo hidrocarboneto é apolar e, portanto insolúvel em água e solúvel em óleo. ¾ Ácidos carboxílicos (R – COOH) são muito solúveis em água para cadeias até 4 carbonos, acima desse tamanho, a cadeia começa a tomar uma tendência mais apolar, ou seja, mais insolúvel em água e mais solúvel em óleo. 35 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM + + ¾ Sais derivados de ácidos carboxílicos (R – COO – Na ou R – COO - K ) são solúveis em água, independente do tamanho da cadeia. Quando as cadeias carbônicas dos sais possuem tamanho grande, as mesmas são solúveis também em óleo. 1. O que são ácidos Graxos? São solúveis em água ou em óleo? 2. O que é um sabão? São solúveis em água ou em óleo? 3. Qual a diferença de um sabão mole para um sabão duro? 4. Qual a fórmula geral para um ácido graxo saturado? 5. Dê as fórmulas dos ácidos graxos abaixo: a) Ác. Palmítico (saturado com 16C) b) Ác. Esteárico (saturado com 18C) 6. Qual a fórmula geral para um ácido graxo insaturado: a) Com uma dupla ligação? b) Com duas duplas ligações? 7. Qual a principal diferença entre os ácidos, de 18C, oléico, linoléico e linolênico? Dê as fórmulas estruturais Para continuarmos a aula, será necessária uma noção sobre reação de esterificação, ou seja, reação entre ácido e álcool. R – COOH ÁCIDO + H O – R’ Æ ÁLCOOL Ou ainda, 36 R – CO O – R’ ÉSTER + HOH ÁGUA 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 8. Quando se faz a esterificação de um ácido graxo com um álcool, forma-se um éster. Qual a classificação desse éster? 9. Na esterificação do álcool octadecan-1-ol utilizando o ácido palmítico (C15H31COOH), como já visto no exemplo anterior, obtemos um éster. Dê o nome do éster e classifique o tipo de lipídio formado. 10. Como são classificados os lípides que são formados pela reação de 3 moléculas de ácido graxo com glicerol? 11. Equacione a reação de esterificação do acido palmítico (C15H31COOH) com glicerol e dê o nome da gordura formada. 37 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 12. Equacione a reação de esterificação do acido oléico (C17H33COOH) com glicerol e de o nome do óleo formado. 13. Complete as estruturas abaixo com os devidos radicais orgânicos e classifique as mesmas quanto ao estado físico na temperatura ambiente. IMPORTANTE: Os triglicerídeos também são chamados de TRIACILgliceróis. Lembre-se que: Ác. Palmítico: C15H31COOH Ác. Esteárico: C17H35COOH Ác. Oléico: C17H33COOH a) Triestearina ou triestearato de glicerila. b) Tripalmitina ou tripalmitato. c) α-palmitato-β-oleato - estearato de glicerila. 14. Classifique os triacilgliceróis abaixo em gordura saturada, gordura insaturada ou óleo. 38 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 15. É possível transformar óleo em gordura por hidrogenação catalítica. Qual a diferença de margarina para gordura vegetal hidrogenada? Utilize as reações abaixo para exemplificar. 16. Utiliza-se solução de iodo para medir o grau de insaturação de um óleo ou gordura. Como funciona? Utilizar a equação abaixo para exemplificar. 17. O índice de iodo é medido pela massa em gramas de iodo que reage com 100 gramas de óleo ou gordura. Dê exemplo com o triglicerideo abaixo de massa molar 852g/mol. (dado: I2 = 254g/mol) 18. A gordura insaturada acima é classificada como CIS ou TRANS? 19. Calcule o índice de iodo da trioleína (884g/mol; I2 = 254g/mol). 20. Qual o índice de iodo do tripalmitato de glicerila? 39 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 21. A hidrólise ácida de um éster produz o ácido e o álcool de origem. Quais os produtos da hidrólise (ácida) em cada caso abaixo? 22. A hidrólise básica de um éster consiste em duas etapas: Somando as equações, temos: éster + base ' sal + álcool 40 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM Dê os produtos da hidrólise básica em cada situação abaixo e indique os casos onde se forma sabão duro ou mole? 23. Índice de saponificação é a massa de KOH, em mg, necessária para saponificar 1g de óleo ou gordura. Qual o índice de saponificação para: a) b) (Dados: trioleína = 884g/mol; tripalmitina = 806g/mol) 41 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 24. Considere um sistema formado por sabão (palmitato de sódio), uma gota de óleo e água, formando uma emulsão. Faça um desenho esquemático desse sistema, indicando as interações intermoleculares existentes. Considere: 25. Comente sobre a ação dos sabões na água dura(rica em cálcio e magnésio). 26. a) b) c) d) e) f) g) Julgue os itens: Toda gordura é sólida e todo óleo é líquido. Óleos e gorduras são insolúveis em água, mas emulsionáveis nela. Toda gordura é saturada. Todo óleo é insaturado. Existem gorduras insaturadas. Óleos são apenas de origem vegetal e gordura de origem animal. Óleos secativos são comestíveis. CARBOIDRATOS Carboidratos, carboidratos, hidratos de carbono, glicídios, glícidos, glucídeos, glúcidos, glúcides, sacarídios ou açúcares são substâncias, sintetizadas pelos organismos vivos, de função mista poliálcoolaldeído ou poliálcool-cetona. Os carboidratos são substâncias orgânicas chamadas de hidratos de carbono. Estes nomes foram dados porque, na molécula da maior parte dos carboidratos, para cada carbono presente existem 2 átomos de hidrogênio e 1 átomo de oxigênio, na mesma proporção existente na molécula de água. Sua fórmula empírica é (CH2O)n. Daí o nome carbo (carbono) hidrato (hidros = água).Os carboidratos são a maior reserva de energia do ser humano e de muito outros animais. Os carboidratos se dividem em: Monossacarídeos, dissacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos 1) Monossacarídeos Monossacarídeos ou simplesmente oses são carboidratos não polimerizados, por isso, não sofrem hidrólise. Possuem em geral entre três e sete átomos de carbono. a) Quanto aos grupamentos funcionais: Aldoses: Monossacarídeos de função mista poliálcool-aldeido, como a glicose , galactose e manose : Cetoses: Monossacarídeos de função mista poliálcool-cetona, como a frutose: b) Quanto ao número de átomos de carbono: Trioses: Monossacarídeos com 3 átomos de carbono. O aldeído glicérico ( 2,3-hidroxi-propanal ) é um carboidrato de função mista poliálcool-aldeído. A diidroxi-acetona ( 1,3 diidroxi-propanona ) é um carboidrato de função mista poliálcool-cetona 42 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM Tetroses: Monossacarídeos com 4 átomos de carbono: Pentoses: Pentoses são monossacarídeos de 5 carbonos. Para os seres vivos, as pentoses mais importantes são a ribose e a desoxirribose, que entram na composição química dos ácidos nucleícos, os quais comandam e coordenam as funções celulares. Ribose é a pentose que entra na composição química do ácido ribo-nucléico (RNA). Obedece a fórmula geral das pentoses - C5H10O5. Desoxirribose é a pentose que entra na composição química do ácido desoxirribonucléico (DNA). Não obedece à fórmula geral das pentoses, possuindo um oxigênio a menos que a ribose - C5H10O4 Hexoses: Hexoses são monossacarídeos de 6 carbonos, que obedecem à fórmula geral - C6H12O6. As hexoses mais importantes são a glicose, a frutose e a galactose, principais fontes de energia para os seres vivos. Ricas em energia, as hexoses constituem os principais combustíveis das células. São naturalmente sintetizadas por fotossíntese, processo de absorção de energia da luz. 6 CO2 + 6 H2O Æ C6H12O6 + 6O2 c) Ciclização de hexoses na forma piranósica e furanósica Para entendermos melhor a ciclização precisamos saber: a. b. Estrutura α Estrutura β → Hidroxilas das posições 1 e 2 na forma Cis → Hidroxilas das posições na forma Trans Quando monossacarídeos se ciclizam sob a forma do anel "pirano" são conhecidos como piranosídicos e o nome do monossacarídeo é acompanhado pelo sufixo piranose, a fim de designar sua correta conformação espacial. 43 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM Por exemplo, a glicose piranosídica é conhecida como glicopiranose. A mesma conjugação de substantivos também é válida para os monossacarídeos que se ciclizam na forma do anel furanosídico (nome oriundo da molécula furano). A frutose, por exemplo, se ciclizada dessa forma, é conhecida como frutofuranose. Em solução aquosa, as hexoses sofrem uma interação intramolecular formando uma estrutura cíclica, na forma de pentanel ( furano ) ou na forma de hexanel ( pirano ). Quando a interação ocorre entre os carbonos 1 e 4 forma-se a α-glicose furanósica ( os grupos OH dos carbonos 1 e 2 estão em posição cis) ou a forma β-glicose furanósica ( os grupos OH do carbono 1 e 2 estão em posição trans) Quando a interação ocorre entre os carbonos 1 e 5 forma-se a α-glicose piranósica ( os grupos OH do carbono 1 e 2 estão em posição cis) ou a forma β-glicose piranósica ( os grupos OH dos carbonos 1 e 2 estão em posição trans). d) Mutarrotação Processo pelo qual a Glicose, em solução aquosa, se transforma de α - Glicose em intermediário de cadeia aberta. β - Glicose passando por um e) Enolização Tautomeria que ocorre em meio alcalino Essa enolização mostra porque mesmo a frutose sendo uma cetose ela reduz os reativos de Tollens e de Fehling. Tollens 44 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM Fehling f) Propriedades Químicas A Glicose pode sofrer redução(da função aldeído) ou oxidação(das funções álcool e aldeído), sobretudo, a principal reação que ocorre com Glicose e Frutose é a oxidação. 2) Oligossacarídeos: açúcares pequenos, são carboidratos constituídos de duas a dez moléculas de monossacarídeos. Interessa-nos, aqui, apenas aqueles formados por duas unidades de monossacarídeos, também chamados dissacarídeos. Dissacarídeos, dissacáridos ou dissacarídios são cadeias orgânicas constituídas por duas unidades de monossacarídeos unidos por uma ligação glicosídica. Pertencem à classe dos oligossacarídeos. Estrutura da sacarose, um dissacarídeo. A reação de formação de um dissacarídeo a partir de dois monossacarídeos resulta na formação de uma molécula de água. glicose + frutose Æ Sacarose + H2O Os dissacarídeos mais conhecidos são: a) a sacarose (na figura acima), dímero de glicose + frutose, b) a maltose, dímero de glicose + glicose, encontrada de forma notável em todo o reino vegetal; c) a lactose, dímero de glicose e galactose, abundante no leite. Durante o processo digestivo, os dissacarídeos, assim como os polissacarídeos, têm suas ligações glicosídicas quebradas (através da hidrólise) afim de se obter monossacarídeos passivos de absorção pelo indivíduo. Como exemplo de hidrólise, a molécula de sacarose é hidrolisada a glicose e frutose: Sacarose + H2O → glicose + frutose Trissacarídeos: Quando, por hidrólise, produzem três monossacarídeos. Rafinose + 2 H2O → glicose + frutose + galactose Tetrassacarídeos: Etc... 3) Polissacarídeos: Os polissacarídeos ou açúcares múltiplos são carboidratos formados pela união de mais de dez moléculas de monossacarídeos, constituindo, assim, um polímero de monossacarídeos, geralmente de hexoses. Ao contrário dos monos e dos dissacarídeos, os polissacarídeos são insolúveis em água; não alteram, pois, o equilíbrio osmótico das células e se prestam muito bem à função de armazenamento ou reserva nutritiva. Os polissacarídeos sofrem hidrólise produzindo grande quantidade de monossacarídeos. Ex. Amido, celulose, glicogênio. São polímeros formados pela união de “n” moléculas de glicose. Celulose + (n-1) H2O Æ “ n ” glicose Holosídeos São os oligossacarídeos e polissacarídeos que, por hidrólise, produzem somente monossacarídeos. Rafinose + 2 H2O → glicose + frutose + galactose Celulose + (n-1)H2O Æ “ n ” glicose Heterosídeos São os oligossacarídeos e polissacarídeos que, por hidrólise, produzem monossacarídeos e outros compostos. Amidalina ( C20H27O11N ) + 2 H2O → 2 glicose + HCN + benzaldeídos De acordo com a função que exercem os polissacarídeos classificam-se em energéticos e estruturais. Polissacarídeos energéticos têm função de reserva nutritiva. Os mais importantes são o amido e o glicogênio. • Amido - principal produto de reserva nutritiva vegetal , o amido é geralmente encontrado em órgão de reserva nutritiva, como raízes do tipo tuberosa (mandioca, batata doce, cará), caules do tipo tubérculo (batatinha), frutos e sementes. Constitui um polímero de glicose (mais ou menos 1.400 unidades de glicose) com ligação glicossídica. 45 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM • Glicogênio - polissacarídeo de reserva nutritiva dos animais, o glicogênio é encontrado, principalmente, nos músculos. Também é produto de reserva dos fungos. Constitui um polímero de glicose (mais ou menos 30.000 resíduos de glicose) com ligação glicossídica e várias ramificações. Polissacarídeos estruturais entram na formação de algumas estruturas do corpo dos seres vivos. Os mais importantes são a celulose(vegetais) e a quitina. • Quitina - é um polissacarídeo que possui nitrogênio em suas unidades de acetilglicosamina. Constitui o exoesqueleto dos artrópodes e é também encontrada na parede celular dos fungos. EXERCÍCIOS - BLOCO 1 1. Sobre o adoçante artificial aspartame, cuja molécula está representada na estrutura ao lado, assinale o que for correto. 01) A molécula do aspartame apresenta as funções ácido carboxílico e éster. 02) A hidrólise do aspartame no estômago produz metanol. 04) O composto apresenta átomo de carbono quiral. 08) O composto é constituído por dois aminoácidos ligados. 16) A molécula do aspartame apresenta as funções amina e amida. 2. O glutamato monossódico monoidratado, aditivo utilizado como reforçador de sabor em alimentos, tem a seguinte fórmula estrutural: I. II. III. A análise dessa fórmula leva a concluir que esse aditivo é insolúvel em água. apresenta átomo de carbono assimétrico. é sal derivado de aminoácido. a) b) c) d) e) Dessas conclusões, SOMENTE: I é correta II é correta III é correta I e II são corretas II e III são corretas. 3. A hidrólise de um peptídio rompe a ligação peptídica, originando aminoácidos. Quantos aminoácidos diferentes se formam na hidrólise total do peptídio representado a seguir? a) b) c) d) e) 2 3 4 5 6 Os α -aminoácidos são moléculas que têm um grupo amino e um grupo carboxila ligados a um mesmo átomo de carbono. Um dos vinte α -aminoácidos encontrados em proteínas naturais é a alanina. Esta molécula possui também um átomo de hidrogênio e um grupo metila ligados ao carbono α . Na formação de proteínas, que são polímeros de aminoácidos, estes se ligam entre si através de ligações chamadas peptídicas. A ligação peptídica forma-se entre o grupo amino de uma molécula e o grupo carboxila de uma outra molécula de aminoácido, com a eliminação de uma molécula de água. Com base nestas informações, pede-se: a) A fórmula estrutural da alanina. b) A equação química que representa a reação entre duas moléculas de alanina formando uma ligação peptídica. 4. 46 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 5. a) b) c) d) e) Alguns produtos usados na limpeza de lentes de contato funcionam transformando em aminoácidos as proteínas depositadas sobre a superfície da lente. Esta é uma reação de Esterificação Desidratação Saponificação Condensação Hidrólise 6. Os aminoácidos são moléculas orgânicas constituintes das proteínas. Eles podem ser divididos em dois grandes grupos: os essenciais, que não são sintetizados pelo organismo humano e os não-essenciais. A seguir são apresentados dois aminoácidos, um de cada grupo: a) A glicina pode ser denominada, pela nomenclatura oficial, de ácido amino etanóico. Por analogia, apresente o nome oficial da leucina. Qual desses dois aminoácidos apresenta isomeria óptica? Justifique sua resposta. b) 7. a) b) c) d) Leia atentamente o texto e responda o que se pede: A maciez da carne de peru para o Natal depende de certa habilidade no cozinhar, pois a desnaturação do colágeno e a coagulação das proteínas dos músculos (actina e miosina) ocorrem em temperaturas e velocidades diferentes nas diversas partes do peru. Deve-se saber que o ideal para a maciez da carne do peru é que a temperatura no interior dele atinja 70°C, que é indispensável para transformar o colágeno em gelatina e proporcionar a coagulação dos músculos. Todavia, quanto mais tempo o peru ficar em alta temperatura, mais água ele perde e mais risco corre de sua carne ficar com a conhecida secura do peru de Natal. O tempo ideal de cozimento de um peru de 5 Kg a 160 °C é de 3h e 35min. Marque a opção correta relativa a tópicos retirado do texto: as proteínas complexas são formadas exclusivamente de α - aminoácidos a glicina é um glicídio e responde por 33% da composição do colágeno a albumina encontrada na clara do ovo é uma proteína complexa e sofre desnaturação quando aquecida a actina e a miosina são proteínas e as unidades básicas das moléculas de proteína são os aminoácidos 8. Na possível troca protônica do aminoácido a seguir, a estrutura obtida é coerente com a seguinte observação experimental. a) b) c) d) e) Ser solúvel em solventes apolares. Ter baixo ponto de fusão Ser solúvel em água. Ter constante de acidez (Ka) bem maior do que a de um ácido carboxílico. Ter constante de basicidade (Kb) bem maior do que a de uma amina alifática. 9. a) b) c) d) e) Entre os compostos a seguir, o que por hidrólise produz aminoácido é hidrato de carbono. gordura animal. gordura vegetal. proteína. alcalóide. 47 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 10. Esta prova é uma homenagem à Química, evidenciando alguns de seus aspectos relevantes que ajudaram a entender, a continuar ou a melhorar a vida na Terra. Comecemos por procurar entender, do ponto de vista químico, a origem da vida na Terra. Ainda hoje persiste a dúvida de como surgiu a vida na Terra. Na década de 50, realizou-se um experimento simulando as possíveis condições da atmosfera primitiva (pré-biótica), isto é, a atmosfera existente antes de originar vida na Terra. A idéia era verificar como se comportariam quimicamente os gases hidrogênio, metano, amônia e o vapor d'água na presença de faíscas elétricas, em tal ambiente. Após a realização do experimento, verificou-se que se havia formado um grande número de substâncias. Dentre estas, detectou-se a presença do mais simples ‘-aminoácido que existe. a) b) c) Sabendo-se que este aminoácido possui dois átomos de carbono, escreva sua fórmula estrutural. Este aminoácido poderia desviar o plano da luz polarizadas? Justifique. Escreva a fórmula estrutural da espécie química formada quando este aminoácido é colocado em meio aquoso muito ácido. 11. O aspartame, adoçante artificial, é um éster de um dipeptídeo. Esse adoçante sofre hidrólise, no estômago, originando dois aminoácidos e uma terceira substância. a) b) Escreva as fórmulas estruturais dos aminoácidos formados nessa hidrólise. Qual é a terceira substância formada nessa hidrólise? Explique de qual grupo funcional se origina essa substância. 12. A ligação peptídica é formada pela reação entre um ácido carboxílico e uma amina, liberando água. Qual das estruturas a seguir representa o produto orgânico da reação entre o ácido etanóico (ácido acético) e a metilamina? 13. Para combater o carbúnculo, também chamado antraz, é usado o antibacteriano ciprofloxacina, cuja fórmula estrutural é: a) b) c) d) e) Na molécula desse composto, há ligação peptídica e halogênio. grupo ciclopropila e ligação peptídica. anel aromático e grupo nitro. anel aromático e ligação peptídica. anel aromático e grupo carboxila. 14. Glicina, o α -aminoácido mais simples, se apresenta na forma de um sólido cristalino branco, bastante solúvel na água. A presença de um grupo carboxila e de um grupo amino em sua molécula faz com que seja possível a transferência de um íon hidrogênio do primeiro para o segundo grupo em uma espécie de reação interna ácido-base, originando um íon dipolar, chamado de "zwitterion". a) Escreva a fórmula estrutural da glicina e do seu "zwitterion" correspondente. b) Como o "zwitterion" se comporta frente à diminuição de pH da solução em que estiver dissolvido? 48 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 15. As proteínas alimentares ingeridas pelos animais não são absorvidas como tais. Eles as degradam por meio de enzimas, rearranjam-nas e assim produzem sua próprias proteínas. Os animais ingerem alimentos protéicos para suprir seu organismo de a) ácidos carboxílicos. c) glicerídios. e) glicogênio. b) açúcares. d) aminoácidos. 16. No composto de fórmula mostrada na figura a seguir a) b) c) d) e) se um dos hidrogênios do carbono (2) for substituído por um radical –NH2, então: tem-se uma amina terciária. a cadeia carbônica torna-se ramificada. tem-se um aminoácido. tem-se uma amida. tem-se uma amina secundária. 17. Dentre os elementos abaixo, qual está presente apenas em alguns dos aminoácidos constituintes das proteínas? a) carbono. c) nitrogênio. e) enxofre. b) hidrogênio. d) oxigênio. 18. Uma substância A produz por hidrólise dois isômeros de fórmula C6H12O6. Também, por hidrólise, uma substância B produz a) b) c) d) e) 19. a) b) c) A e B constituem, respectivamente, exemplos de lipídio e carboidrato peptídio e carboidrato carboidrato e peptídio peptídio e lipídio lipídio e peptídio d) Marque a alternativa correta: a hemoglobina é uma proteína que contém o íon ferroso que não reage com o monóxido de carbono CO(NH2)2 é o produto final do catabolismo dos aminoácidos, sendo secretado através da urina o elemento nitrogênio ocorre no meio ambiente sob a forma de NH3, e combina-se com O2 para formar NO2 atmosférico as unidades formadoras das proteínas são as enzimas 1. 2. 3. 4. 31 E C Observe a figura a seguir: 5. E GABARITO - BLOCO 1 49 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 6. a) b) ácido 2 - amino - 4 - metilpentanóico A leucina, pois apresenta carbono assimétrico. 7. D 8. C 9. D 10. a) b) c) fórmula estrutural figura I. Este aminoácido não desvia o plano da luz polarizada porque não representa carbono assimétrico ou quiral, ou seja, sua molécula não é assimétrica. fórmula estrutural figura II. 11. a) Observe a figura a seguir: b) A terceira substância formada é o metanol, H3C –OH, que é produzida na hidrólise do grupo éster. 12. E 13. E 14. a) Observe a fórmula estrutural a seguir: b) Como base de Bronsted-Lowry e transforma-se em um íon positivo. 15. 16. 17. 18. 19. D C E C B EXERCÍCIOS - BLOCO 2 1. a) b) O ácido para-amino-benzóico (PABA) já foi muito utilizado em protetores solares, por conseguir absorver uma parte da radiação ultravioleta oriunda da luz solar. O PABA pode ser considerado como derivado do benzeno no qual um hidrogênio foi substituído por um grupo carboxila e outro por um grupo amino. Escreva a fórmula estrutural do PABA. Um di-peptídeo é uma molécula formada pela união entre dois amino-ácidos através de uma ligação peptídica. Escreva a fórmula estrutural de uma molécula que seria formada pela união de duas moléculas de PABA através de uma ligação peptídica. 50 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 2. Pacientes com o mal de Parkinson apresentam deficiência de dopamina, um neurotransmissor. L-dopa é uma das drogas usadas no tratamento desses pacientes (D-dopa é menos efetiva e mais tóxica do que a forma L e, por isso, não é usada). A L-dopa, ao contrário da dopamina, é capaz de atravessar a barreira sangue-cérebro e então produzir dopamina pela ação da dopa decarboxilase. a) Explique o que você entende por forma L da dopa, ilustrandoa por meio de figura. Explique a função da dopa decarboxilase na transformação da L-dopa em dopamina. b) 3. Proteínas são formadas por várias cadeias peptídicas que se mantêm unidas através de ligações do tipo I, II e III, formando uma estrutura complexa, como a esquematizada a seguir: a) b) Explique de que tipo são as ligações I, II e III assinaladas no esquema da proteína. Assinale, com um círculo, uma ligação peptídica na proteína esquematizada acima. 4. Os três compostos abaixo têm uso farmacológico Considere as afirmações: Nas moléculas dos três compostos, há ligações peptídicas. A porcentagem em massa de oxigênio na dropropizina é praticamente o dobro da porcentagem do mesmo elemento na lidocaína. III. A procaína é um isômero da dropropizina. I. II. a) b) c) d) e) Está correto somente o que se afirma em I II. III. I e II. II e III. 51 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 5. a) b) c) d) 6. a) b) c) d) e) A estrutura primária das proteínas é formada pela polimerização de seqüências definidas de aminoácidos, conforme representado pela equação Essa estrutura primária é mantida unida por ligações de hidrogênio. ligações iônicas. ligações covalentes. ligações de Van der Waals. Quais dos produtos orgânicos são característicos de metabolismo de organismos vivos? Ácido sulfúrico, glicerina, sulfato de metila. Metanol, etanol, polietileno. Ácido cítrico, cetonas, acetileno, PVC. Glicídios, lipídios, aminoácidos e proteínas. Solventes clorados, soda cáustica e peróxido de hidrogênio. 7. Leia atentamente o texto e responda o que se pede: A maciez da carne de peru para o Natal depende de certa habilidade no cozinhar, pois a desnaturação do colágeno e a coagulação das proteínas dos músculos (actina e miosina) ocorrem em temperaturas e velocidades diferentes nas diversas partes do peru. Deve-se saber que o ideal para a maciez da carne do peru é que a temperatura no interior dele atinja 70°C, que é indispensável para transformar o colágeno em gelatina e proporcionar a coagulação dos músculos. Todavia, quanto mais tempo o peru ficar em alta temperatura, mais água ele perde e mais risco corre de sua carne ficar com a conhecida secura do peru de Natal. O tempo ideal de cozimento de um peru de 5 Kg a 160 °C é de 3h e 35min. a) b) c) d) Marque a opção correta relativa a tópicos retirado do texto: as proteínas complexas são formadas exclusivamente de ‘ - aminoácidos a glicina é um glicídio e responde por 33% da composição do colágeno a albumina encontrada na clara do ovo é uma proteína complexa e sofre desnaturação quando aquecida a actina e a miosina são proteínas e as unidades básicas das moléculas de proteína são os aminoácidos 8. a) b) c) d) e) Entre os compostos a seguir, o que por hidrólise produz aminoácido é hidrato de carbono. gordura animal. gordura vegetal. proteína. alcalóide. 9. As proteínas alimentares ingeridas pelos animais não são absorvidas como tais. Eles as degradam por meio de enzimas, rearranjam-nas e assim produzem sua próprias proteínas. Os animais ingerem alimentos protéicos para suprir seu organismo de ácidos carboxílicos. c) glicerídios. e) glicogênio. açúcares. d) aminoácidos. a) b) 10. Plantas não conseguem aproveitar diretamente o nitrogênio do ar atmosférico para sintetizar ..................... Esse componente do ar precisa ser transformado em compostos. Isso ocorre, na atmosfera, durante as tempestades com relâmpagos, quando se forma ................ Na raiz das leguminosas, bactérias transformam o nitrogênio em .............. que são fertilizantes naturais. Tais fertilizantes podem ser obtidos industrialmente, a partir do nitrogênio, em um processo cuja primeira etapa é a síntese de ..................... As lacunas do texto acima são adequadamente preenchidas, na seqüência em que aparecem, respectivamente, por a) proteínas - amônia - sais de amônio - ozônio b) açúcares - óxido nítrico - carbonatos - amônia c) proteínas - ozônio - fosfatos - sais de amônio d) açúcares - amônia - carbonatos - óxido nítrico e) proteínas - óxido nítrico - nitratos - amônia 52 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 11. a) b) c) d) e) A estrutura primária de uma proteína é determinada: por sua forma tridimensional que dá origem às estruturas secundárias. pela sua disposição espacial originada pela interação da cadeia peptídica. pela seqüência dos aminoácidos na cadeia peptídica. pela divisão das estruturas secundárias. pela quantidade de colágeno presente. 12. a) b) c) Marque a alternativa correta: a hemoglobina é uma proteína que contém o íon ferroso que não reage com o monóxido de carbono CO(NH2)2 é o produto final do catabolismo dos aminoácidos, sendo secretado através da urina o elemento nitrogênio ocorre no meio ambiente sob a forma de NH2, e combina-se com O2 para formar NO3 atmosférico d) as unidades formadoras das proteínas são as enzimas. 13. Rio Verde destaca-se pela avicultura e suinocultura. Essas atividades geram alimentos que são fontes de lipídios e proteínas. Sobre lipídios e proteínas, é correto afirmar que ( ) proteínas são macromoléculas constituídas por funções mistas. ( ) a hidrólise ácida de um lipídio produz hidratos de carbono. ( ) lipídios insaturados podem ser convertidos em saturados por hidrogenação catalítica. ( ) a estrutura adiante apresenta ligação peptídica. 14. Observe a reação: a) b) c) d) e) Na reação para síntese de N-etil - N-metil - propanamida, é formada uma ligação entre um átomo de carbono carbonílico e um átomo de nitrogênio, conhecida como ligação amida. Essa ligação, chamada peptídica, é também comum em macromoléculas de origem natural encontradas em seres vivos, as quais são o amido. os triglicerídeos. o naylon 66. o glicogênio. as proteínas. 15. A albumina, que é uma macromolécula de peso molecular em torno de 42000g e encontrada na clara do ovo, é uma proteína formada pela reação entre: a) ésteres. b) amidas. c) aminas. d) aminoácidos. e) ácidos carboxílicos. GABARITO - BLOCO 2 1. Observe nas figuras a seguir, a formação da ligação peptídica ou amídica , entre um grupo amino terminal e um grupo carboxilo terminal. 53 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 2. a) b) A forma L da dopa representa o isômero óptico levógiro (desvia o plano de luz polarizada para a esquerda). A dopa decarboxilase atua como catalisador. 3. a) I. Ponte dissulfeto, ligação covalente pelo compartilhamento de elétrons entre os átomos de enxofre. II. Ponte de hidrogênio, ligação intermolecular entre elementos que apresentam grande diferença de eletronegatividade. III. Ligação iônica, atração eletrostática entre íons positivo (cátion) e negativo (ânion). b) 4. 5. Observe as ligações peptídicas assinaladas na figura a seguir: E 6. D 8. D 10. E C 7. D 9. D 11. C 12. B 13. V F V V NOÇÃO DE EQUIVALENTE GRAMA 1Eq – g = 1mol / fator Ex.1 - Como se calcula o valor de 1eq-g de cada espécie abaixo. a) 1eq-g de H2SO4 = b) 1eq-g de Al(OH)3 = c) 1eq-g de Al2(SO4)3 = d) 1eq-g de CO2 = e) 1eq-g de Na = f) 1eq-g de Ca = g) 1eq-g de O= h) 1eq-g de O2 = i) 1eq-g de H2 = j) 1eq-g de Fe2+ = Ex.2 - Calcule os valores de 1eq-g de cada substância nas reações abaixo: a) Neutralização parcial: H2SO4 + NaOH → NaHSO4 + H2O 1 eq-g do H2SO4 = b) Substância com elemento que muda de nox (agente da oxirredução) em uma reação: 54 14. E 15. D 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM EXERCÍCIOS: 1. Uma solução foi preparada dissolvendo-se 4,9g de H2SO4 para 100mL de solução. Calcule: a) O equivalente grama do ácido sulfúrico. b) O número de equivalentes de ácido sulfúrico na solução. c) A Normalidade da solução. d) Qual a relação que se verifica entre normalidade e molaridade de uma mesma solução? 2. Deseja-se preparar uma solução sulfopermangânica para ser utilizada em uma titulação. Calcule a massa de permanganato de potássio necessária para preparar 500ml de solução 0,2N(normal), ou seja, 0,2eq-g/L. (Dado: KMnO4 = 158g/mol) 3. Utilize o princípio da equivalência e calcule a massa de H2SO4 que neutraliza 7,8g de Al(OH)3. (Dados: H2SO4 = 98g/mol; Al(OH)3 = 78g/mol) 4. Calcule o número de equivalentes – grama do soluto em cada solução abaixo: a) 200mL de HNO3 0,3N b) 100mL de Na2SO4 2N 5. Calcule o volume de solução 0,1N de HCl para titular 50mL de solução 0,002N de Ca(OH)2. 55 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM QUÍMICA ORGÂNICA Prof. Sandro Lyra AULAS 01 e 02 – REAÇÕES DE ADIÇÃO EM HC ALIFÁTICOS INSATURADOS RESUMO TEÓRICO: Caderno EXERCÍCIOS SÉRIE AULA 1. Complete as reações de adição eletrófila abaixo colocando todos os produtos possíveis. Indique qual é o produto principal: a) b) c) d) 2. Complete as reações que ocorrem em condições normais. a) b) c) 56 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM d) e) 3. Complete as reações abaixo, colocando apenas a estrutura do produto principal, de acordo com o catalisador. a) b) c) d) e) 57 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM AULAS 03 e 04 – REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO EM COMPOSTOS AROMÁTICOS RESUMO TEÓRICO: Caderno EXERCÍCIOS SÉRIE AULA 1. Complete as reações escrevendo as estruturas dos possíveis produtos de acordo com o orientador de núcleo: a) b) c) d) e) f) 58 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 2. Complete as reações abaixo, colocando apenas o produto principal de acordo com o orientador do núcleo. a) b) 3. Complete as reações de acordo com o catalisador. a) b) c) 4. Monte uma sequência de 4 reações para obtenção do T.N.T. utilizando como matérias primas: HNO3 + H2SO4 Benzeno FeCl3 CH3 — Cl 59 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 5. Monte uma sequência de três reações para obtenção do detergente p-dodecilbenzenossulfonato de sódio, utilizando como matérias-primas. H2SO4 concentrado Benzeno ALCL3 NaOH Cloreto de dodecil AULAS 05 e 06 – REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO E ADIÇÃO EM COMPOSTOS CARBOXÍLICOS – PARTE I RESUMO TEÓRICO: Caderno EXERCÍCIOS SÉRIE AULA 1. Complete as reações, fazendo a hidrólise em todos os possíveis grupos hidrolisáveis: a) b) c) d) 60 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM e) 2. Monte as reações de esterificação, fazendo a reação em todos os grupos funcionais possíveis de sofrer esterifiação: a) b) c) d) 61 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 3. Faça a hidrólise da molécula da vitamina C (Ácido ascórbico). a) AULAS 07 e 08 – REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO E ADIÇÃO EM COMPOSTOS CARBOXÍLICOS – PARTE II RESUMO TEÓRICO: Caderno EXERCÍCIOS SÉRIE AULA 1. A produção da aspirina é uma reação de esterificação. Monte as duas reações abaixo, utilizando diferentes matérias primas para a produção do ácido acetilsalicíclico. a) b) 2. A produção do biiodiesel é uma reação de transesterificação. Nessa reação podemos usar como matérias primas algum tipo de óleo vegetal e um álcool (etanol ou metanol). De acordo com o texto monte a reação entre o tripalmitato de glicerina com excesso de etanol. Dado: Ácido palmítico = CH3 — (CH2)14 — COOH. 3. A reação de hidrólise de um éster quanto feito em meio básico leva à formação de um sal. Dependendo do tamanho da cadeia carbônica desse sal, ele pode ser usado como sabão. Por essa razão esta reação é chamada de saponificação. De acordo com o texto monte as reações: a) Saponificação do palmitato de etila com soda cáustica. b) Saponificação do estearato de metila com hidróxido de potássio. Dados: Ácido palmítico = CH3 — (CH2)14 — COOH. Ácido esteárico = CH3 — (CH2)16 — COOH. 4. As reações de adição de composto de Grignard aos aldeídos e cetonas, seguidas de hidrólise, levam à formação de alcoóis. Monte as reações e classifique o tipo de álcool obtido. a) 62 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM b) c) Se o reagente usado for o anidrido carbônico (gás carbônico) o produto obtido não será uma álcool. Monte a reação e escreva o nome sistemático do produto formado. d) 5. Os aldeídos e cetonas também podem sofrer adição de ácido cianídrico, produzindo as chamadas cianidrinas. A hidrólise total dessas cianidrinas levam à formação de ácidos carboxílicos -hidroxilados e liberam amônia (NH3). De acordo com o texto complete os esquemas reacionais abaixo. a) b) Escreva o nome sistemático dos compostos . AULAS 09 e 10 – REAÇÕES SN1 X SN2 E REAÇÕES DE ELIMINAÇÃO RESUMO TEÓRICO: Caderno EXERCÍCIOS SÉRIE AULA 1. Complete as reações colocando apenas o produto principal: a) 63 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM b) c) d) 2. Complete as reações e para cada uma delas escreva a equação da Lei de Velocidade: a) b) c) d) 3. Complete as reações escrevendo o nome do produto principal com sua respectiva forma estereoquímica (+) ou ( ): a) b) 64 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM 4. Complete as reações de acordo com o meio reacional. Escreva apenas a estrutura do produto principal: a) b) c) 5. Complete as reações de eliminação colocando todos os possíveis produtos: a) b) c) 6. Complete as reações de desidratação dos alcoóis, de acordo com a temperatura: a) b) c) 65 2014 - APOSTILA REVISÃO MULTIVIX - EMESCAM d) 66 JARDIM DA PENHA (27) 3025 9150 JARDIM CAMBURI (27) 3317 4832 PRAIA DO CANTO (27) 3062 4967 VILA VELHA (27) 3325 1001 www.upvix.com.br