GRUPO / NATUREZA 1 / QUÍMICA by Grupo de Ensino

[Química I]

QUÍMICA 1 SUMÁRIO Unidade 1 – Sistemas e propriedades 1.1. Noções fundamentais da química .......................................................................................................03 1.2. Alotropia ..............................................................................................................................................04 1.3. Misturas ...............................................................................................................................................04 1.4. Separação de misturas ........................................................................................................................05

Unidade 2 – Constituição atômica 2.1. Evolução dos modelos atômicos ........................................................................................................08 2.2. Propriedades atômicas ........................................................................................................................10 2.3. Distribuição eletrônica ........................................................................................................................11

Unidade 3 – Tabela periódica 3.1. Divisões da tabela periódica................................................................................................................13 3.2. Propriedades periódicas ......................................................................................................................14

Unidade 4 – Ligações químicas 4.1. Ligações metálicas ...............................................................................................................................16 4.2. Ligações iônicas ..................................................................................................................................17 4.3. Ligações covalentes .............................................................................................................................18 4.4. Ligações dativas ...................................................................................................................................19 4.5. Geometria molecular ..........................................................................................................................19 4.6. Forças intermoleculares ......................................................................................................................20 4.7. Polaridade e solubilidade ....................................................................................................................21

Unidade 5 – NOX e Equações REDOX 5.1. Regras para determinação do NOX. ...................................................................................................22 5.2. Ajuste de equações por REDOX ...........................................................................................................23 5.3. Regras para ajuste de coeficientes ......................................................................................................23

Unidade 6 – Funções inorgânicas 6.1. Conceitos de ácidos e bases ................................................................................................................26 6.2. Ácidos ..................................................................................................................................................26 6.3. Classificação e nomenclatura dos ácidos ............................................................................................27 6.4. Bases ....................................................................................................................................................28 6.5. Classificação e nomenclatura das bases..............................................................................................28 6.6. Sais.......................................................................................................................................................29 6.7. Classificação e nomenclatura dos sais ................................................................................................30 6.8. Óxidos ..................................................................................................................................................31 6.9. Classificação e nomenclatura dos óxidos ............................................................................................31

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Unidade 7 – Reações inorgânicas 7.1. Classificação das reações.....................................................................................................................34

Unidade 8 – Aspectos quantitativos 8.1. Unidades químicas ..............................................................................................................................36 8.2. Estequiometria das reações ................................................................................................................39 8.3. Regras para cálculo estequiométrico ..................................................................................................40

Unidade 9 – Soluções 9.1. Classificação das soluções ...................................................................................................................45 9.2. Unidades de concentração ..................................................................................................................46

Unidade 10 - Propriedades 10.1. Pressão máxima de vapor .................................................................................................................51 10.2. Tonoscopia ........................................................................................................................................51 10.3. Ebulioscopia.......................................................................................................................................52 10.4. Crioscopia ..........................................................................................................................................53 10.5. Osmocopia ........................................................................................................................................53 10.6. Propriedades coligativas em soluções iônicas: .................................................................................54

Unidade 11 – Termoquímica 11.1. Entalpia ..............................................................................................................................................55 11.2. Tipos de reações ................................................................................................................................56 11.3. Cálculo de variação de entalpia.........................................................................................................56

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UNIDADE 1 SISTEMAS E PROPRIEDADES Desde o início da civilização até hoje, a humanidade observou que a natureza é formada por materiais muito diferentes entre si. Todos esses materiais que nos rodeiam constituem o que chamamos de matéria. A química trabalha basicamente com substâncias puras, porém, na natureza, as substâncias apresentam-se na forma de misturas. É interessante, pois, para um químico saber como separar os componentes de uma mistura. Para entender um pouco melhor estes sistemas, se faz necessário entender os estados físicos e suas variações.

1.1. NOÇÕES FUNDAMENTAIS

PONTO DE FUSÃO (P.F.): Temperatura constante na qual um sólido se transforma em líquido. PONTO DE EBULIÇÃO (P.E.): Temperatura constante na qual um líquido se transforma em vapor. ENDOTÉRMICO: São os sistemas que absorvem calor para realizar as transformações. EXOTÉRMICO: São os sistemas que liberam calor para realizar as transformações. Nessa unidade vamos trabalhar com conceitos fundamentais, que pode ser resumido da seguinte forma: SISTEMA: É uma porção limitada do universo, considerada como um todo para efeito de estudo. SISTEMA HOMOGÊNEO: Apresentam as mesmas propriedades em qualquer parte de sua extensão em que seja examinado. São monofásicos. SISTEMA HETEROGÊNEO: Não apresenta as mesmas propriedades em qualquer parte de sua extensão em que sejam examinados. São bifásicos, trifásicos ou polifásicos. Também pode ser definido como uma substância pura em mudança de estado físico. FASES: São as diferentes porções homogêneas, limitadas por sua superfície de separação, que constituem um sistema heterogêneo. SUBSTÂNCIA PURA: É todo material com as seguintes características: a) Unidades estruturais (moléculas, conjuntos iônicos) quimicamente iguais entre si. b) Composição fixa, do que decorrem propriedades fixas, como densidade, ponto de fusão e de ebulição... c) A temperatura se mantém inalterada desde o início até o fim de todas as suas mudanças de estado físico. d) Podem ser representadas por uma fórmula porque contém composição definida. e) Não conserva as propriedades de seus elementos constituintes, no caso de ser substância pura composta. SUBSTÂNCIA SIMPLES: É toda substância pura formada de um único tipo de elemento químico. SUBSTÂNCIA COMPOSTA: É toda substância pura formada por mais de um tipo de elemento químico.

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1.2. ALOTROPIA É o fenômeno de um mesmo elemento químico (átomos de mesmo Z) formar duas ou mais substâncias simples diferentes. Esse fenômeno ocorre de modo mais comum com as substâncias C, O, S, P. CARBONO: A diferença entre as formas alotrópicas esta na estrutura dos átomos. Estes compostos são conhecidos como diamante, grafite e fulereno. Nestes compostos apesar de todos serem feitos por átomos de carbono exclusivamente, cada um apresenta propriedades químicas e físicas bem distintas. http://blog.espol.edu.ec/gecoello/files/2009/01/ nanotecnologia-ff.gif (acesso em 20/11/2017)

Diamante

Grafite

Fulereno

ENXOFRE: O elemento enxofre forma duas variedades alotrópicas: enxofre rômbico e enxofre monoclínico A diferença entre estas estruturas esta na arrumação das moléculas ( S8 ) no espaço, produzindo cristais diferentes. http://www.ebah.com.br/content/ABAAAf6LsAH/banco-dados-quiii-elemento-subst-ncia-mistura?part=4 (acesso em 20/11/2017)

FÓSFORO: Forma diversas variedades alotrópicas, sendo o fósforo branco e o vermelho as duas mais comuns. A diferença esta na estrutura e no número de átomos.

Fósforo branco

Fósforo vermelho

http://alunosonline.uol.com.br/quimica/alotr opia-fosforo.html(acesso em 20/11/2017)

http://alunosonline.uol.com.br/quimica/alotro pia-fosforo.html(acesso em 20/11/2017)

OXIGÊNIO: Possui duas variedades alotrópicas; uma delas mais abundante é o oxigênio comum (O2 – presente no ar atmosférico 21 % ) e outra que é ozônio (O3 – responsável pela proteção de radiações ultravioletas). https://www.sistemanovi.com.br/basenovi/image/ConteudosDisciplinas/61/185/1205/30108 5/oxigenio-ozonio.png?pfdrid_c=true (acesso em 20/11/2017)

1.3. MISTURAS É qualquer sistema formado de duas ou mais substâncias puras, denominadas componentes. Pode ser homogênea ou heterogênea, conforme apresente ou não as mesmas propriedades em qualquer parte de sua extensão em que seja examinada. Não apresentam nenhuma das características das substâncias puras. MISTURAS HOMOGÊNEAS: São as misturas que apresentam aspecto uniforme e propriedades iguais em todos seus pontos. Ex.: água + álcool. MISTURAS HETEROGÊNEAS: São as misturas que apresentam aspectos não uniformes e propriedades variáveis de um ponto a outro. Ex.: sangue, leite, água + areia. MISTURAS EUTÉTICAS: Existem misturas que, como exceção se comporta como se fossem substâncias puras no processo de fusão, isto é, a temperatura mantém-se inalterada do início ao fim da fusão. MISTURAS AZEOTRÓPICAS: Também como exceção se comporta como se fossem substâncias puras durante a ebulição, isto é, a temperatura mantém-se inalterada do início a fim da ebulição. OBS.: Não é conhecida nenhuma mistura que seja eutética e azeotrópica simultaneamente.

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[Química I] O esquema abaixo apresenta uma sinopse gráfica da classificação dos sistemas. SUBSTÂNCIA PURA

MISTURA

MISTURA EUTÉTICA

MISTURA AZEOTRÓPICA

https://pt.slideshare.net/interaquimicaquimica/mega-aulo-auditrio-pequeno-14752782 (acesso em 20/11/2017)

1.4. SEPARAÇÃO DE MISTURAS Quando se observa um sistema, a primeira análise é feita de modo macroscópico e não é muito específica. A partir de uma análise um pouco mais detalhada poderemos separar os sistemas conforme o diagrama abaixo: Conforme visto anteriormente as mistura, podem ser classificadas de modos diferentes, principalmente homogêneas e heterogêneas, pelo seu comportamento macroscópico. Sendo assim para cada um destes tipos de misturas devemos aplicar processos específicos para sua separação. Esses processos são os mais indicados e eficientes; mas é bom salientar que podem existir além destes, outros que podem também efetuar essas separações, mas com um custo mais caro e/ou complexos.

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[Química I] Aqui é apresentado de modo sistemático um resumo dos principais métodos de separação, os quais são detalhados logo mais abaixo. Cada tipo de mistura necessita um processo específico de separação e não existe um modo único também para cada sistema para separação.

DESTILAÇÃO: Processo físico que serve para separar misturas homogêneas, como as soluções de sólidos em líquidos (destilação simples) ou as soluções de dois ou mais líquidos (destilação fracionada). Neste processo a mistura é aquecida até que o líquido mais volátil evapore, passando em seguida pelo condensador, no qual retornará ao estado líquido (destilado). https://www.infoescola.com/quimica/destilacaosimples/ (acesso em 30/11/2017)

2 - LIQUEFAÇÃO FRACIONADA: Processo destinado à separação de gases, usualmente é associado a uma destilação. Nestes casos a mistura de gases é resfriada associando pressão até que todos os gases passem ao estado líquido. Após a mistura é aquecida e uma um os gases retornam ao estado gasoso, sendo removido. 3 - FILTRAÇÃO: Processo mecânico para separação de misturas heterogêneas de um sólido disperso num líquido ou gás. Neste processo utiliza-se um filtro com objetivo de reter o sólido. A qualidade do filtrado estra diretamente relacionado à qualidade do filtro, que pode ser dos mais diferentes materiais, como, papel, areia, carvão, pedras... https://www.infoescola.com/wpcontent/uploads/2012/ 05/filtracao-simples.jpg (acesso em 20/11/2017)

4 - DECANTAÇÃO: Processo utilizado para separar mistura heterogêneas de densidades diferentes. A substância mais densa tende a se depositar no fundo. O uso de sulfato de alumínio - Al2(SO4)3 - em estações de tratamento tem esta finalidade. Esse processo pode ser acelerado com o uso de uma centrifuga.

5 - CATAÇÃO: Processo de separação de sólidos com o uso de uma pinça ou as mãos. Neste processo o que ocorre é uma escolha. http://brasilescola.uol.com.br/quimica/catacaoflotacao-levigacao.htm (acesso em 20/11/2017)

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[Química I] 6 - DISSOLUÇÃO FRACIONADA: Processo que consiste no de um líquido que solubilize apenas uma fração da mistura sólida. https://www.educabras.com/enem/materia/quimica/a ulas/separacao_de_misturas (acesso em 20/11/2017)

7 - ATRAÇÃO MAGNÉTICA: Separação de mistura que contenham metais que possam ser atraídos pelo magnetismo. Obs.: Nem todos os metais podem ser atraídos pelo magnetismo. Podemos citar o alumínio, zinco, chumbo, prata e as ligas metálicas bronze e latão que fazem parte deste grupo dos não atraídos. http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Oitava_ quimica/materia13.php: (acesso em 20/11/2017)

Como a água é tratada A necessidade de tratamento e os processos exigidos deverão então ser determinados com base em inspeções sanitárias e nos resultados de análises (físicoquímicas e bacteriológicas) representativas do manancial a se utilizado como fonte de abastecimento. Para fins didáticos, esclareceremos aqui as etapas utilizadas em uma Estação de Tratamento de Água (ETA), tipo convencional, que engloba todas as fases necessárias para um tratamento completo. Dependendo da qualidade da água a ser tratada, algumas destas etapas poderão não ser necessárias para a devida potabilização da água a ser distribuída. Um tratamento convencional é composto das seguintes etapas: 1. COAGULAÇÃO E FLOCULAÇÃO: Nestas etapas, as impurezas presentes na água são agrupadas pela ação do coagulante, em partículas maiores (flocos) que possam ser removidas pelo processo de decantação. Os reagentes utilizados são denominados de coagulantes, que normalmente são o sulfato de alumínio e o cloreto férrico. Nesta etapa também poderá ser necessária à utilização de um alcalinizante (cal hidratada ou virgem) que fará a necessária correção do pH para uma atuação mais efetiva do coagulante. Na coagulação ocorre o fenômeno de agrupamento das impurezas presentes na água e na floculação, a produção efetiva de flocos. 2. DECANTAÇÃO: Os flocos formados são separados da água pela ação da gravidade em tanques normalmente de formato retangular. 3. FILTRAÇÃO: A água decantada é encaminhada às unidades filtrantes onde é efetuado o processo de filtração. Um filtro é constituído de um meio poroso granular, normalmente areia, de uma ou mais camadas, instalado sobre um sistema de drenagem, capaz de reter e remover as impurezas ainda presentes na água. 4. DESINFECÇÃO: Para efetuar a desinfecção de águas de abastecimento utiliza-se um agente físico ou químico (desinfetante), cuja finalidade é a destruição de microrganismos patogênicos que possam transmitir doenças através das mesmas. Normalmente são utilizados em abastecimento público os seguintes agentes desinfetantes, em ordem de frequência: cloro, ozona, luz ultravioleta e íons de prata. https://www.caesb.df.gov.br/como-a-agua-e-tratada.html (adaptado - acesso 05/12/2017)

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[Química I]

UNIDADE 2 CONSTITUÇÃO ATÔMICA Alguns filósofos da Grécia Antiga, já admitiam que toda e qualquer matéria seria formada por minúsculas partículas indivisíveis, que foram denominadas átomos; a palavra átomo, em grego (A = Não e TOMOS = Divisão) significa indivisível. Suas especulações levaram a pensar que, à medida que se divide algo, deve-se chegar a uma entidade tão pequena que não pudesse mais ser dividida.

2.1. EVOLUÇÃO DOS MODELOS ATÔMICOS DALTON (BOLA DE BILHAR): Somente em 1803 que o cientista inglês John Dalton, com base em inúmeras experiências, consegue provar cientificamente a ideia de átomo. Surgia então a Teoria Atômica Clássica da matéria, que considerava os átomos esféricos, maciços e indivisíveis.

http://melhorpesquisa.blogspot.com.br/2011/08/evolucaodos-modelos atomicos.html (acesso em 20/11/2017)

THOMSON (PUDIM DE PASSAS): No final do século XIX, começou a demonstrar evidências de que o átomo não era a menor partícula constituinte da matéria. Em 1897, o inglês J.J.Thomson torna pública sua demonstração de partículas negativas no átomo, a qual chamou de corpúsculos, mais tarde designados elétrons. http://radiologia.blog.br/fisica-radiologica/modeloatomico-de-thompson-conheca-a-teoria-do-atomo-dethomson (acesso em 20/11/2017)

RUTHERFORD (ÁTOMO NUCLEADO): Em 1911, Ernest Rutherford, realizou uma celebre experiência e lançou o modelo que comparava o átomo ao sistema solar. Segundo Rutherford, o átomo teria duas partes: núcleo e eletrosfera. Estas constatações são declaradas após a realização do experimento em que Esse cientista bombardeou uma fina lâmina de ouro com partícula alfa, emitidas pelo elemento radioativo polônio. As partículas alfa são positivas e possuem massa razoavelmente grande. http://alunosonline.uol.com.br/quimica/experime nto-rutherford.html (acesso em 20/11/2017)

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[Química I] Rutherford viu-se obrigado a admitir que a lâmina de ouro não fosse constituída de átomos maciços e justapostos como pensavam Dalton e Thomson. Pelo contrário, a lâmina seria formada por núcleos pequenos, densos e eletricamente positivos, dispersos em grandes espaços vazios. Em resumo, o átomo seria semelhante ao Sistema Solar: o núcleo representaria o sol e os elétrons seriam os planetas, girando em orbitas circulares e formando a chamada eletrosfera. https://pt.wikipedia.org/wiki/Experimento_de_Geiger-Marsden (acesso em 20/11/2017)

PARTÍCULA

CARGA

próton nêutron elétron

positiva neutro negativa

MASSA RELATIVA 1 1 1/1836

POSIÇÃO núcleo núcleo eletrosfera

http://manualdaquimica.uol.com.br/quimica-geral/modeloatomico-rutherford.htm (acesso em 20/11/2017)

MAXWELL: Segundo a teoria clássica de Maxwell, no estudo do eletromagnetismo, qualquer carga elétrica que sofra aceleração deve emitir energia na forma de onda eletromagnética. Então, o elétron, em movimento circular, está constantemente sujeito a aceleração centrípeta e deveria emitir energia continuamente. Perder energia significa perder velocidade, para que o equilíbrio seja mantido, seria necessária uma diminuição no raio da trajetória. Logo, o elétron teria um movimento espiralado e, num determinado momento, colidiria com o núcleo. http://player.slideplayer.com.br/20/6163142/data/images/img11.png (acesso em 20/11/2017)

BOHR (NÍVEIS DE ENERGIA): Bohr achou que todas as leis da Física Clássica, deveriam ser seguidas pelas partículas constituintes do átomo; Foi o caso do elétron girando em torno do núcleo. Os constituintes passaram a respeitar novas leis que são baseadas na mecânica quântica. Este modelo passou a ser conhecido como modelo de RUTHERFORD-BOHR, e ainda conservava a ideias de posicionamento dos elétrons, mas teve o mérito de introduzir noções de níveis de energia.

Bohr justificou o modelo baseado na teoria de Max Planck, e seus postulados podem ser reunidos da seguinte forma:

a) Enquanto um elétron estiver girando na mesma órbita, ele não emite nem absorve energia;

b) Ao saltar de uma órbita para outra, o elétron emite ou absorve uma quantidade de energia. A energia emitida ou absorvida por um elétron é sempre um fóton ou quanta. http://zeus.qui.ufmg.br/~qgeral/?p=qwyitv whn&paged=2 (acesso em 20/11/2017)

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[Química I] SOMERFELD (ORBITAS ELÍPTICAS): Outro cientista atômico interveio neste modelo, Somerfeld, criando orbitas elípticas para os elétrons. Assim o átomo passaria a contar com níveis energéticos de diferentes excentricidades.

Em decorrência de dados experimentais que demonstravam a existência de mais de uma partícula, com a mesma massa do próton, mas sem carga elétrica. A nova partícula somente foi comprovada experimentalmente por Chadwick, em 1932 que o batizou de nêutron por não possuir carga elétrica. http://quimicaifaniana.blogspot.com.br/2012/06/modeloatomico-de-sommerfeld.html (acesso em 20/11/2017)

2.2. PROPRIEDADES ATÔMICAS NÚMERO ATÔMICO (Z): É o número correspondente à carga nuclear , ou seja, é o número de prótons. O número atômico é representado pela letra Z e vem expresso na parte inferior a esquerda do símbolo do elemento químico; símbolo esse que é obtido na tabela periódica. NÚMERO DE MASSA (A): É o número correspondente à soma das partículas nucleares, ou seja, a soma dos prótons e nêutrons. O número de massa é representado pela letra “ A “ e vem expresso na parte superior esquerda do símbolo, podendo também ser representado na parte superior direita.

A=p + n

Podemos observar no cálculo da massa não é incluída a massa dos elétrons. Isso se deve ao fato de que a massa do elétron em relação à massa do próton ou do nêutron ser 1836 vezes menor.

ELEMENTO QUÍMICO: Elemento químico é o conjunto de átomos com o mesmo número atômico. Z

Obs.: Na classificação periódica dos elementos, a notação, acima indicada, não é exatamente a mencionada anteriormente, pois nas tabelas periódicas é apresentada uma legenda.

Quando nos referimos a um átomo estamos falando em uma espécie eletricamente neutra, isso significa que a quantidade de cargas positivas (prótons) deve ser igual às cargas elétricas negativas (elétrons). Quando não ocorrer essa igualdade, estamos nos referindo a um íon, ou seja, uma estrutura com diferença entre prótons e elétrons. Os íons podem ser chamados de CÁTIONS, quando ocorre a perda de elétrons e ÂNIONS, quando ganham elétrons. Essa movimentação ocorre sempre em nível eletrônico, pois, os elétrons estão na parte externa atômica, o que facilita seu ganho ou retirada. Para representar essa perda ou ganho de elétrons é X + 1 Cátion monovalente (perdeu um elétron) indicada na parte superior direita do símbolo do -3 elemento com sinal matemático a quantidade envolvida. Z Ânion trivalente (ganhou três elétrons) 4 - ISÓTOPOS: São átomos com o mesmo número de prótons (mesmo Z) e diferentes números de massa. Esses átomos são representados pelo mesmo símbolo químico e possuem o mesmo nome, sendo a única exceção o hidrogênio.

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 Hidrogênio

; 1vD 2  Deutério ou isótopo do hidrogênio

; 1 T 3  Trítio ou isótopo do hidrogênio

[QuĂmica I] Ă&#x2030; importante salientar que exceto o HidrogĂŞnio, nenhum outro isĂłtopo possui nome ou sĂmbolo diferente. Quando lemos ou escutamos a descriĂ§ĂŁo de um elemento e em seguida um nĂşmero, esse, geralmente se refere a sua massa. Podemos citar como exemplo clĂĄssico o CĂ&#x2030;SIO 137, ou seja, estamos nos referindo ao elemento CĂŠsio de nĂşmero de massa 137. Outro fator relevante ĂŠ que o nĂşmero de massa que encontramos na Tabela periĂłdica, geralmente nĂŁo ĂŠ um nĂşmero inteiro, pois estĂĄ se referindo a uma mĂŠdia das massas dos isĂłtopos presentes na natureza. Ex.: Um elemento X pode ser encontrado na natureza na forma dos isĂłtopos X com massa 34 sendo 77% da amostra e 36 com 23%. Deste modo sua massa serĂĄ de 34,46, pois teremos:

Massa =

ISĂ&#x201C;BAROS: SĂŁo ĂĄtomos de diferentes nĂşmeros de prĂłtons (elementos diferentes), mas que possuem o mesmo nĂşmero de massa (A). ISĂ&#x201C;TONOS: SĂŁo ĂĄtomos de diferentes nĂşmeros de prĂłtons (elementos diferentes) e diferentes nĂşmeros de massa, porĂŠm, com o mesmo nĂşmero de nĂŞutrons (n). O nĂşmero de nĂŞutrons pode ser obtido pela diferenĂ§a entre o valor de massa e o nĂşmero de prĂłtons. ISOELETRĂ&#x201D;NICOS: SĂŁo espĂŠcies quĂmicas que apresentam o mesmo nĂşmero de elĂŠtrons. Este fenĂ´meno pode ocorrem entre ĂĄtomos, Ăons e molĂŠculas.

(34 đ?&#x2018;Ľ 77%) + (36 đ?&#x2018;Ľ 23%) 100

K 40

20 Ca

17 Cl

A=p+n 37 = 17 + n n = 20

-1

= 34,46

A=p+n 40 = 20 + n n = 20

Ne 0

2 He

Na +1

1H 2

2.3. DISTRIBUIĂ&#x2021;Ă&#x192;O ELETRĂ&#x201D;NICA Desenvolvida por Linus Pauling, a distribuiĂ§ĂŁo dos elĂŠtrons deixa de ser por camadas e passa a baseada em subnĂveis eletrĂ´nicos; tal que os elĂŠtrons entrarĂŁo em ordem crescente de energia. Baseado nisso, Pauling idealizou um diagrama que indica a ordem de energia crescente dos subnĂveis. Para realizar a distribuiĂ§ĂŁo segundo o diagrama, devemos lembrar que cada um dos subnĂveis pode receber um nĂşmero mĂĄximo de elĂŠtrons conforme o diagrama: http://manualdaquimica.uol.com.br/quimicageral/distribuicao-eletronica.htm (acesso em 20/11/2017)

SUBNĂ?VEL NĂ&#x161;MERO MĂ XIMO DE ELĂ&#x2030;TRONS s 2 p 6 d 10 f 14

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[Química I] REGRAS PARA DISTRIBUIÇÃO DOS ELÉTRONS: 1 - Iniciando-se pelo subnível 1s (menos energético) preenchemo-lo com o número máximo de elétrons e, em seguida passamos ao subnível seguinte e assim, procedemos sucessivamente até completar o número total de elétrons do átomo. Ex. 1 : 10 Ne = 10 prótons = 10 elétrons 1 s2 2 s2 2 p6 2 - Nunca ultrapassar a quantidade máxima de elétrons por subnível. De acordo com esta regra, algumas vezes o último subnível para determinado átomo pode ser incompleto. Ex. 2: 17 Cl 17 prótons = 17 elétrons 1 s2 2 s2 2 p6 3 s2 3 p5 3 - Interpretar a notação: 3 p 5 Nível = 3 Subnível = p No de elétrons no subnível = 5 Quando houver a distribuição para íons, devemos considerar que os elétrons ganhos ou perdidos devem ser da última camada e NÃO do último subnível; Ex.3:

Fe +2 Fe 0 = 1 s2 2 s2 2 p6 3 s2 3 p6 4 s2 3 d 6  (átomo 26 prótons = 26 elétrons) ÍON Fe + 2 = 1 s2 2 s2 2 p6 3 s2 3 p6 4 s0 3 d 6  (íon 26 prótons = 24 elétrons)

4 – Não confundir camada com subnível: 1º NÍVEL: 2 e- 1 s2 2º NÍVEL: 8 e- 2 s2 2 p6 3º NÍVEL: 14 e- 3 s2 3 p6 3 d6 O ferro possui seu elétrons distribuídos em 4 níveis ou camada, que são 4º NÍVEL: 2 e- 4 s2 descritos ao lado com cada um dos respectivos subníveis. Ex. 4: Fe 0  1 s2 2 s2 2 p6 3 s2 3 p6 4 s2 3 d 6

Fogos de artifício e cores LUMINESCÊNCIA é a luz produzida a partir emissão de energia, na forma de luz, por um elétron excitado, que volta para o nível de energia menos energético de um átomo. Este fenômeno, a luminescência, pode ser explicado da seguinte forma: 1) Um átomo, de um elemento químico qualquer, possui elétrons em níveis de energia. Ao receber energia, estes elétrons são excitados, ou seja, são promovidos a níveis de energia mais elevados. A quantidade de energia absorvida por um elétron é quantizada, ou melhor, é sempre em quantidades precisas, não podendo ser acumulada. 2) O elétron excitado tem a tendência de voltar para o nível menos energético, pois é mais estável. Quando ocorre esta passagem, do nível mais energético para o menos, ocorre também à liberação da energia absorvida, só que agora, na forma de um fóton, ou seja, na forma de luz. A luminescência é uma característica de cada elemento químico, ou seja, átomos de sódio quando aquecidos, emitem luz amarela, pela luminescência. Já os átomos de estrôncio e lítio produzem luz vermelha. Os de bário produzem luz verde e assim por diante. Os fogos de artifício utilizam deste fenômeno e desta variedade, uma vez que há fogos das mais diversas cores. No entanto, nos fogos de artifício são utilizados sais destes elementos químicos, pois o elemento puro é muitas vezes reativo. https://quiprocura.net/w/portfolio-item/fogos-de-artificio-a-quimica-das-cores-ou-as-cores-da-quimica/(acesso 05/12/2017)

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[Química I]

UNIDADE 3 TABELA PERIÓDICA O trabalho mais meticuloso foi feito por Mendeleev, em 1869, quando ele ordenou cerca de 60 elementos químicos conhecidos em sua época em 12 linhas horizontais, em ordem de massas atômicas crescentes e tomando o cuidado, em colocar na mesma vertical s elementos de propriedades semelhantes. Surgiu, então, a tabela conhecida como Tabela de Mendeleev. Esta tabela de Mendeleev deu origem a atual, que se baseia em uma Lei Periódica de MOSELEY que descreveu: ”Os elementos são organizados em ordem crescente de número atômico e suas propriedades decorrem deste”.

https://www.tabelaperiodica.org/imprimir/ (acesso em 20/11/2017)

3.1. DIVISÕES DA TABELA PERIÓDICA PERÍODOS: As sete linhas horizontais que aparecem na tabela são denominadas períodos. Cada período corresponde a uma camada eletrônica, ou seja, elementos do primeiro período ocupam uma camada eletrônica, da segunda dois e assim sucessivamente.

Entre outras observações temos:

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1o período 2o período 3o período 4o período 5o período 6o período 7o período

tem 2 elementos 8 elementos 8 elementos tem 18 elementos tem 18 elementos tem 32 elementos tem 32 elementos

H e He Li ao Ne Na ao Ar K ao Kr Rb ao Xe Cs ao Rn Fr ao 118

[Química I] a) No 6o período, a terceira “casinha” encerra 15 elementos (do lantânio ao lutécio) que, por comodidade, estão indicados na linha abaixo da tabela; começando com o lantânio, esses elementos formam a Série dos Lantanídios;

b) Analogamente, no 7o período, a terceira “casinha” também encerra 15 elementos químicos (do actínio até o laurêncio), que estão indicados na segunda linha abaixo da tabela. Começando com o actínio, eles formam a Série dos Actinídeos. Devemos ainda analisar que todos os elementos situados após o urânio (92) não existem na natureza, devendo, pois, ser preparados artificialmente. Eles são denominados Elementos Transurânicos. Além desses, são também artificiais os elementos Tecnécio-43, Promécio-61, astato-85, Frâncio-87. COLUNAS, GRUPOS OU FAMÍLIAS: As dezoito linhas verticais que aparecem na tabela são denominadas colunas, grupos ou famílias de elementos. Devemos assinalar que algumas famílias têm nomes especiais a saber: Número da coluna 1 A ou 1 2 A ou 2 6 A ou 16 7 A ou 17 zero, 8 A ou 18

Elementos Li, Na, K, Rb, Cs, Fr Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra O, S, Se, Te, Po F, Cl, Br, I, At He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn

Nome da família Metais alcalinos Metais alcalinos terrosos Calcogênios Halogênios Gases nobres

É importante ainda saber:

a) O hidrogênio (H), embora apareça na família 1 A ou 1, não é um metal alcalino. Pelo contrário, o hidrogênio é tão diferente dos outros elementos químicos que algumas classificações preferem colocá-lo fora da tabela.

b) As colunas A são as mais importantes da tabela. Seus elementos são denominados elementos típicos, característicos ou representativos da Classificação periódica. Em cada coluna A, a semelhança de propriedades químicas entre os elementos é máxima.

c) Os elementos das famílias 3B (3), 4B (4), 5B (5), 6B (6), 7B (7), 8B, 1B (11) e 2B (12) constituem os elementos de transição. Note que, em particular, a coluna 8 B é tripla ( 8, 9 e 10).

d) Outra separação que podemos notar na Classificação periódica é a que divide os elementos em metais, não metais, gases nobres.

3.2. PROPRIEDADES PERIÓDICAS De um modo geral, muitas propriedades dos elementos químicos variam periodicamente com o aumento de seus números atômicos, atingindo valores máximos e mínimos em colunas bem definidas da Classificação Periódica, sendo então chamadas de propriedades periódicas. Como exemplo, podemos citar a densidade absoluta, volume atômico, as temperaturas de fusão e ebulição, etc.

[14]

[QuĂmica I] ELETRONEGATIVIDADE (OU CARĂ TER NĂ&#x192;O METĂ LICO): Ă&#x2030; a tendĂŞncia que determinados ĂĄtomos possuem de aceitar elĂŠtrons, transformando-se em Ă˘nions. Seu crescimento se dĂĄ da direita para a esquerda e de baixo para cima, ou seja, na regiĂŁo onde estĂŁo os nĂŁo metais. ELETROPOSITIVIDADE (OU CARĂ TER METĂ LICO): Ă&#x2030; a tendĂŞncia que determinados ĂĄtomos possuem de perder elĂŠtrons de camada de valĂŞncia, adquirindo carga positiva e transformando-se em cĂĄtions. OBS.: Deve-se tomar cuidado com estas propriedades, pois essas nĂŁo incluem os gases nobres. ENERGIA DE IONIZAĂ&#x2021;Ă&#x192;O OU POTENCIAL DE IONIZAĂ&#x2021;Ă&#x192;O: Ă&#x2030; a energia necessĂĄria para retirar um elĂŠtron de um ĂĄtomo no estado gasoso, para formar um Ăon (cĂĄtion) no estado gasoso. Na prĂĄtica, o mais importante a ser considerado ĂŠ o 10 potencial de ionizaĂ§ĂŁo, isto ĂŠ, a energia necessĂĄria para arrancar o primeiro elĂŠtron da camada mais externa do ĂĄtomo. Todo cĂĄtion ĂŠ menor que o ĂĄtomo neutro correspondente porque aumenta a forĂ§a de atraĂ§ĂŁo sobre os elĂŠtrons restantes. Assim a energia para retirar o segundo elĂŠtron serĂĄ maior do que para retirar o primeiro. O Ăşltimo potencial sempre serĂĄ o maior. RAIO ATĂ&#x201D;MICO: Ă&#x2030; a metade da distĂ˘ncia intermolecular mĂnima que dois ĂĄtomos desse elemento podem apresentar, sem estarem quimicamente ligados, ou seja, a distĂ˘ncia que existe entre o nĂşcleo e a camada eletrĂ´nica mais externa.

DENSIDADE ABSOLUTA (D): Densidade ĂŠ a relaĂ§ĂŁo entre a massa e o volume de uma amostra, Essa propriedade pode ser assim definida: d=

đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018; đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x17D;=đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018; đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2019; đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x161; đ?&#x2018;&#x201C;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x161;Ăđ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x17D; đ?&#x2018;Łđ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2019;=đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x;Ăđ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x153;

VOLUME ATĂ&#x201D;MICO: Ă&#x2030; o volume ocupado por um ĂĄtomograma de um elemento (6,02.1023 ĂĄtomos), considerando o estado sĂłlido.

[15]

[Química I]

UNIDADE 4 LIGAÇÕES QUÍMICAS A grande diversidade de substâncias que existem na natureza deve-se à capacidade dos átomos de um mesmo elemento ou de elementos diferentes se combinarem entre si. Poucos elementos como os da família dos gases nobres aparecem na forma de átomos isolados. Os demais elementos precisam realizar ligações químicas e atingir a estabilidade eletrônica que só os gases nobres possuem. Essa característica de ficar eletronicamente igual aos gases nobres gerou a TEORIA DO OCTETO¸ que é o modelo mais usado para explicar porque os átomos formam determinados compostos e em determinadas proporções As ligações químicas são decorrentes de dois fatores importantes: a) a força de atração eletrostática que existe entre cargas elétricas com sinais opostos; b) a tendência que os elétrons apresentam de formar pares. TEORIA DO OCTETO: Os átomos realizam quantas ligações forem necessárias para adquirirem 8 elétrons na última camada, ou 2 (ficando então igual ao Hélio), o que equivale à distribuição da última camada de um gás nobre.

4.1. LIGAÇÕES METÁLICAS Ocorre entre metais (Ligação muito forte). A ligação ocorre por aproximação de orbitais. Os cátions positivos são formados pela perda de elétrons pelo metal que ficam alinhados formando um retículo cristalino enquanto que os elétrons perdidos pelos metais ficam sobre esse retículo formando uma “nuvem de elétrons” ou “mar de elétrons”, não obedecendo assim a Regra do Octeto.

http://www.etelg.com.br/downloads/eletronica/curs os/Aulas/condut8.gif (acesso em 20/11/2017)

FORMAÇÃO DE LIGAS METÁLICAS As ligas metálicas são materiais com propriedades metálicas que contém dois ou mais elementos sendo que pelo menos um deles é metal.

[16]

TIPO DE LIGAS Aço Bronze Aço inox Latão Ouro de joalheria

CONSTITUIÇÃO Fe e C Cu e Sn Fe, C, Cr e Ni Cu e Zn Au, Ag e Cu

[Química I] CARACTERÍSTICAS DOS METAIS: · Apresentam altos pontos de fusão e ebulição; · São sempre sólidos com exceção do mercúrio (Hg) que é líquido; · Tem cor prateada, à exceção do cobre que é avermelhado e do ouro que é dourado; · São bons condutores de calor e de eletricidade, tanto quando se apresentam no estado sólido como quando fundidos (líquidos), devido à existência de elétrons livres; · A força de atração entre os elétrons livres e os cátions determina a forma rígida e cristalina dos metais. ( no Hg estas forças são fracas, por isso ele se apresenta no estado líquido a temperatura ambiente); · São maleáveis (capacidade de fazer lâminas) e dúcteis (capacidade de fazer fios).

4.2. LIGAÇÕES IÔNICAS OU ELETROVALENTES É a única ligação em que ocorre com transferência definitiva de elétrons (LIGAÇÃO FORTE). Essa ligação ocorre pela atração elétrica entre íons positivos e negativos tendo por base a acentuada diferença de eletronegatividade entre os participantes, com a formação de um COMPOSTO IÔNICO. Matematicamente para que uma ligação seja considerada iônica deve apresentar um momento dipolar (µ→ ) ou diferença de eletronegatividade maior ou igual a 1,7 elétron volts. NÃO METAIS OU HIDROGÊNIO

ELEMENTOS ENVOLVIDOS

METAIS

TENDÊNCIA DO ELEMENTO

Ceder 1 a 3 elétrons da camada de valência Formar cátions (+) eletropositivos

CARACTERÍSTICA

Receber elétrons na camada de valência Formar ânions ( - ) eletronegativos

CARACTERÍSTICAS DOS COMPOSTOS IÔNICOS: · São sempre sólidos nas condições ambientes (250C e 1 atm.); · Possuem altos pontos de fusão e ebulição; · São duros (resistência que um material oferece a ser riscado por outro material) e quebradiços (baixa tenacidade- resistência que o material oferece ao choque mecânico); · Em nível microscópico a atração entre os íons acaba produzindo aglomerados com formas geométricas bem definidas, denominados de retículo cristalino.

https://upload.wikimedia.org/wikipediac ommons/d/de/Nacl-structure.jpg (acesso em 20/11/2017)

· São solúveis em água (seu melhor solvente); · São bons condutores de corrente elétrica quando fundidos (líquidos) ou dissolvidos em água devido à existência de íons livres com liberdade de movimento, que podem ser atraídos pelos eletrodos, fechando um circuito elétrico. https://quimicacurso.files.wordpress.com/2015/01/imagem 3.png?w=300&h=151 (acesso em 20/11/2017)

[17]

[Química I]

4.3. LIGAÇÃO COVALENTE OU MOLECULAR Ocorre entre átomos com tendência a receber elétrons (LIGAÇÃO FRACA), ou seja, átomos de elevada eletronegatividade. No entanto como não é possível que todos os átomos recebam elétrons se ninguém perder, os átomos envolvidos na ligação apenas compartilham um ou mais pares de elétrons da camada de valência, sem “perdê-los” ou “ganhá-los” definitivamente.

http://www.biologianet.com/upload/conteudo/images/2014/ 11/ligacoes-covalentes-exemplos.jpg (acesso em 22/11/2017)

FÓRMULAS QUÍMICAS: é a representação CARACTERÍSTICAS DOS COMPOSTOS MOLECULARES do número e dos tipos de átomos que formam uma molécula. · São chamados de moléculas e possuem geometria própria; · Podem ser sólidos, líquidos ou gasosos dependendo da massa e da interação molecular; · Possuem ponto de fusão e ebulição inferiores aos compostos iônicos; · São maus condutores de corrente elétrica com exceção dos ácidos dissolvidos em água; · Algumas moléculas não obedecem à regra do octeto (BeF2, BF3, AlCl3, PC5, SF6, XeF2, XeF4)];

http://www.biologianet.com/upload/conteudo/im ages/2014/11/formulas-moleculares.jpg (acesso em 22/11/201).

· Podem ser solúveis ou insolúveis em água dependendo da polaridade da molécula. (água é polar só dissolvem que é polar).

RASCUNHO

[18]

[Química I]

4.4. LIGAÇÃO DATIVA É um tipo de ligação que ocorre quando um dos átomos envolvidos já atingiu a estabilidade, com oito elétrons na camada de valência, e o outro átomo participante necessita ainda de dois elétrons para completar sua camada de valência. O átomo que já atingiu a estabilidade por meio de ligações anteriores compartilha um par de elétrons com outro a átomo ainda instável. Neste tipo de ligação podemos dizer que houve um empréstimo de pares de elétrons. Esse tipo de ligação só pode ocorre após o átomo que irá doar o par de elétrons esteja estável, ou seja, já estiver com seu octeto completo.

http://4.bp.blogspot.com/inWPWHsZmKw/TZuokjHDSEI/AAAAAAA AAag/zrByLGDFspw/s1600/imagem3.JPG / (acesso 27/11/2017)

https://www.resumoescolar.com.br/quimica/ligacao -covalente-dativa/ (acesso 27/11/2017)

Quando for necessário classificar um composto é importante salientar que compostos pare receber a denominação de molecular devem apresentar EXCLUSIVAMENTE ligações covalente; caso houver a presença de, pelo menos, uma ligação iônica, este já será considerado um composto iônico e assume as propriedades da ligação iônica.

RESUMINDO AS LIGAÇÕES LIGAÇÃO ELEMENTOS ENVOLVIDOS PARTÍCULAS ENVOLVIDAS RELAÇÃO COM O ELÉTRON ELETRONEGATIVIDADE DOS PARTICIPANTES CONDUTIBILIDADE ELÉTRICA ESTADO FÍSICO

METÁLICA Metal + Metal Átomos, cátions e elétrons

IÔNICA Metal + Não metal Íons (cátions-ânions)

COVALENTE APOLAR Não metal Não metal + Hidrogênio

COVALENTE POLAR Não metal Não metal + Hidrogênio

Moléculas

Permutação

Transferência

Compartilhamento

Próximas ou iguais e baixa

Muito diferentes

Iguais e altas

Próximas e altas

Sólidos e líquidos

Puros fundidos ou em solução aquosa

Não conduzem

Sólidos (exceto Hg)

Sólidos

Líquidos e gases

Somente ácidos e amônia em solução aquosa Sólidos, líquidos e gases

4.5. GEOMETRIA MOLECULAR É a parte da química que descreve com os átomos se distribuem no espaço para organizar as moléculas. Podemos pensar que os átomos tendam serem distribuídos de modo planar, desde que o ângulo entre os ligantes sejam iguais. É importante salientar que o modelo de TEORIA REPULSÃO DE PARES DE ELÉTRONS, considera que “os elétrons não ligantes também ocupam lugar no espaço”. Deste modo quando houver sobra de elétrons no elemento central, estes elétrons forçam as ligações para baixo; desta maneira estruturas com sobra de elétrons no elemento central não serão planares, mas sim espaciais.

[19]

[Química I]

PRINCIPAIS GEOMETRIAS MOLECULARES NÚMERO DE ÁTOMOS

GEOMETRIA

2 ÁTOMOS

LINEAR

3 ÁTOMOS

LINEAR

MODELO

3 ÁTOMOS Sobram elétrons no átomo central

ANGULAR

LIGAÇÕES NORMAIS

LIGAÇÕES DATIVAS

DEVE FAZER

PODE FAZER

7 A / 17

6 A / 16

5 A / 15

4 A / 14

x x

CUIDADO: 4 ÁTOMOS

*Ligações polares ocorrem com átomos diferentes; ligações apolares ocorrem com átomos iguais.

TRIGONAL PLANA

4 ÁTOMOS Sobram elétrons no átomo central

TRIGONAL PIRAMIDAL

5 ÁTOMOS

TETRAÉDRICA

* Moléculas polares ocorrem quando temos átomos que apresentem cargas elétricas diferentes; moléculas apolares ocorrem quando temos átomos de cargas iguais.

4.6. FORÇAS INTERMOLECULARES Forças intermoleculares são as atrações que ocorrem entre moléculas, ou seja, ocorrem apenas em compostos covalentes. Como já vimos os compostos moleculares podem se apresentar nos três estados físicos o que nos leva a crer que existe uma diferença de intensidade das interações entre as moléculas. Quanto maior for à intensidade das forças intermoleculares, maior será a energia necessária para provocar mudança de estado e consequentemente, maiores serão os ponto de fusão e ebulição dos compostos moleculares. Durante uma mudança de estado ocorre apenas afastamento das moléculas, ou seja, somente as forças intermoleculares são rompidas. FORÇAS DIPOLO INDUZIDO-DIPOLO INDUZIDO (FORÇAS DE LONDON, FORÇAS DE VAN DER WAALS OU DIPOLO INSTANTÂNEO): Estas ocorrem em todos os tipos de moléculas, mas são as únicas que acontecem entre as moléculas apolares e entre os gases nobres. São forças consideradas FRACAS e isso caracteriza baixos PE e PF. A figura mostra a formação de dipolos temporários ao ocorrer à aproximação de dois átomos, os quais apresentavam, inicialmente, uma distribuição uniforme dos elétrons.

[20]

http://brasilescola.uol.com.br/upload/conteudo/imag es/dipolo%20induzido%20dipolo%20induzido.jpg(aces so em 22/11/2017)

[Química I] FORÇAS DIPOLO PERMANENTE - DIPOLO PERMANENTE (OU DIPOLODIPOLO): Esse tipo de força intermolecular é característico de moléculas polares. Essas interações são mais acentuas que as de dipolo instantâneo e menores que a das pontes de hidrogênio. Esse tipo de interação é o mesmo que ocorre entre os íons Na+ e Clno retículo do NaCl ( ligação iônica), porém com menor intensidade. http://alunosonline.uol.com.br/upload/conteudo/images/exemplo%20de%2 0forca%20intermolecular%20dipolo%20dipolo.jpg(acesso em 22/11/2017)

PONTES DE HIDROGÊNIO: por ser muito intensa é um exemplo extremo da interação dipolo-dipolo e ocorrem mais comumente em moléculas que apresentam átomos de hidrogênio ligados a átomos de flúor, oxigênio e nitrogênio, os quais são altamente eletronegativos originando dipolos muito acentuados. Considerando essa grande diferença entre as eletronegatividades, teremos uma atração muito intensa entre as moléculas, o que confere os maiores pontos de fusão/ebulição entre os covalentes.

F H

O N

Ao determinarmos o ponto de fusão e ebulição estes fatores são determinantes: * TIPO DE FORÇA INTERMOLECULAR * TAMANHO DAS MOLÉCULAS Quanto maior o tamanho da molécula maior seu PE em moléculas com o mesmo tipo de interação intermolecular. Esse fator é muito utilizado quando comparamos pontos de fusão e ebulição em compostos orgânicos. * TIPO DE MOLÉCULA Quando nos referimos a compostos orgânicos, deve-se tomar cuidado com o tipo de molécula com que se analisa, pois cadeias normais tem maior contato entre os átomos que as cadeias ramificadas, deste modo, quanto menor o número de ramificações maiores pontos de fusão e ebulição.

4.7. POLARIDADE E SOLUBILIDADE Quando ocorre a formação de um composto covalente, temos um par de elétrons que fica compartilhado entre os átomos em questão. Deste modo se os átomos envolvidos possuírem a mesma eletronegatividade este par de elétrons ficará equidistante, gerando uma ligação apolar; mas se um dos átomos for mais eletronegativo que o outro terá a formação de uma ligação polar. Ex.: CO2 – ligação polar, molécula apolar H2O – ligação polar, molécula polar Hidrocarbonetos – apolar Etanol – polar

SUBSTÂNCIAS POLARES TENDEM A SE DISSOLVER EM SOLVENTES POLARES; SUBSTÂNCIAS APOLARES TENDEM A SE DISSOLVER EM SOLVENTES APOLARES. [21]

[Química I]

UNIDADE 5 NÚMERO DE OXIDAÇÃO Na classificação das reações químicas, os termos oxidação e redução abrangem um amplo e diversificado conjunto de processos. Muitas reações de oxirredução (REDOX) são comuns na vida diária e nas funções vitais básicas, como o fogo, a ferrugem, o apodrecimento das frutas, a respiração e a fotossíntese. Esses processos ocorrem através de uma variação de NOX, ou seja, através de um processo de ganho ou perda de elétrons. NÚMERO DE OXIDAÇÃO: Para explicar teoricamente os mecanismos internos de uma reação do tipo redox é preciso recorrer ao conceito de número de oxidação, determinado pela valência do elemento (número de ligações que um átomo do elemento pode fazer), e por um conjunto de regras deduzidas empiricamente:

5.1. REGRAS PARA DETERMINAÇÃO DO NOX 1 - A soma do NOX dos átomos em uma molécula é igual à zero. 2 – O NOX dos metais Alcalinos (1 A ou 1) é +1 e dos metais Alcalinos Terrosos (2 A ou 2) é +2. 3 - O NOX do oxigênio é -2 nos casos normais; menos nos peróxidos (O2 -2 + 1(1A)/2(2A) onde é -1 e nos superóxidos (O4 -2 + 1(1A)/2(2A)) onde é -1/2; 4 - O NOX do hidrogênio é + 1; menos nos hidretos metálicos1(1A) + H onde é - 1; 5 - O NOX dos calcogênios (16/6 A) é -2 e dos Halogênios (l7/7 A) é -1; OBS.: Somente quando esses elementos forem representados a direita da fórmula. 6 - O NOX de uma substância pura é sempre zero; 7 - O NOX de um íon é igual a sua carga. H Cl =0 +1 H2 O +2 -2 =0

 H Cl  H Cl +1 =0 +1 -1 =0

Ca F2 +2

-1  Ca F2  Ca F2 =0 +2 -2 =0 +2 - 2 =0

+1 +1 -1 -1 -1  Na2 O2  Mn Br2  Mn Br2 Na2 O2 +2 -2 =0 +2 -2 =0 - 2 =0 +2 - 2 =0

-2  K Cl O2  K Cl O2 K Cl O2 +1 =0 +1 -4 =0 +1 +3 -4 =0

Ca N2 O6

Br2 0 =0

Ca (N O3) 2

-2 -2 +5  Ca N2 O6  Ca N2  O6 Ca N2 O6 +2 -12 =0 +2 +10 -12 =0 +2 +10 -12 =0

[22]

[Química I]

5.2. AJUSTE DE EQUAÇÕES POR REDOX São chamadas reações de óxido-redução, aquelas nas quais há transferência de elétrons. Por causa dessa transferência de elétrons, há variação do número de oxidação. Em toda reação de óxido-redução acontecem simultaneamente dois processos: oxidação e redução. Oxidação é o processo químico em que uma substância perde elétrons, partículas elementares de sinal elétrico negativo. O mecanismo inverso, a redução, consiste no ganho de elétrons por um átomo, que os incorpora a sua estrutura interna. Tais processos são simultâneos. Na reação resultante, chamada oxirredução ou redox, uma substância redutora cede alguns de seus elétrons e, consequentemente, se oxida, enquanto outra, oxidante, retém essas partículas e sofre assim um processo de redução. Ainda que os termos oxidação e redução se apliquem às moléculas em seu conjunto, é apenas um dos átomos integrantes dessas moléculas que se reduz ou se oxida. 1 - OXIDAÇÃO: É a perda de elétrons por um átomo, seu NOX aumenta. É o agente redutor 2 - REDUÇÃO: É o ganho de elétrons por um átomo, seu NOX diminui. É o agente oxidante Podemos definir ainda: 3 - AGENTE OXIDANTE OU OXIDANTE: É a substância que possui o elemento que sofreu redução. 4 - AGENTE REDUTOR OU REDUTOR: É a substância que possui o elemento que sofreu oxidação. 5 - OXIDANTES E REDUTORES: Os mais fortes agentes redutores são os metais altamente eletropositivos, como o sódio, que facilmente reduz os compostos de metais nobres e também libera o hidrogênio da água. Entre os oxidantes mais fortes, podem-se citar o flúor e o ozônio. O caráter oxidante e redutor de uma substância depende dos outros compostos que participam da reação, e das condições tais como, da acidez e alcalinidade do meio em que elas ocorrem. Entre as reações tipo redox, mais conhecidas temos, as reações bioquímicas e inclui-se a corrosão, que tem grande importância industrial. As leis gerais da química estabelecem que uma reação química é a redistribuição das ligações entre os elementos reagentes e que, quando não há processos de ruptura ou variação nos núcleos atômicos, conserva-se, ao longo de toda a reação, a massa global desses reagentes. Desse modo, o número de átomos iniciais de cada reagente se mantém quando a reação atinge o equilíbrio. Em cada processo desse tipo, existe uma relação de proporção fixa e única entre as moléculas.

5.3. REGRAS PARA AJUSTE DE COEFICIENTES O acerto de coeficientes por óxido-redução baseia-se no fato de que o número de elétrons ganhos pelo oxidante deve ser igual ao número de elétrons perdidos pelo redutor. Na prática, devemos seguir a sequência abaixo:

a) Determinar o NOX de todos os elementos; +1 +7 -2 K Mn O4 + +1 +7 -8 =0

+1 -1 +2 -1 +1 -1 +1 -2 0  Mn Cl2 H Cl + K Cl + H2 O + Cl2 +1 -1 =0 +2 -2 =0 +1 -1 =0 +1 -2 =0 0 =0

[23]

[Química I] b) Encontrar a os elementos que apresentam variação de NOX; +1 +7 -2 K Mn O4 +

+1 -1 H Cl

+2 -1  Mn Cl2

+1 -1 + K Cl

∆=5

+1 -2 + H2 O

0 + Cl2

∆=1

c) Multiplicar a variação do NOX pela maior atomicidade; K Mn1 O4 +

H Cl1

 Mn1 Cl2

∆ = 5. 1 =5

+ K Cl

+ H2 O

+ Cl2

∆ = 1. 2 = 2

d) Estabelecer os coeficientes (variação de um é o coeficiente do outro). Estes coeficientes devem ser aplicados ambos do mesmo lado da reação e onde houver as maiores atomicidades (neste caso lado dos produtos); KMnO4 + HCl  2 MnCl2 + KCl + H2O + 5 Cl2

e) Os coeficientes dos demais elementos se dão por tentativas. Iniciar o processo preferencialmente pelos elementos que variaram NOX ou que são apresentados poucas vezes e já possuem coeficientes; 2

KMnO4 + HCl 

2 MnCl2

+ KCl

+ H2O +

5 Cl2

KMnO4 + HCl  2 MnCl2 + 2 KCl

+ H2O +

5 Cl2

Obs. Não foi utilizado o cloro como segundo elemento para ajuste, pois este aparece em vários compostos.

2 MnCl2

KMnO4 + HCl 

KMnO4 + 16 HCl 

+ 2 KCl

2 MnCl2

+ 2 KCl

+ 8 H2O +

5 Cl2

+ 8 H2O +

5 Cl2

Os coeficientes que ajustam a equação acima são respectivamente 2; 16; 2; 2; 8 e 5.

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 1.

Considerando as equações abaixo, determine os coeficientes que ajustam as mesmas:

A  SnCl2 +

K2Cr2O7 +

HCl 

KCl + CrCl3 + SnCl4 +

[24]

H 2O

[Química I] B  H2C2O4 +

C  NO2 +

D  MnO4- +

KMnO4 +

KOH 

Fe+2 +

H2SO4 

CO2 +

MnSO4 +

KHSO4 +

H2O

KNO2 + KNO3 + H2O

H+ 

Mn+2 +

Fe+3 +

Gabarito dos exercícios de fixação: A. 3; 1; 14; 2; 2; 3; 7 B. 5; 2; 4; 10; 2; 2; 8

H2O

C. 2; 2; 1; 1; 1

D. 1; 5; 8; 1; 5; 4

Reação REDOX no cotidiano As reações de oxirredução são aquelas que ocorrem com troca de elétrons entre as espécies químicas envolvidas. Essas reações são muito importantes porque muitas delas estão envolvidas em processos essenciais para a manutenção da vida, desenvolvimento tecnológico e fabricação de produtos que auxiliam o nosso bemestar. FOTOSSÍNTESE: realizada pelas plantas, algas e algumas espécies de bactérias, na fotossíntese, a água e o gás carbônico reagem na presença de luz para a produção de moléculas orgânicas um exemplo de molécula orgânica produzida é a glicose (C6H12O6). METABOLISMO DA GLICOSE: Trata-se, basicamente do processo inverso da fotossíntese, pois a glicose que ingerimos reage com o oxigênio par formar gás carbônico e água. O carbono sofre oxidação e oxigênio sofre redução. PRODUÇÃO DE FERRO: O principal método de obtenção do ferro é a partir da hematita (Fe2O3), que reage em altos-fornos com o monóxido de carbono e origina óxido de ferro II (FeO) e dióxido de carbono. FORMAÇÃO DA FERRUGEM: ocorre por meio de várias reações complexas de oxirredução. Basicamente, tudo começa com a oxidação do ferro metálico quando exposto ao ar úmido (oxigênio (O2) e água (H2O)). PILHAS E BATERIAS: trata-se de dispositivos que transformam energia química em energia elétrica de modo espontâneo. Seu funcionamento baseia-se na transferência de elétrons de um metal que tem tendência de ceder elétrons para um que tem tendência de ganhar elétrons, ou seja, ocorrem reações de oxido redução. Essa transferência é feita por meio de um fio condutor. REVELAÇÃO FOTOGRÁFICA: Nas antigas revelações fotográficas em preto e branco, costumava-se utilizar um filme que era constituído de uma lâmina plástica recoberta por cloreto de prata ou brometo de prata. Os íons prata expostos à luz reagem com um agente redutor, como é o caso da hidroquinona que forma a prata metálica. ALVEJANTES: Os alvejantes mais usados são constituídos de cloro (Cl2), hipocloritos (ClO-) e peróxido de hidrogênio (H2O2). Todas essas substâncias atuam como agentes oxidantes. As cores são vistas por meio do movimento dos elétrons, que saltam entre as camadas de energia nos átomos. Assim, os alvejantes, por meio da oxidação, retiram esses elétrons, e a cor do tecido “desaparece”. http://alunosonline.uol.com.br/quimica/.html – (adaptado- acesso 05/12/2017)

[25]

[Química I]

UNIDADE 6 FUNÇÕES INORGÂNICAS As substâncias químicas podem ser agrupadas em conjuntos chamados de funções químicas, que reúnem substâncias com propriedades químicas semelhantes. As substâncias minerais podem ser agrupadas em quatro funções: ácidos, bases, sais e óxidos.

6.1. CONCEITOS DE ÁCIDOS E BASES 1 – ARRHENIUS: Teoria clássica; ÁCIDOS: Substância que em meio aquoso produz o íon H3O+.

HF + H2O  H3O+ + F –

BASES: Substância que em meio aquoso produz OH-.

LiOH + H2O  Li+ + OH -

2 – BRONSTED - LOWRY: Teoria do par conjugado; ÁCIDOS: Substâncias que doam prótons H+. BASES: Substâncias que recebem próton H+.

H –OH Ácido

CH3 – NH2  [CH3 – NH3]+OHBase

3 - LEWIS: Teoria dos pares de elétrons por ligação dativa; ÁCIDOS: Substância que recebe pares de elétrons. BASES: Substância de doa pares de elétrons.

6.2. ÁCIDOS Ácidos segundo Arrhenius, é toda substância molecular ou iônica que em soluço aquosa desprende como único cátion o íon hidrogênio (H+) ou o íon hidrônio ou hidroxônio (H3O+). O processo pelo qual ocorre a “retirada” dos hidrogênios ionizáveis recebe o nome de ionização e pode ser representado conforme equações abaixo: HNO2 + H2O  H+ + NO2 – HNO2 + H2O  H3O+ + NO2 –

[26]

[QuĂmica I]

6.3. CLASSIFICAĂ&#x2021;Ă&#x192;O E NOMENCLATURA DOS Ă CIDOS Existem vĂĄrios critĂŠrios para classificaĂ§ĂŁo de ĂĄcidos, sendo que os principais sĂŁo: presenĂ§a de oxigĂŞnio, nĂşmero de hidrogĂŞnios ionizĂĄveis, forĂ§a. 1 - DE ACORDO COM A PRESENĂ&#x2021;A OU NĂ&#x192;O DE OXIGĂ&#x160;NIO NA MOLĂ&#x2030;CULA HidrĂĄcidos: SĂŁo os ĂĄcidos que nĂŁo apresentam oxigĂŞnio em sua estrutura. Ex.: HCl, HBr, H2S, HCN... OxiĂĄcidos: SĂŁo os ĂĄcidos que possuem oxigĂŞnio em sua estrutura. Ex.: HClO3, H2SO4, H3PO4... 2 â&#x20AC;&#x201C; DE ACORDO COM O NĂ&#x161;MERO DE HIDROGĂ&#x160;NIOS IONIZĂ VEIS MonoĂĄcidos ou monoprĂłticos: SĂŁo ĂĄcidos que, em ĂĄgua, liberam apenas um Ăon hidrogĂŞnio. Ex.: HNO3, HCl, H3PO2... DiĂĄcidos ou diprĂłtiocos: SĂŁo os que liberam dois hidrogĂŞnios em ĂĄgua. Ex.: H2SO4, H2S, H3PO3.... TriĂĄcidos ou triprĂłticos: SĂŁo ĂĄcidos que ionizam em ĂĄgua, liberando trĂŞs Ăons hidrogĂŞnio. Ex.: H3BO3, H3PO4.... 3 â&#x20AC;&#x201C; DE ACORDO COM O GRAU DE IONIZAĂ&#x2021;Ă&#x192;O ForĂ§a: A forĂ§a de um ĂĄcido estĂĄ relacionada com seu grau de ionizaĂ§ĂŁo (ď Ą). O grau de ionizaĂ§ĂŁo pode ser definido como a relaĂ§ĂŁo entre o nĂşmero de molĂŠculas ionizĂĄveis e o nĂşmero de molĂŠculas totais.

Îą=

đ?&#x2018;&#x203A;Ăşđ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x; đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2019; đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x2122;ĂŠđ?&#x2018;?đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;§đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x203A;Ăşđ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x; đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2019; đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x2122;ĂŠđ?&#x2018;?đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018; đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;

Ă cidos fortes: Apresentam ď Ą superior a 50%. Ex.: HCl, H2SO4; Ă cidos moderados: Apresentam ď Ą entre 5 e 50%. Ex.: HF, H3PO4; Ă cidos fracos: Apresentam ď Ą menor que 5%. Ex.: HCN, H2CO3. Devido essa forma de determinaĂ§ĂŁo ser muito complexa caso nĂŁo ocorra Ă definiĂ§ĂŁo dos valores de molĂŠculas totais e ionizĂĄveis, pode-se determinar para os oxiĂĄcidos sua forĂ§a atravĂŠs do mĂŠtodo abaixo: NĂşmero de oxigĂŞnios - NĂşmero de hidrogĂŞnios ionizĂĄveis 0 = fraco 1 = moderado 2 = forte 3 = muito forte (obs.: nĂŁo existe ď Ą correspondente) 4 - NOMENCLATURA: HIDRĂ CIDOS: SĂŁo os ĂĄcidos nĂŁo oxigenados, e sua nomenclatura segue a regra abaixo: Ă CIDO elemento +Ă?DRICO Ex.: HF = Ă cido fluorĂdrico H2S = Ă cido sulfĂdrico HCN = Ă cido CianĂdrico (obs.: CN- ĂŠ o grupo cianeto e nĂŁo estĂĄ na tabela periĂłdica por nĂŁo ser um ĂĄtomo). OXIĂ CIDOS: SĂŁo os ĂĄcidos que possuem oxigĂŞnio, sua nomenclatura depende do NOX do elemento central. ApĂłs determinar o NOX do elemento central, procurar na tabela abaixo a famĂlia correspondente e o valor encontrado:

[27]

[Química I] 7A/17 +7 +5 +3 +1

6A/16

4A/14

3A/13 PER

+6 +4 +2

+1 H2 +2

5A/15 +5 +3 +1

O3 -6

+3 +1 HIPO

Enxofre (6A/16) com NOX +4 - - - - - - OSO

-2 S +4

+4 +2

ICO ICO OSO OSO

Fósforo (5A/15) com NOX +1 HIPO- - - - - - OSO

-2

H3 P O2 + 3 + 1 - 4 =0

Ácido Sulfur OSO

Ácido HIPO fosfor OSO

Além dos prefixos PER e HIPO, também podem ser usados outros, que se referem ao grau de hidratação; ORTO  Pode perder uma água

 H3PO4 Ácido ORTOfosfórico

META  Perdeu uma água

 HPO3 Ácido METAfosfórico

PIRO  Orto + meta ou ORTO = ORTO – H2O  H4P2O7 Ácido PIROfosfórico

6.4. BASES Segundo Arrhenius, são compostos que, em solução aquosa, liberam como ânion apenas o grupo OH- (hidróxido, hidroxila ou oxidrila).

KOH + H2O  K + + OH – Ca(OH)2 + H2O  Ca +2 +2 OH -

6.5. CLASSIFICAÇÃO E NOMENCLATURA DAS BASES A classificação das bases é muito mais simples que a classificação dos ácidos, pois essas só podem ser classificadas quanto ao número de hidroxilas, solubilidade e força. 1 – DE ACORDO COM O NÚMERO DE HIDROXILAS (OH-) Monobases: São as bases que possuem apenas um grupo hidroxila. Ex.: NaOH, KOH, AgOH.... Dibases: Possuem dois grupos hidroxila. Ex.: Ca(OH)2, Mg(OH)2, Fe(OH)2... TRIBASES: São as que apresentam 3 grupos hidroxila. Ex.: Al(OH)3, Au(OH)3.... 2 – DE ACORDO COM A SOLUBILIDADE EM ÁGUA Solúveis: São as bases de metais alcalinos e de NH4+ (amônio) Ex.: NH4OH, CsOH.... Parcialmente solúveis: São as bases dos metais alcalinos terrosos Ex.: Ca(OH)2, Ba(OH)2.... Insolúveis: São as bases dos demais elementos. Ex.: Sn(OH)4, Pb(OH)2.... 3 – DE ACORDO COM O GRAU DE IONIZAÇÃO Fortes: São as bases de metais alcalinos e de alcalinos terrosos. Ex.: NaOH, Mg(OH)2....

[28]

[Química I] Fracas: São as bases dos demais elementos inclusive de NH4+(amônio). EX.: Fe(OH)3, Pb(OH)4.... 4. NOMENCLATURA: A nomenclatura se faz facilmente, sendo que existem duas formas básicas para isso: 1A NOX FIXO: Hidróxido + nome do metal NaOH = Hidróxido de sódio Ca(OH)2 = Hidróxido de cálcio Al(OH)3 = Hidróxido de alumínio Hidróxido + metal + oso  Hidróxido + metal + oso 

2 NOX VARIÁVEL:

(menor NOX) (maior NOX)

Hidróxido + metal + NOX em romano do metal.

Fe(OH)2 = Hidróxido ferroso ou Hidróxido de ferro II

Fe(OH)3 = Hidróxido férrico ou Hidróxido de ferro III

O NOX variável ocorre principalmente com elementos de transição; e dentre os elementos de maior aplicação na química temos: Fe, Co, Ni Cu Au Pb

+2e+3 +1e+2 +1e+3 +2e+4

6.6. SAIS São compostos provenientes de uma reação entre um ácido e uma base de Arrhenius. Desta forma podemos definir também os sais sendo compostos iônicos que possuem, pelo menos, um cátion diferente de H+ e um ânion diferente de OH -. BOH + HA  B A + H2O Base Ácido SAL NaOH + HCl  NaCl + H2O KOH + HNO2  KNO2 + H2O Ca(OH)2 + H2CO3  CaCO3 + H2O Ca(OH)2 + 2 HNO3  Ca(NO3)2 + H2O Essa reação pode é conhecida como reação de neutralização total ou salificação. Nestes casos citados podemos observar que não houve sobra de Hidrogênios do ácido (H+) nem das Hidroxilas da base (OH-). Quando o número de hidrogênios ionizáveis for diferente da quantidade de hidroxilas, teremos uma reação de neutralização parcial, e o produto formado passa a ser conhecido como SAL ÁCIDO – caso sobre H+ - ou SAL BÁSICO – caso sobrar OH-. Ca(OH)2 + HNO3  CaOHNO3 + H2O (sal básico) NaOH + H2CO3  NaHCO3 + H2O

(sal ácido)

[29]

[Química I]

6.7. CLASSIFICAÇÃO E NOMENCLATURA DOS SAIS 1. SAIS NÃO OXIGENADOS: A nomenclatura dos sais depende do ácido que lhe deu origem. NOME DO ÂNION + ETO DE NOME DO CÁTION proveniente da base proveniente do ácido NaCl - ClorETO de sódio

Cs2S - SulfETO de césio

KBr

CaF2 - FluorETO de cálcio

- BromETO de potássio

2. SAIS OXIGENADOS: Utilizam-se os mesmos padrões de NOX do ácidos, somente realizando alteração nos sufixos, conforme abaixo: 7A/17 +7 +5 +3 +1

6A/16

5A/15

4A/14

3A/13 PER

+6 +4 +2

+5 +3 +1

-2

+4 +2

ATO ATO ITO ITO

+3 +1 HIPO

Fósforo (5A/15) com NOX + 5- - - - - - ATO

Al P O4 + 3 + 5 - 8 =0 Fosf ATO de alumínio

+1 K +1

Enxofre (7A/17) com NOX +6 - - - - - - ATO

-2 Cl +7

K2 +2

O4 -8

PER clor ATO de potássio

Enxofre (6A/16) com NOX +4 - - - - - - ITO

-2 S +4

O3 -6

-2

O3)2

+ 2 +10

- 12

Sulf ITO de potássio

Nitrogênio (5A/15) com NOX + 5- - - - - - ATO =0

Nitr ATO de ferro II ou Nitr ATO de ferr OSO

3. SAIS ÁCIDOS ou BÁSICOS: Para dar nome aos sais classificados como ácidos ou básicos, devemos seguir os mesmos princípios dos demais sais normais; começando por identificar se o composto é oxigenado ou não, e acrescentar a quantidade de íons hidrogênios ácidos ou hidroxilas do composto. CaOHNO3  Nitrato MONOBÁSICO de cálcio (sal básico) Ni(OH)2F  Fluoreto DIBÁSICO de níquel III ou niquélICO NaH2BO3  Borato DIÁCIDO de sódio (sal ácido) ZnHS

 Sulfeto MONOÁCIDO de zinco

[30]

[Química I]

4. SOLUBILIDADE DOS SAIS A solubilidade descreve o comportamento e a relação com a água (solvente universal). Deste modo a interação descrita entre o sal e o solvente chamamos de solúvel ou insolúvel. SAL Nitratos (NO3-) Acetatos (COO-) Cloratos(ClO3-) Cloretos (Cl-) Brometos (Br-) Iodetos (I-) Sulfatos (SO4 -2) Sulfetos (S-2) Outros sais

SOLUBILIDADE

EXCEÇÕES

Solúveis

Ag+, Hg +2, Pb +2

Solúveis Insolúveis Insolúveis

Ca+2, Sr +2, Ba +2, Pb +2 1A/ 1, NH4 +, Ca +2, Sr +2, Ba +2 1A/ 1, NH4 +

6.8. ÓXIDOS São compostos binários onde o elemento mais eletronegativo é o oxigênio. Deste modo podemos perceber que o grupo dos óxidos é formado por todo elementos da tabela periódica exceto os Gases nobres e o flúor, devido este último mais eletronegativo que o oxigênio.

6.9. CLASSIFICAÇÃO E NOMENCLATURA DOS ÓXIDOS 1. ÓXIDOS BÁSICOS: São os óxidos que reagem com água gerando base e com ácidos gerando sal e água. óxido básico + H2O  BASE

Na2O + H2O  2 NaOH

óxido básico + ácido  SAL + H2O

Na2O + H2SO4  Na2SO4 + H2O

2. ÓXIDOS IÔNICOS: É uma divisão apresentada por alguns autores para facilitar a nomenclatura, visto que na maioria das vezes apresentam apenas um composto com o mesmo elemento e são formados por metais alcalinos e alcalinos terrosos. Óxido de ____elemento___

Na2O  óxido de sódio CaO  Óxido de cálcio

Quando apresentarem mais de um NOX acrescentar NOX em romano ou acrescentar ICO (maior NOX) e OSO (menor NOX). Fe O  óxido de ferro II Fe2O3  óxido de ferro III

Fe O  óxido de ferr OSO Fe2O3  óxido de férr ICO

[31]

[Química I] 3. ÓXIDOS ÁCIDOS ou ANIDRIDOS: São os óxidos que reagem com água gerando ácidos e com bases gerando sal e água. A denominação de anidrido vai ao encontro de que estes podem ser obtidos pela desidratação de um ácido. óxido ácido + H2O  ÁCIDO

SO3 + H2O  H2SO4

óxido ácido + base  Sal + H2O

SO3 + Mg(OH)2  MgSO4 + H2O

4. ÓXIDOS MOLECULARES: São os óxidos que possuem ligação covalente, e devido à possibilidade de formar mais de um composto com o mesmo elemento, visto que podemos fazer ligações covalentes normais e dativas, estes exigem uma nomenclatura um pouco mais complexa, mas não difícil. CO2  Dióxido de carbono Anidrido carbônico (H2CO3 - H2O  CO2)

mono/di/tri óxido de di/tri elemento

N2O5  Pentóxido de dinitrogênio Anidrido nítrico (2 HNO3 - H2O  N2O5)

5. ÓXIDOS ANFÓTEROS: São os óxidos que podem se comportar tanto ora como óxido ácido, ora como óxido básico. Os elementos que formam este grupo são Al, Zn, Pb, As, e Sb.

ZnO + H2SO4  ZnSO4 + H2 O ZnO + 2 KOH  K2ZnO + H2 O

6. ÓXIDOS NEUTROS OU INDIFERENTES: São os óxidos que não reagem com ácidos, base ou água. Esses óxidos são principalmente de carbono, nitrogênio e enxofre com NOX baixo; CO, NO, SO, N2O. 7. ÓXIDOS DUPLOS: São os óxidos que se comportam como se fossem formados por dois óxidos do mesmo elemento químico. Fe3O4  FeO + Fe2O3 Usualmente a nomenclatura deste grupo é feita com o uso dos prefixos, pois na determinação do NOX o Fe teria um NOX médio de + 2,66. Fe3O4 Tetróxido de triferro 8. PERÓXIDOS e SUPERÓXIDOS: São os óxidos que apresentam o oxigênio associado a elementos das famílias dos metais alcalinos e alcalinos terrosos. Nos peróxidos o oxigênio assume NOX -1 e nos Superóxidos assume NOX -1/2. H2O2  peróxido de hidrogênio CaO4  superóxido de cálcio Os compostos destes grupos são muito instáveis e se decompõem com facilidade, liberando o gás oxigênio (O2), devido esse fator são guardados ao abrigo de calor e luz. H2O2(aq)  H2O(l) + ½ O2(g) H2O4(aq)  H2O(l) + 3/2 O2(g)

[32]

[Química I]

RESUMINDO OS ÓXIDOS ÓXIDOS IÔNICOS

ÓXIDOS MOLECULARES

Óxido de elemento

Mono Di óxido de Di Tri Tri

ÓXIDOS BÁSICOS óx. básico + H2O  BASE óx. básico + ácido  Sal + H2O -2

PERÓXIDOS (O2 ) Peróxido de elemento -2

SUPERÓXIDO (O4 ) Superóxido de elemento PERÓXIDOS E SUPERÓXIDOS XO2  XO + 1/2 O2 XO4  XO + 3/2 O2

elemento

ÓXIDO IÔNICO-MOLECULAR óxido de elemento (+NOX romano) Mono Di óxido de Di Tri Tri

elemento

ÓXIDOS ÁCIDO ( NOX  4)

óx. ácido + H2O  ÁCIDO óx. ácido + base  Sal + H2O

ÓXIDO ÁCIDO NOX  4 óxido ácido + base  Sal + H2O

ÓXIDOS NEUTROS

ÓXIDO BÁSICO NOX < 4 óxido básico + ácido  Sal + H2O

neutro + ácido/base/ H2O  não reagem

Chuva ácida A formação da chuva ácida trata-se de um problema moderno, que teve origem a partir do grande crescimento dos centros urbanos que são altamente industrializados. Existem diversas fontes de poluentes para atmosfera, os gasosos são gerados pelas indústrias, veículos e usinas energéticas, exemplos: dióxido de enxofre e óxido de nitrogênio. A combinação desses poluentes com o vapor de água existente na atmosfera vai se acumulando em nuvens ocorrendo assim sua condensação, da mesma forma como são originadas as chuvas comuns. A formação de chuvas ácidas trata-se de um problema moderno, que teve origem a partir do grande crescimento dos centros urbanos que são altamente industrializados. Na natureza, a água reage com certos óxidos formando ácidos. O ácido carbônico (H2CO3) se forma quando o dióxido de carbono (CO2), também chamado de gás carbônico, se dissolve em água. H2O + CO2  H2CO3 Nesse momento o pH da água pura que era de 7,0 passa para 5,6, que é o equilíbrio com o CO 2 atmosférico. Para a chuva ser ácida seu pH tem que ser menor que 5,6. O que faz a chuva atingir esse pH é o aumento da concentração de óxidos de nitrogênio na atmosfera. Estes juntamente com o óxido de carbono são chamados de óxidos ácidos, por formarem ácidos quando em contato com a água da chuva. E assim, se forma a Chuva Ácida que ao cair no ambiente terrestre, causa danos irreversíveis aos rios, lagos, matando peixes, as plantas, etc. A acidez da chuva no Brasil, como acontece em todo mundo, está relacionada com o desenvolvimento urbano: cidades com maior número de fábricas e de veículos têm certamente, maior concentração de ácidos. E, no entanto, os ácidos causadores da chuva ácida nem sempre caem onda são produzidos, pois o vento frequentemente carrega as nuvens para outras regiões, geralmente próximas. Outro fator que ocasiona as chuvas ácidas é a emissão de dióxido de enxofre (SO2) e óxido de nitrogênio pelas fábricas que usam combustíveis fósseis e usinas elétricas movidas a carvão. Esses óxidos se combinam com a umidade atmosférica gerando ácido sulfúrico (H2SO4) diluído, que é a principal precipitação atmosférica dos poluentes industriais. http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/chuva-acida.htm ( adaptado – acesso 05/12/2017)

[33]

[Química I]

UNIDADE 7 REAÇÕES INORGÂNICAS As reações podem ser consideradas como sendo processos nos quais os reagentes (substâncias apresentadas antes da seta) são desmontados e se obtém os produtos (substâncias apresentadas depois da seta) são montadas Essas reações podem ser representadas graficamente no formato de uma equação química, que é a linguagem cientifica de demonstrar essas alterações. Durante a escrita destas equações são apresentados em frente a cada substância valores numéricos, chamados de coeficientes, que representam as proporções em cada participante. 2 Al(OH)3 + 3 H2SO4  1 Al2(SO4)3 + 6 H2O Reagentes = Al(OH)3 + H2SO4 Produtos = Al2(SO4)3 + H2O Coeficientes = 2, 3, 1, 6 As reações químicas podem ser classificadas segundo vários critérios, entre eles podemos citar a relação com calor (endotérmica = absorvem calor ou exotérmica = liberam calor) com elétrons envolvidos (reações REDOX) entre outros. Nesta unidade o que nos interessa são outros critérios, que são descrito a seguir.

7.1. CLASSIFICAÇÃO DAS REAÇÕES REAÇÃO DE SÍNTESE OU ADIÇÃO: Ocorre quando dois ou mais reagentes dão origem a um único produto mais complexo. CaO + H2O  Ca(OH)2 REAÇÃO DE ANÁLISE OU DECOMPOSIÇÃO: Ocorre quando um único reagente da origem a dois ou mais produtos mais simples. H2CO3  H2O + CO2 2 Cu(NO3)2  2 CuO + 4 NO2 + O2 Certas reações de análise recebem nomes especiais como pirólise – decomposição por calor; fotólise – decomposição pela luz; eletrólise – decomposição pela eletricidade. REAÇÃO DE DESLOCAMENTO OU SIMPLES TROCA : Ocorre quando uma substância simples (formado por um único tipo de elemento) reage com uma substância composta (formado por mais de um tipo de elemento), permutando partes entre si. Fe + CuSO4  FeSO4 + Cu

[34]

[Química I] Essas reações apresentam condições de existência, os químicos conseguiram determinar quais os metais têm maior ou menor tendência em ceder elétrons. Desse estudo surgiu a fila de reatividade dos metais e a fila dos não metais. Au < Ag < Hg < Cu < H < Fe < Zn < Al < Mg < Na < Ca < Ba < K Cu + FeSO4  NÃO OCORRE, pois o Cu é menos reativo que o ferro, deste modo, não consegue deslocar. S < I < Br < Cl < O < F F2 + 2 NaBr  2 NaF + Br2  OCORRE, pois o flúor é mais reativo que o bromo, consegue deslocar. REAÇÃO DE DUPLA TROCA: Ocorrem quando duas substâncias compostos reagem, permutando entre si elementos ou radicais, dando origem a dois novos compostos. NaCl + AgNO3  NaNO3 + AgCl Para que essas reações ocorram existem três situações descritas abaixo: * quando um dos produtos for menos solúvel que o reagente; NaCl + AgNO3  NaNO3 + AgCl (precipita, insolúvel em água) * quando um dos produtos for mais volátil que o reagente; Fes + 2 HCl  FeCl2 + H2S (gás) * quando um dos produtos for menos ionizável - ácido forte origina um ácido fraco; - base forte origina base fraca; H2SO4 + 2 NaNO2  Na2SO4 + 2 HNO2 ácido forte ácido fraco

Leitura complementar: NOSSO CORPO SECRETA REAÇÕES QUÍMICAS ESSENCIAIS A ligação entre átomos, como também a quebra dessa ligação, constitui a chamada reação química. Mas não é só em laboratório que podemos vivenciar essas reações, elas acontecem o tempo inteiro e em toda a parte, inclusive em nosso próprio corpo. Quer dizer que neste exato momento estão ocorrendo inúmeras reações químicas dentro de mim? É exatamente isso, as funções que nosso corpo exerce para manter nossa estrutura corporal dependem da química. Veja como: Quando uma ligação entre átomos é quebrada ocorre à liberação da chamada Energia Química, essa energia também pode ser absorvida durante a reação. Chegamos então ao ponto principal: a produção ou consumo de energia são decorrentes das reações químicas que acontecem no organismo. O crescimento de unhas e cabelos, desenvolvimento ósseo, cicatrização de ferimentos, reconstrução celular, enfim, tudo que diz respeito à construção em nosso corpo depende das reações químicas que absorvem energia. Já na hora de suprir nosso corpo com alimentos, contamos com reações onde ocorre a liberação de energia, essa reação permite manter nosso corpo aquecido. Como se vê, dependemos da química até para sobrevivermos, ela mantém nosso corpo em funcionamento, faz parte de nosso metabolismo. Podemos definir metabolismo como sendo as transformações de matéria e energia presentes em seres vivos. E é graças ao metabolismo que as células crescem e se reproduzem. Existem outros tipos de energia como a elétrica, a mecânica ou a térmica, mas o metabolismo só utiliza a energia química. http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/a-quimica-corpo.htm (adaptado - acesso 05/12/2017)

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[Química I]

UNIDADE 8 ASPECTOS QUANTITATIVOS

8.1. UNIDADES QUÍMICAS 1 – RELAÇÕES DE MASSA Até agora aprendemos as condições necessárias para que uma reação química ocorra. Porém, quando trabalhamos em laboratório ou indústrias, é de extrema importância determinar as quantidades de reagentes de que necessitamos para obter certa quantidade de produto. Essas quantidades podem ser definidas em termos de massa, volume ou mesmo de número de partículas, átomos, moléculas, etc. Como átomos ou moléculas são entidades muito pequenas para serem “pesadas” isoladamente, foi estabelecido um padrão para comparar suas massas. Determinar a massa de um corpo (pesá-lo) é comparar sua massa com um padrão de massa convenientemente e previamente escolhido. 2 – UNIDADE DE MASSA ATÔMICA (U) Atualmente, nossa escala de massas atômicas esta baseada no isótopo mais comum do carbono, com número de massa igual a 12 (12C), ao qual foi atribuído exatamente a massa de unidades de massa atômica (u). Unidades de massa atômica (u): é a massa de 1/12 do átomo de carbono com número de massa igual a 12. 3 – MASSA ATÔMICA DE UM ÁTOMO (MA) A massa atômica de um átomo é sua massa determinada em U, ou seja, é a sua massa comparada com 1/12 da massa do 12C. Assim dizer que a massa atômica de um átomo Hélio (42He) é 4 vezes maior que a massa de 1/12 do 12C. As massas atômicas dos

Massa atômica 42He 4,00 u 4 u Massa atômica 199F 18,99 u 19 u Massa atômica 2713Al 26,98 u 27 u

diferentes átomos foram determinadas experimentalmente com grande precisão. Os valores das massas atômicas arredondadas são iguais aos números de massa (A) dos átomos; assim, usaremos o número de massa (A) como se fosse à massa atômica. 4 – MASSA ATÔMICA DE UM ELEMENTO (MA) A massa atômica de um elemento é determinada a partir da média ponderada das massas atômicas de seus isótopos. Determinar a massa atômica do neônio (Ne), sabendo que, esse átomo é encontrado na natureza nas seguintes proporções: 20Ne = 90,92%;

21Ne = 0,26 %;

22Ne = 8,82 %;

Ne = ( 20 x 90,92 ) + ( 21 x 0,26 ) + ( 22 x 8,82 ) 100 Ne = ( 1818,4 ) + ( 5,46 ) + ( 194,04 ) 100

Ne = 2017,9 = 100

[36]

20,179 U

[Química I] 5 – MASSA MOLECULAR É a soma das massas atômicas dos átomos que constituem o composto em questão. As massas dos elementos são equivalentes à obtida na tabela periódica apenas medida em U. Ex.: NaCl Na =23 Cl = 35,5 58,5 U

Ex.: H2SO4  H = 1 x 2 = 2 S = 32 x 1 = 32 O = 16 x 4 = 64 98 U

6 – MOL O mol é o nome da unidade de base do Sistema Internacional de Unidades (SI) para a grandeza quantidade de matéria. O seu uso é comum para simplificar representações de proporções químicas e no cálculo de concentração de substâncias. O termo MOL designa a quantidade de matéria que contém 6,02.1023 entidades.  6,02.1023 átomos de hidrogênio 1 mol de H2CO3  6,02.1023 moléculas de ácido carbônico 1 mol de Mg+2  6,02.1023 íons magnésio

Ex.: 1 mol de H

7 – NÚMERO DE AVOGADRO OU CONSTANTE DE AVOGADRO Amadeo Avogadro (1776-1856) foi o primeiro cientista que demonstrou matematicamente que uma amostra de um elemento, com massa em gramas numericamente igual a sua massa atômica (MA), apresenta sempre o mesmo número; é uma constante física fundamental, igual a 6,02.1023, que representa um mol de entidades elementares (entidades elementares significando átomos, moléculas, íons, eletrons, outras partículas, ou grupos específicos de tais partículas). O número determinado por Avogadro é

1 MOL He 1 MOL O2

1 MOL C1H4

6,02. 1023 átomos 6,02.1023 moléculas O2 2 . 6,02.1023 átomos O 6,02. 1023 moléculas 1 . 6,02. 1023 átomos de C 4 . 6,02. 1023 átomos de H 5 . 6,02. 1023 átomos de C+H

conhecido como Constante de Avogadro, e tem valor numérico igual a 6,02.1023. 8 – MASSA MOLAR A massa molar de um elemento químico ou de uma substância é numericamente igual à massa atômica desse elemento ou do total das massas atômicas componentes da substância em unidades de massa atômica. Desta forma, conhecendo-se a massa atômica de um elemento (expressa em unidades de massa atômica, u.m.a.) ou dos elementos constituintes da substância, sabe-se também a sua massa molar – expressa em g/mol. É a massa que contém um mol ou 6,02. 1023 entidades, expressa em gramas. 1 mol de H2O  pesa 18 g e possui 6,02. 1023 moléculas de água 1 mol de NaCl  pesa 58,5 g e possui 6,02.1023 compostos iônicos de NaCl 1 mol de H  pesa 1 g e possui 6,02.1023 átomos de hidrogênio 9 – VOLUME MOLAR O volume molar é o volume ocupado por um mol de qualquer gás, a uma determinada pressão e temperatura. Esse volume molar é determinado em Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP). O volume molar foi determinado através de uma resolução matemática descrita como Equação de Clapeyron.

[37]

[Química I] EQUAÇÃO DE CLAPEYRON, Relacionando as Leis de Boyle, Charles Gay-Lussac e de Charles é possível estabelecer uma equação que relacione as variáveis de estado: pressão (p), volume (V) e temperatura absoluta (T) de um gás. Esta equação é chamada Equação de Clapeyron, em homenagem ao físico francês Paul Emile Clapeyron que foi quem a estabeleceu.

P.V= n.R.T Deste modo obtemos a seguinte resolução considerando um gás em CNTP; valores de temperatura e pressão de 273,15 K e 760 mm Hg(pressão normal), respectivamente. A IUPAC (União Internacional da Química Pura e Aplicada) recomenda que o uso desta pressão, igual a 1 atm (pressão atmosférica normal). Onde: P = pressão do gás 1 ATM ou 760 mm Hg V = volume em litros n = número de mols (massa da amostra/ massa molar) R = Constante universal dos gases perfeitos ( 0,082 atm. L / mol. K ou 62,3 mm Hg. L / mol. K ) T = Temperatura em Kelvin (equivale a Temperatura em Celsius + 273) P.V= n.R.T 1 atm x V = 1 mol x 0,082 atm. L / mol. K x 273 k 1 atm x V = 22,386 atm. L V = 22,386 atm. L 1atm V = 22,4 L Essa equação pode ser aplicada em qualquer situação de temperatura e pressão fora da CNTP. Ex.: He  1 mol He  4,0 g

 6,02.1023 átomos He

 22,4 L

O2  1 mol O2  16,0 g x 2 = 32 g  6,02.1023 moléculas O2  22,4 L 2 x 6,02.1023 átomos de O NH3  1 mol NH3  17,0 g 14 g x 1 1 g x 3

 6,02.1023 moléculas NH3  22,4 L 1 x 6,02.1023 átomos de N 3 x 6,02.1023 átomos de H

RESUMINDO AS UNIDADES 1 mol  x g (tabela periódica)  6,02.1023 (átomos, moléculas, íons)  22,4 L (volume de gases) RASCUNHO

[38]

[Química I]

8.2. ESTEQUIOMETRIA DE REAÇÕES Estequiometria é o cálculo da quantidade das substâncias envolvidas numa reação química. Este é feito com base nas leis das reações e é executado, em geral, com o auxílio das equações químicas correspondentes. Esta palavra, estequiometria, é derivada do grego: stoikheion = elemento, emetron = medida ou medição. Nas reações químicas, as substâncias reagem entre si originando produtos em proporções específicas. Desse modo, é possível calcular quanto de produto será formado, ou o rendimento da reação. Se quisermos determinado rendimento, podemos também calcular quanto deverá ser utilizado de reagente. Por meio dos cálculos estequiométricos é possível fazer essas e outras relações específicas. Mas, antes de tudo, precisamos conhecer as proporções existentes entre os elementos que formam as diferentes substâncias. E essas proporções são dadas pelas fórmulas moleculares, percentuais e mínimas ou empíricas. Além disso, a base dos coeficientes de qualquer reação são as leis ponderais: LEI DA CONSERVAÇÃO DA MASSA: Num sistema fechado, a massa total dos reagentes é igual à massa total dos produtos; LEI DAS PROPORÇÕES CONSTANTES: Toda substância apresenta uma proporção em massa constante na sua composição. Além disso, a lei volumétrica de Gay-Lussac também nos fornece uma importante informação: se a pressão e a temperatura não mudarem, os volumes dos gases participantes de uma reação têm entre si uma relação de números inteiros e pequenos. CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO: É o cálculo que permite relacionar quantidades de reagentes e produtos, que participam de uma reação química com o auxílio das equações químicas correspondentes. Considerando que nas reações químicas os átomos não são criados nem destruídos, são apenas recombinados, podemos considerar como exemplo:

C(s) + O2(g)  CO2(g) 1 MOL C 12 g (tabela periódica) 6,02.1023 átomos sólido 23 1 MOL O2 16 g. 2 = 32 g 6,02.10 moléculas O2 22,4 L 1 MOL CO2 12 g . 1 + 16 g . 2 = 44 g 6,02.1023 moléculas CO2 22,4 L No entanto, para seguir esse processo corretamente, primeiro é necessário conhecer as fórmulas das substâncias que participam do processo químico. Entre as fórmulas existentes, temos: Fórmula Molecular: Indica o número real de átomos de cada elemento na molécula. Por exemplo, a fórmula molecular do metano é CH4, indicando que, numa molécula de metano, um carbono está ligado a quatro átomos de hidrogênio. Fórmula percentual: Indica a porcentagem, em massa, de cada elemento químico que constitui a substância. Por exemplo, no caso do metano (CH4), o carbono possui massa atômica igual a 12, e cada um dos quatro hidrogênios possui massa atômica igual a 1, resultando em uma massa molecular igual a 16 (12 + 4). Se 16 corresponde a 100% da molécula, então temos que o carbono constitui 75% em massa (12) e o hidrogênio constitui 25% em massa (4). Assim, a fórmula percentual do metano é: C 75%; H 25%.

[39]

[Química I] Fórmula mínima ou empírica: Indica a menor proporção, em números inteiros de mol, dos átomos dos elementos constituintes da substância. Por exemplo, a fórmula molecular do metano é igual a sua fórmula mínima (CH4), pois essa é a menor proporção possível entre esses elementos. No entanto, para seguir esse processo corretamente, primeiro é necessário conhecer as fórmulas das substâncias que participam do processo químico. Entre as fórmulas existentes, temos: Além de saber as fórmulas, é preciso também saber representar as reações por meio de equações químicas e balanceá-las corretamente, pois é a partir daí que serão analisadas as proporções dos elementos e das substâncias para a realização dos cálculos. Exemplo: Qual a quantidade de matéria de álcool etílico, C2H6O(l), que deve reagir para fornecer 12 mols de gás carbônico? Considere esta uma reação de combustão completa. C2H6O(l) + 3 O2(g) → 2CO2(g) + 3 H2O(v) Observe que 1 mol de álcool produz 2 mols de gás carbônico, assim pode-se fazer uma regra de três simples para resolver o problema:

1 mol C2H6O ------------------- 2 mols CO2 x -------------------12 mols CO2 X = 6 mols C2H6O

Lembre-se que é possível relacionar também massa, número de moléculas e volume molar. Porém, em todos esses casos é necessário seguir as seguintes regras fundamentais:

8.3. REGRAS PARA CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO 1 – Existe uma reação em linguagem química? 2 – A reação se encontra balanceada, ajustada estequiometricamente? 3 – Selecionar com quem quer trabalhar; 4 – Selecionar com qual unidade trabalhar; 5 – Montar regra de três; 1ª linha 2ª linha EXERCÍCIO:



1 mol



X g (tab. per.)



6,02.1023



22,4 L

( x BALANCEAMENTO)



EXEMPLO 1: Considere uma combustão (queima) de 24 gramas de carbono, calcular o número de mols de CO2 obtidos. 12 g de C - - - - - - - - - - - - 1 mol de CO2  24 g de C - - - - - - - - - - - X

24 g de C . 1 mol de CO2 12 g de C

= 2 mol de CO2

EXEMPLO 2: Considere uma combustão (queima) de 24 gramas de carbono; calcular o número de moléculas de O2 consumidos. 12 g de C - - - - - - - - 6,02.1023 moléculas O2 24 g de C - - - - - - - - -

24 g de C . 6,02.1023 moléculas O2 12 g de C

[40]

= 12,04.1023 moléculas O2

[Química I] EXEMPLO 3: Considere uma combustão (queima) de 24 gramas de carbono; calcular o volume de CO2 obtidos. 12 g de C - - - - - - - - - - - - 22,4 L de CO2  24 g de C - - - - - - - - - - - X

24 g de C 2. 22,4 L CO2 12 g de C

44,8 L CO2

EXEMPLO 4: Determinar o volume de hidrogênio (H2) liberado nas CNTP, quando 135 gramas de alumínio reagem com ácido sulfúrico suficiente. 1 – Existe uma reação em linguagem química? Não; logo se faz necessário essa conversão; Al + H2SO4  Al2(SO4)3 + H2 2 – A reação se encontra balanceada, ajustada estequiometricamente? Não; logo se faz necessário esse ajuste; 2 Al + 3 H2SO4  1 Al2(SO4)3 + 3 H2 3 – Selecionar com quem quer trabalhar; Determinar o volume de hidrogênio (H2) liberado nas CNTP, quando 135 gramas de alumínio reagem com ácido sulfúrico suficiente. 4 – Selecionar com qual unidade trabalhar; Determinar o volume de hidrogênio (H2) liberado nas CNTP, quando 135 gramas de alumínio reagem com ácido sulfúrico suficiente. 5 – Montar regra de três; 1ª linha  27 g de alumínio X 2 - - - - - - 22,4 L H2 X 3 2ª linha  135 g de alumínio - - - - - - - -

2 X 27 g de Al

3 X 22,4 L H2

135 g de Al

= 26,88 L H2

1 - PUREZA Na prática, a maioria dos produtos que participam de um processo químico não são totalmente puros como é o caso dos materiais utilizados nas indústrias. Ao realizar os cálculos estequiométricos, devemos levar em consideração o grau de pureza das substâncias envolvidas na reação, já que, algumas vezes, é preciso descontar as impurezas, visto que não participam da reação química. Devemos determinara a quantidade real ou pura antes de aplicarmos a regra de três. Exemplo: Considere uma massa de 15 g de H2SO4, com 90% de pureza que reage com alumínio para formar Al2 (SO4)3 e H2. Qual será a massa de hidrogênio formada? 2 Al + 3 H2SO4 → 1 Al2 (SO4)3 + 3 H2 Se a pureza do ácido sulfúrico é de 90%, então sua massa corresponde a; 15 g de H2SO4 - - - - - - 100 % x - - - - - - 90 %

90 % X 15 g de H2SO4 100 %

13,5 g H2SO4

Na reação percebemos que 3 H2SO4 (M = 98 g/mol) formam 3 H2 (M = 2 g/mol), então: 3 X 98 g de H2SO4 - - - - - 3 X 2 g de H2 13,5 g de H2SO4 - - - - - X g de H2

13,5 g de H2SO4 X 3 X 2 g de H2 3 X 98 g de H2SO4

[41]

X = 0,275 g de H2

[Química I] 2 - RENDIMENTO O rendi mento de uma reação química é a relação entre a quantidade realmente obtida de produto e a quantidade teoricamente calculada. Na prática, o rendimento de uma reação química nunca é de 100%. O cálculo para obter o rendimento, expresso em porcentagem, pode ser feito da seguinte forma: Rendimento = (quantidade de produto real/quantidade teórica) * 100 ou podemos apenas calcular os valores das substâncias (reagentes e produtos) para uma reação total (100% de aproveitamento), e depois aplicar uma regra de três para relacionar as proporções, encontrando os valores necessários. EXEMPLO 1: Queimando 40 g de carbono puro, com rendimento de 95%, qual será a massa de dióxido de carbono obtida? C + O2 → CO2 Considerando um rendimento de 100%, temos: 12g de C --------- 44 g de CO2 40 g de C -------- x g de CO2

40 g de C X 44 g de CO2 12g de C

X = 146,66 g de CO2

Queimando 40 g de carbono puro é obtido 146,66 g de dióxido de carbono, caso o rendimento da reação FOSSE de 100%; mas a questão apresenta um rendimento de 95%, logo: 146,66 g de CO2 --------- 100% x g de CO2 ---------- 95%

95 % X 146,66 g de CO2 100 %

X = 139,32 g de CO2

EXEMPLO 2: Qual será a quantidade de moléculas de água formada a partir de 15 g de hidrogênio, sabendo que o rendimento da reação é de 80%? 2 H2 + O2 → 2 H2O 2 x 2 g de H2 ---------- 2 x 6.10 23 de H2O 15 g de H2 --------x

15 g de H2 X 2 x 6.10 23 de H2O 2 x 2 g de H2

X = 45.10 23 de H2O ou 4,5.10 24

Como o rendimento da reação foi de 80%, temos: 45.10 23 de H2O --------- 100% x ---------- 80%

80 % X 45.10 23 de H2O 100 %

x = 36.10 23 moléculas de H2O ou 3,6.10 24

Devemos tomar cuidado, pois em alguns casos podemos ter em um mesmo problema Pureza e Rendimento e deste modo o exercício pode ficar uma pouco mais trabalhoso. EXEMPLO 3: Considere 50 g de uma amostra de calcário com 80% de pureza em carbonato de cálcio. Calcule o volume de gás carbônico, nas CNTP, que se obtém quando essa amostra entra em decomposição, conforme a reação abaixo e sabendo que o rendimento desta reação é de 95%. 1 CaCO3  1 CO2 + 1 H2O 50 g de CaCO3 - - - - - - - 100 % X - - - - - - - 80 % 100 g de CaCO3 - - - - - - - 22.4 L CO2 40 g de CaCO3 - - - - - - X 8, 96 L de CO2 - - - - - - - 100 % X - - - - - - - 95 %

80 % X 50 g de CaCO3 100 %

x = 40 g de CaCO3

22.4 L CO2 X 40 g de CaCO3 100 g de CaCO3

95 % X 8, 96 L de CO2 100 %

[42]

x = 8, 96 L de CO2

x = 8, 51 L de CO2

[Química I]

RESUMINDO A ESTEQUIOMETRIA 1 – Existe uma reação em linguagem química? 2 – A reação se encontra balanceada estequiometricamente? 3 – Selecionar com quem quer trabalhar; 4 – Selecionar com qual unidade trabalhar; GANHO - - - - - - - - -100% X - - - - - - - - - % de pureza do exercício

4.5 PUREZA 5 – Montar regra de três; 1ª linha PADRÃO 2ª linha EXERCÍCIO:



1 mol



X g (tab. per.)



6,02.1023 

22,4 L

(x BALANCEAMENTO)



5.5 PUREZA

GANHO - - - - - - - - 100% X - - - - - - - - - % de Rendimento do exercício

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 1. (ENEM) Grandes fontes de emissão do gás dióxido de enxofre são as indústrias de cobre e níquel, em decorrência da oxidação dos minérios sulfurados. Para evitar a liberação desses óxidos na atmosfera e consequentemente formação de chuva ácida, o gás pode ser lavado, em um processo conhecido como dessulfurização, conforme mostra a equação (1). CaCO3(s) + SO2(g)  CaSO3(s) + CO2(g)

Considerando um rendimento de 90 % no processo, a massa de gesso obtida, em gramas, por mol de gás retido é mais próxima de: A) 64 B) 108 C) 122 D)136 E) 245

(1)

2. (ENEM) O cobre presente nos fios elétricos e instrumentos musicais é obtido a partir da ustulação do minério calcosita (Cu2S). Durante esse processo, ocorre o aquecimento desse sulfeto na presença de oxigênio, de forma que o cobre fique “livre” e o enxofre se combine com o O2 produzindo SO2, conforme a equação química:

Por sua vez o sulfito de cálcio formado pode ser oxidado, com o auxílio do ar atmosférico, para a obtenção do sulfato de cálcio, como mostrado na equação (2). Essa etapa é de grande interesse porque o produto da reação, popularmente conhecido como gesso, é utilizado para fins agrícolas;

Cu2S(s) + O2(g)  2 Cu(l) + SO2(g)

2 CaSO3(s) + O2(g)  2 CaSO4(s) (2)

CANTO, E. L. Minerais, minérios, metais: de onde vêm?, para onde vão? São Paulo: Moderna, 1996 (adaptado).

As massas molares dos elementos carbono, oxigênio, enxofre e cálcio são iguais a 12 g/mol, 16 g/mol, 32g/mol e 40g/mol, respectivamente.

Considerando que se queira obter 16 mols do metal em uma reação cujo rendimento é de 80%, a massa, em gramas, do minério necessário para obtenção do cobre é igual a:

BAIRD,C. Química ambiental. Porto Alegre: Bookman, 2002 (adaptado)

[43]

[Química I] As massas molares dos elementos Cu e S são, respectivamente, iguais a 63,5 g/mol e 32 g/mol. A) 955. B) 1 018. C) 1 590. D) 2 035. E) 3 180.

B) 33 C) 40 D) 50 E) 54 4. (UFRGS) Um vazamento de gás de cozinha pode provocar sérios acidentes. O gás de cozinha, quando presente no ar em concentração adequada, pode ter sua combustão provocada por uma simples faísca proveniente de um interruptor de luz ou de um motor de geladeira. Essas explosões são, muitas vezes, divulgadas erroneamente como explosões do botijão de gás. A reação de combustão completa de um dos componentes do gás de cozinha é apresentada a seguir: C3H8 + 5O2  3CO2 + 4H2O

3. (ENEM) Para proteger estruturas de aço da corrosão, a indústria utiliza uma técnica chamada galvanização. Um metal bastante utilizado nesse processo é o zinco, que pode ser obtido a partir de um minério denominado esfalerita (ZnS), de pureza 75%. Considere que a conversão do minério em zinco metálico tem rendimento de 80% nesta sequência de equações químicas: 2 ZnS + 3 O2  2 SO2

A partir da equação anterior, qual a massa de oxigênio necessária para produzir a combustão completa de 224 litros de propano nas CNTP? Dado: O = 16 u a) 32 g b) 160 g c) 320 g d) 1600 g e) 3200 g

ZnO + CO  Zn + CO2 Que valor mais próximo de massa de zinco metálico, em quilogramas, será produzido a partir de 100 kg de esfarelita. Considere as massas molares: ZnS (97 g/mol); O2 (32 g/mol); ZnO (81 g/mol); SO2 (64 g/mol); CO (28 g/mol); CO2 (44 g/mol); e Zn (65 g/mol). A) 25

Gabarito dos exercícios de fixação: 1.C | 2.C | 3.C | 4.D RASCUNHO

[44]

[Química I]

UNIDADE 9 SOLUÇÕES Se observarmos com atenção o mundo que nos rodeia, raramente encontraremos substâncias puras; notaremos que ele é constituído por sistemas formados por mais de uma substância; as misturas. O ar que respiramos é uma mistura gasosa formada, fundamentalmente, por N2, O2, CO2, ar e vapor de água. A água que consumimos contem uma série de substâncias dissolvidas. Dos produtos que utilizamos no cotidiano, grande parte é uma mistura: produtos de limpeza, produtos alimentícios e um número enorme de outros produtos utilizados no comércio e na indústria. SOLUÇÃO SATURADA

INSATURADA

QUANTIDADE DE SOLUTO DISSOLVIDA Máxima, a dada temperatura; Menor que a saturada; a dada temperatura;

Maior que a SUPERSATURADA saturada, na mesma temperatura

EXEMPLO 30 g de KNO3 em 100 g de H2O, a 200C.

28 g de KNO3 em 100 g de H2O, a 200C.

34 g de KNO3 em 100 g de H2O, a 200C.

http://educacao.globo.com/quimica/ass unto/solucoes/solubilidade.html (acesso 30/11/2017)

Na solução, o disperso recebe o nome de soluto e o dispersante, de solvente. Por exemplo: ao dissolver sacarose em água, a sacarose é o soluto e a água, o solvente. No estudo das soluções é muito importantes àquelas onde o solvente é a água, estas soluções são denominadas soluções aquosas.

9.1. CLASSIFICAÇÃO DAS SOLUÇÕES Existem vários critérios utilizados para se classificar as soluções. Dentre estes, destacaremos três: quanto a quantidade de soluto dissolvido, quanto a proporção entre as quantidades de soluto e solvente, e quanto a natureza das partículas dispersas.

a) Quanto à quantidade de soluto dissolvido A um copo contendo água, vamos adicionar NaCl, gradativamente e sob agitação contínua. Observamos que, a certa quantidade de NaCl, este não mais se dissolve e passa a se depositar no fundo do copo na forma de sal sólido. Diz-se que a solução ficou saturada. Isto mostra que para certa quantidade de água há uma quantidade máxima de NaCl possível de dissolução, a uma dada temperatura. No caso do NaCl, observa-se que em 100 gramas de água, a 200C, dissolvem-se no máximo 36 gramas do sal. Se em 100 gramas de água a https://diariodeumquimicodigital.files.w ordpress.com/2015/04/curva-solubilida 200C, adicionarmos 40 gramas de NaCl, 4 gramas ficarão sem se denacl.png (acesso 27/11/2017)

[45]

[QuĂmica I] dissolver. O excesso de NaCl que nĂŁo se dissolveu recebe o nome de corpo de chĂŁo ou corpo de fundo. Em relaĂ§ĂŁo a quantidade mĂĄxima de solvente a uma dada temperatura, as soluĂ§Ăľes sĂŁo classificadas em: A soluĂ§ĂŁo supersaturada ĂŠ instĂĄvel, agitando-a ou adicionando-lhe um pequeno cristal do soluto (gĂŠrmen de cristalizaĂ§ĂŁo), ocorrerĂĄ imediata precipitaĂ§ĂŁo do soluto dissolvido em excesso, voltando a ser saturada.

b) Quanto Ă proporĂ§ĂŁo entre soluto e solvente SOLUĂ&#x2021;Ă&#x192;O RelaĂ§ĂŁo soluto / solvente EXEMPLO DILUĂ?DA Pequena 1 g de NaCl em 100 g de H2O, a 200C. CONCENTRADA Grande 30 g de NaCl em 100 g de H2O, a 200C. O que significa neste contexto, os termos â&#x20AC;&#x153;pequenaâ&#x20AC;? e â&#x20AC;&#x153;grandeâ&#x20AC;?? Na realidade nĂŁo existem limites prefixados. A prĂĄtica ĂŠ que vai caracteriza-los, pois estes dois termos tĂŞm significado entre si. Por exemplo, um ĂĄcido sulfĂşrico concentrado contĂŠm 96% de H2SO4 e 4% de H2O . Por comparaĂ§ĂŁo, uma soluĂ§ĂŁo contendo 20% de H2SO4 seria diluĂda. Esta Ăşltima soluĂ§ĂŁo serĂĄ considerada concentrada em comparaĂ§ĂŁo com uma soluĂ§ĂŁo dom 5% de H2SO4. Para facilitar a relaĂ§ĂŁo entre soluto e solvente Ă s diversas temperaturas utiliza-se as curvas de solubilidade, que relacionam o Coeficiente de solubilidade (Cs) em funĂ§ĂŁo da temperatura.

c) Quanto a natureza das partĂculas dispersas SoluĂ§ĂŁo iĂńica ou eletrolĂtica; as partĂculas dispersas sĂŁo Ăons ou Ăons e molĂŠculas provenientes da dissociaĂ§ĂŁo iĂńica ou da ionizaĂ§ĂŁo do soluto. A presenĂ§a dos Ăons em soluĂ§ĂŁo faz com que esta soluĂ§ĂŁo conduza a corrente elĂŠtrica. SoluĂ§ĂŁo molecular ou nĂŁo-eletrolĂtica; as partĂculas dispersas sĂŁo molĂŠculas, pois nĂŁo ocorre a dissociaĂ§ĂŁo iĂńica nem a ionizaĂ§ĂŁo do soluto. Devido a ausĂŞncia de Ăons em soluĂ§ĂŁo, esta soluĂ§ĂŁo nĂŁo conduz a corrente elĂŠtrica.

9.2. UNIDADES DE CONCENTRAĂ&#x2021;Ă&#x192;O Denominam-se unidades de concentraĂ§ĂŁo as maneiras de se exprimir a relaĂ§ĂŁo entre as quantidades de soluto e a quantidade de solvente ou de soluĂ§ĂŁo. Nas unidades de concentraĂ§ĂŁo, as quantidades de soluto, de solvente e de soluĂ§ĂŁo poderĂŁo ser indicadas em massas, em volumes, em nĂşmero de moles, em nĂşmero de equivalentes, etc. Com a finalidade de facilitar a interpretaĂ§ĂŁo das fĂłrmulas matemĂĄticas das unidades de concentraĂ§ĂŁo, utilizaremos as notaĂ§Ăľes seguintes *quantidades de soluto serĂŁo indicadas por 1; *quantidades de solvente serĂŁo indicadas por 2; *quantidades de soluĂ§ĂŁo nĂŁo terĂŁo Ăndices. TĂ?TULO (T ou ď ¤) TĂtulo de uma soluĂ§ĂŁo ĂŠ a massa contida em 1 grama dessa soluĂ§ĂŁo. O tĂtulo relaciona a massa do soluto com a massa da soluĂ§ĂŁo; onde, a massa da soluĂ§ĂŁo ĂŠ obtida pela soma das massas do soluto e do solvente. O tĂtulo de uma soluĂ§ĂŁo nĂŁo tem unidade ( ĂŠ adimensional) e varia entre zero e um. T=

đ?&#x2018;&#x161;1 đ?&#x2018;&#x161;1+đ?&#x2018;&#x161;2

[46]

đ?&#x2018;&#x161;1 đ?&#x2018;&#x161;

[QuĂmica I] Ex. 1: Prepara-se uma soluĂ§ĂŁo adicionando-se 25 g de NaOH em 100 g de ĂĄgua. Calcular o tĂtulo dessa soluĂ§ĂŁo. T=? M 1= 25 g m 2 = 100 g

25 g

25 g+100g

25 đ?&#x2018;&#x201D;

T = 0,2

125 đ?&#x2018;&#x201D;

PORCENTAGEM EM PESO DE SOLUTO ( Pp) Porcentagem em peso de soluto numa soluĂ§ĂŁo ĂŠ a massa do soluto contida em 100 g de soluĂ§ĂŁo. Observe que, pela definiĂ§ĂŁo, a porcentagem em peso de soluto ĂŠ 100 vezes maior que o tĂtulo de uma soluĂ§ĂŁo. Sendo assim, tem-se: Pp =

đ?&#x2018;&#x161;1 đ?&#x2018;&#x161;1+đ?&#x2018;&#x161;2

. 100

Pp =

đ?&#x2018;&#x161;1 đ?&#x2018;&#x161;

. 100

A porcentagem em peso de soluto em uma soluĂ§ĂŁo ĂŠ tambĂŠm denominada TĂtulo Percentual (T%), e varia numericamente entre zero e cem e sua unidade ĂŠ %. Ex. 2: Uma soluĂ§ĂŁo aquosa para limpeza de lentes de contato ĂŠ preparada adicionando-se 10 g de NaCl puro em 990 g de ĂĄgua destilada. Calcule a porcentagem em peso do NaCl nessa soluĂ§ĂŁo. Pp =? m 1 = 10 g m 2 = 990 g

Pp =

10 g 10 g+990g

100

Pp =

10 đ?&#x2018;&#x201D; 1000 đ?&#x2018;&#x201D;

. 100 Pp = 1 %

CONCENTRAĂ&#x2021;Ă&#x192;O COMUM (C) ConcentraĂ§ĂŁo comum de uma soluĂ§ĂŁo ĂŠ a massa de soluto contida em um volume ( 1 litro ou 1 mL ou 1cm3) de soluĂ§ĂŁo. Essa unidade recebe a definiĂ§ĂŁo de comum pois aceita qualquer unidade de massa e de volume. A concentraĂ§ĂŁo comum de uma soluĂ§ĂŁo ĂŠ obtida pelo quociente entre a massa do soluto e o volume da soluĂ§ĂŁo. C =

đ?&#x2018;&#x161;1 đ?&#x2018;&#x2030;

Ex. 3: Dissolvem-se 30 g de nitrato de sĂłdio em ĂĄgua suficiente para 400 mL de soluĂ§ĂŁo. Calcular a concentraĂ§ĂŁo comum desta soluĂ§ĂŁo, em g/L. C=? m 1 = 30 g V = 400 mL ou 0,4 L

30 đ?&#x2018;&#x201D; 0,4 đ??ż

C = 75 g/L

PARTES POR MILHĂ&#x192;O (ppm) Ă&#x2030; usada para soluĂ§Ăľes extremamente diluĂdas, isto ĂŠ, que apresenta uma quantidade de soluto muito pequeno dissolvida em uma quantidade muito grande de solvente ou soluĂ§ĂŁo. Costuma-se especificar ppm (m/m) isso significa que o comparativo ocorre em massas, mas tambĂŠm pode ser me massa /volume (m/V) ou ainda em relaĂ§Ăľes de volumes (V/V). 15 ppm ď&#x192;¨ 15 mg - - - - - - - - 1.000.000 mg (15 mg/Kg) Um conceito semelhante ao ppm ĂŠ o de partes por bilhĂŁo (ppb), no qual a comparaĂ§ĂŁo ĂŠ feita entre uma parte e 1 bilhĂŁo de partes.

[47]

[QuĂmica I] MOLARIDADE OU CONCENTRAĂ&#x2021;Ă&#x192;O MOLAR (M) Antes de definir molaridade de uma soluĂ§ĂŁo, faz-se necessĂĄrio recordar que: * massa molar de uma substĂ˘ncia ĂŠ a massa de um mol de molĂŠculas desta substĂ˘ncia e ĂŠ obtida tomandose sua massa molecular expressa em gramas; * a massa molecular de uma substĂ˘ncia ĂŠ obtida pela soma das massas atĂ´micas de todos os ĂĄtomos que formam sua molĂŠcula. Ex. 4: Calcular a massa molar (mm) da glicose de fĂłrmula C6H12O6. C = 12 g x 6 = 72 g H = 1 g x 12 = 12 g O = 16 g x 6 = 96 g C6H12O6. = 180 g/ mol Molaridade de uma soluĂ§ĂŁo ĂŠ o nĂşmero de mols do soluto contidos em um litro de soluĂ§ĂŁo. A molaridade de uma soluĂ§ĂŁo ĂŠ obtida pelo quociente entre o nĂşmero de mols do soluto e o volume da soluĂ§ĂŁo em litros; onde o nĂşmero de moles do soluto ĂŠ obtido pelo quociente entre a massa soluto e sua massa molar. M=

đ?&#x2018;&#x161;1 đ?&#x2018;&#x161; đ?&#x2018;&#x161; . đ?&#x2018;Ł (đ??ż)

Ex. 5: Uma soluĂ§ĂŁo foi preparada pela adiĂ§ĂŁo de 8 gramas de NaOH em ĂĄgua suficiente para a obtenĂ§ĂŁo de 500 mL de soluĂ§ĂŁo. Calcular a molaridade desta soluĂ§ĂŁo. M=? m1=8g V = 500 mL ou 0,5 L mm NaOH = 40 g/mol Na = 23 + 16 g + 1 g

8đ?&#x2018;&#x201D; đ?&#x2018;&#x201D; 40 . đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x2122;

0,5đ??ż

8đ?&#x2018;&#x201D; đ?&#x2018;&#x201D; 20 . đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x2122;

đ??ż

M = 0,4 mol/L Ou 0,4 M

DILUIĂ&#x2021;Ă&#x192;O DE SOLUĂ&#x2021;Ă&#x2022;ES E CONCENTRAĂ&#x2021;Ă&#x2022;ES Diluir uma soluĂ§ĂŁo significa diminuir sua concentraĂ§ĂŁo e isto se consegue adicionando-se a ela uma quantidade de solvente puro. Vamos convencionar as quantidades antes da diluiĂ§ĂŁo tenham Ăndice 1 e apĂłs a diluiĂ§ĂŁo, Ăndice 2. Considere a situaĂ§ĂŁo: Observe que houve uma acrĂŠscimo Ă soluĂ§ĂŁo 1, unicamente, de solvente. Assim sendo, a massa de soluto ĂŠ a mesma antes e depois da diluiĂ§ĂŁo. PorĂŠm, a concentraĂ§ĂŁo C1 irĂĄ mudar para C2, porque o volume aumentou de V1 para V2. http://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-ediluicao.htm (acesso 30/11/2017)

Observe, ainda, que o volume final ĂŠ o volume inicial mais o volume do solvente que foi adicionado. Como a massa de soluto permanece constante, igualamos as concentraĂ§Ăľes e obtemos a seguinte expressĂŁo:

C1 . V1 = C2 . V2 M1 . V1 = M2 . V2

[48]

[QuĂmica I] Processo inverso as de diluir ĂŠ denominado concentrar. Logo, concentrar uma soluĂ§ĂŁo significa aumentar sua concentraĂ§ĂŁo. As expressĂľes matemĂĄticas no processo de diluiĂ§ĂŁo de soluĂ§ĂŁo sĂŁo inteiramente vĂĄlidas no processo de concentrar uma soluĂ§ĂŁo, desde que a quantidade de soluto permaneĂ§a constante. Quando esta sendo realizada uma diluiĂ§ĂŁo, o volume final (V2) ĂŠ igual ao volume inicial mais o volume adicionado, jĂĄ na concentraĂ§ĂŁo o volume final (V2) equivale ao volume inicial mais o volume adicionado. O volume e a concentraĂ§ĂŁo de uma soluĂ§ĂŁo sĂŁo inversamente proporcionais. Ex. 6: Considere 500 mL de soluĂ§ĂŁo 0,1 molar de NaOH que perderam por evaporaĂ§ĂŁo, 100 mL de ĂĄgua. Calcule a molaridade da soluĂ§ĂŁo resultante. C 1 = 0,1 M V 1 = 500 mL C2=? V 2 = 500mL - 100 mL

0,1 M. 500 mL = C 2. 400 mL

50 M = C 2. 400 mL

C 2 = 125 M

Ex. 7: O volume em ĂĄgua, que deve ser adicionado a 800 mL de soluĂ§ĂŁo aquosa 50 g/L de urĂŠia, para que a soluĂ§ĂŁo resultante seja 10 g/L, deve ser igual a? C 1 = 50 g/L V 1 = 800 mL C 2 = 10 g/L V2=

50 g/L .800 mL = 10 g/L . V 2

40000 mL = V 2. 10 g/L

V 2 = 4000 mL

Observe que 4000 mL ĂŠ o volume final, e nĂŁo o que deve ser adicionado, este ĂŠ de 3950 mL. RELAĂ&#x2021;Ă&#x2022;ES ENTRE UNIDADES Quando precisamos transformar uma unidade em outra, precisamos tomar o cuidado fundamental de usar sempre as unidades de medidas de massas em gramas e volumes em litros. Ainda ĂŠ bom lembrar que o titulo NĂ&#x192;O deve ser usado em percentual.

C = M . mm

C=d.T

d . T = M . mm Ex. 8: Considere a soluĂ§ĂŁo de ĂĄcido sulfĂşrico (H2SO4) 27 % em massa e densidade 1,2 Kg/L. Determine a concentraĂ§ĂŁo desta soluĂ§ĂŁo em mol/L. T = 27 % = 27/ 100 ď&#x192;¨ 0,27 D = 1,2 Kg/ L ď&#x192;¨ 1200 g/ L

d . T = M . mm 1200 g/ L x 0,27 = M . 98 g/ mol 324 g/ L = M . 98 g/ mol

mm = H2SO4 ď&#x192;¨ 98 g/ mol M=?

đ?&#x;&#x2018;đ?&#x;?đ?&#x;&#x2019; đ?&#x2019;&#x2C6;/ đ?&#x2018;ł đ?&#x;&#x2014;đ?&#x;&#x2013; đ?&#x2019;&#x2C6;/ đ?&#x2019;&#x17D;đ?&#x2019;?đ?&#x2019;?

M = 3,3 mol/L

[49]

[Química I]

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 1. (ENEM) O vinagre vem sendo usado desde a Antiguidade como conservante de alimentos, bem como agente de limpeza e condimento. Um dos principais componentes do vinagre é o ácido acético (massa molar 60 g/mol), cuja faixa de concentração deve se situar entre 4% a 6% (m/v). Em um teste de controle de qualidade foram analisadas cinco marcas de diferentes vinagres, e as concentrações de ácido acético, em mol/L, se encontram no quadro.

3. (FURG) O rótulo de uma garrafa de 700 mL de vinho traz a sua graduação alcoólica: 10,8 % em volume. Isto indica que, com relação à quantidade de álcool neste vinho, A) cada litro contém 10,8 mL. B) cada garrafa contém 108,0 mL. C) cada garrafa contém menos de 10,8 mL. D) cada garrafa contém mais de 108,0 mL. E) cada litro contém 108,0 mL. 4. (ENEM) A cafeína é um alcaloide, identificado como 1,3,7-trimetilxantina (massa molar igual a 194 g/mol), cuja estrutura química contém uma unidade de purina, conforme representado. Esse alcaloide é encontrado em grande quantidade nas sementes de café e nas folhas de chá-verde. Uma xícara de café contém, em média, 80 mg de cafeína.

Amostra Concentração de ácido acético (mol/L) 1 0,007 2 0,070 3 0,150 4 0,400 5 0,700 RIZZON, L. A. Sistema de produção de vinagre. Disponível em: www.sistemasdeproducao.cnptia.embrapa.br. Acesso em: 14 ago. 2012 (adaptado).

A amostra de vinagre que se encontra dentro do limite de concentração tolerado é a A) 1. B) 2. C) 3. D) 4. E) 5. MARIA, C. A. B.; MOREIRA, R. F. A. Cafeína: revisão sobre métodos de análise. Química Nova, n. 1, 2007 (adaptado).

2. (UFRGS) Um determinado sal apresenta solubilidade em água igual a 135 g/L, a 250C. Dissolvendo-se, completamente, 150 g desse sal em um litro de água, e resfriando-se lentamente o sistema até 250C, obtém-se um sistema homogêneo cuja solução será: A) diluída B) concentrada C) insaturada D) saturada E) supersaturada

Considerando que a xícara descrita contém um volume de 200 mL de café, a concentração, em mol/L, de cafeína nessa xícara é mais próxima de: A) 0,0004. B) 0,002. C) 0,4. D) 2. E) 4.

Gabarito dos exercícios de fixação: 1.E | 2.E | 3.E | 4.B

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[Química I]

UNIDADE 10 PROPRIEDADES COLIGATIVAS Propriedades coligativas das soluções são propriedades que dependem apenas do número de partículas dispersas na solução, independentemente da natureza dessas partículas. Uma das propriedades físicas com a qual é comum vivermos, e que é facilmente perceptível, é a volatilidade de diferentes substâncias. É senso comum que as substâncias diferentes apresentam diferentes volatilidades, ou seja, tem maior ou menor facilidade ao passar do estado líquido para o gasoso. Se utilizarmos um líquido em um recipiente fechado, podemos observar que em um breve espaço de tempo, ocorre um equilíbrio dinâmico entre o líquido e o vapor desse líquido LÍQUIDO  VAPOR. No equilíbrio a temperatura constante, a concentração das moléculas no estado de vapor não varia com o tempo. Dessa forma, a pressão exercida pelo vapor sobre o líquido permanecerá constante. A pressão de vapor em equilíbrio com seu líquido é denominado de pressão máxima de vapor.

10.1. PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR (PMV) Pressão ou (tensão) máxima de vapor de um líquido é a pressão exercida por seus vapores (vapores saturados) quando estes estão em equilíbrio dinâmico com o líquido numa dada temperatura. Vale lembrar que, quanto maior for à pressão máxima de vapor de um líquido, maior será sua tendência a evaporar ou dizemos, ainda, que o líquido é mais volátil. http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/pressaovapor.htm (acesso 30/11/2017)

10.2. TONOSCOPIA E a diminuição da PMV de um líquido puro, devido ao acréscimo de um soluto não volátil. A PMV tem relação direta com a temperatura. Quando elevamos a temperatura, as partículas do líquido ficam mais agitadas; consequentemente, o liquido evapora mais intensamente, aumentando sua pressão de vapor. Influência da natureza do líquido: Líquidos mais voláteis do que a água, como o álcool comum, o éter comum, etc., evaporam-se mais intensamente, resultando maiores pressões máximas de vapor (PMV) à mesma temperatura. Logo, as curvas desses líquidos estarão, acima da curva de pressão máxima de vapor da água. O inverso ocorrerá com líquidos menos voláteis do que a água (como, por exemplo, querosene, óleos vegetais e minerais, etc.). A maior ou menor pressão de vapor de um líquido depende das forças de intermoleculares. Forças intensas, como as pontes de hidrogênio, “prendem” fortemente as moléculas umas às outras e, em consequência, tornam o líquido menos volátil — isto é, com menor pressão de vapor, como é o caso da água. Forças pouco intensas, como as de Van der Waals, unem

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[Química I] fracamente as moléculas umas às outras, tornando o líquido mais volátil — é o caso do éter comum. Influência da quantidade de líquido ou de vapor presentes: É interessante notar que a pressão máxima de vapor de um líquido, a uma dada temperatura, não depende das quantidades de líquido e de vapor presentes, por exemplo, em um isqueiro a gás — o nível do líquido vai baixando com o uso; entretanto, enquanto houver líquido no interior do isqueiro (mesmo que seja em quantidade mínima), a pressão ali se mantém constante.

10.3. EBULIOSCOPIA É o aumento da temperatura de ebulição de um líquido puro, devido o acréscimo de um soluto não volátil. A ebulição de um líquido é o fenômeno físico onde uma substância passa do estado líquido para gasoso é a vaporização e pode ocorrer de duas maneiras: - por evaporação, que é uma vaporização calma e ocorre somente na superfície do líquido; - por ebulição, que é uma vaporização turbulenta, com a formação de bolhas em todo o interior do líquido. Para que a ebulição aconteça, é necessário que a pressão do vapor existente no interior de cada bolha seja igual ou superior à pressão externa. Ora, a pressão externa sobre a bolha é dada pela soma da pressão atmosférica com a pressão da camada líquida acima da bolha. Uma vez que esta última é desprezível, podemos dizer que: “um líquido entra em ebulição quando a pressão máxima de seus vapores torna-se igual à pressão externa — que, no caso de um recipiente aberto, é a pressão atmosférica local”.

http://educacao.globo.com/quimica/assunto/solucoes/propriedad es-coligativas.html (acesso 30/11/2017)

Havendo acréscimo de soluto, a PMV diminui, ficando menor que a pressão atmosférica, e com isso para a ebulição. Para que o líquido (agora solução) volte a entrar em ebulição, é necessário que a nova PMV fique novamente igual à atmosférica; para que isso aconteça a temperatura deve subir. Pode-se então prever que, quanto maior for à quantidade de soluto dissolvido, mais aumenta a temperatura de ebulição. Se compararmos líquidos puros com ponto de ebulição diferentes, notaremos que quanto mais volátil for o líquido, menor será sua temperatura de ebulição e, em consequência maior será sua pressão máxima de vapor. A influência da pressão externa na temperatura de ebulição: A pressão atmosférica varia de acordo com a altitude. Com o aumento da altitude, a pressão atmosférica e o ponto de ebulição diminuem, causando a diminuição da pressão de vapor. Em locais onde há menos pressão atmosférica, a água ferve mais rápido. As moléculas escapam do líquido com mais facilidade. Em lugares de grande altitude, as substâncias entram em ebulição a temperaturas mais baixas que ao nível do mar. Isto explica a dificuldade de cozinhar alimentos, como ovos e arroz e preparar bebidas quentes, como café e chá em locais que estão ao nível do mar. Para definir matematicamente qual a variação na temperatura de ebulição, utiliza-se a Lei de RAOULT, que descreve:

∆ te = Ke. W .i ∆ te = Variação na temperatura de ebulição Ke = Constante ebulioscópica W = Concentração molal i = fator de Van’t Hoff

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[Química I]

10.4. CRIOSCOPIA Esta propriedade pode ser chamada também de criometria ou crioscopia, é uma propriedade coligativa que ocasiona a diminuição da temperatura de congelamento do solvente é provocado pela adição de um soluto não-volátil em um solvente. Quando se compara um solvente puro e uma solução de soluto não-volátil , é possível afirmar que o ponto de congelamento da solução sempre será menor que o ponto de congelamento do solvente puro. Uma observação importante é que, quanto maior o número de partículas dissolvidas em uma solução, menor será o seu ponto de congelamento. O fenômeno criométrico tem várias aplicações práticas: • as fábricas de sorvete adicionam sal comum à água para poder resfriá-la muito abaixo de 0 °C, sem que a água venha a se solidificar; você mesmo poderá misturar gelo picado e sal comum e verificar como a temperatura desce consideravelmente; • em países frios, coloca-se sal comum (ou o cloreto de cálcio) em pontos perigosos de rodovias, no inverno, para evitar o acúmulo de gelo; • em locais muito frios, durante o inverno, colocam-se anticongelantes (como, por exemplo, etilenoglicol) na água dos radiadores dos automóveis para evitar que, durante a noite, com o carro estacionado, a água venha a se congelar no motor, arrebentando o radiador ou outras partes do motor (lembre-se de que a água, ao congelar-se, aumenta de volume). Com uma quantidade adequada de etilenoglicol, a água chega a congelar-se a 37 °C abaixo de zero. Para definir matematicamente qual a variação na temperatura de congelamento, utiliza-se a Lei de RAOULT, que descreve:

∆ tc = Kc . W . i ∆ tc = Variação na temperatura de ebulição Kc = Constante crioscópica W = Concentração molal i = fator de Van’t Hoff

10.5. OSMOSCOPIA É o estudo da pressão envolvida no processo de osmose (pressão osmótica). A osmose é a passagem de um solvente para uma solução ou a passagem de uma solução diluída para uma solução mais concentrada, por meio de uma membrana semipermeável (msp) . A osmose é responsável pela explicação de fenômenos que acontecem no charque, no caldo da salada de frutas e no transporte da seiva nos vegetais. A membrana semipermeável (msp) permite a passagem do solvente e impede a passagem de soluto. http://www.ferran.com.br/wpcontent/uploads/2017/10/osmose.jpg (acesso 30/11/2017)

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[Química I] Pressão Osmótica – É a pressão exercida sobre a solução para impedir sua diluição pela passagem do solvente puro através d uma membrana semipermeável, ou de modo mais simples, é a força necessária para impedir que ocorra a osmose. Caso a pressão exercida for superior, teremos a osmose reversa, processo no qual o solvente se movimenta do meio menos para o mais concentrado. Esse fenômeno reverso tem entre outra aplicações, obtenção de água potável a partir da água do mar e hemodiálise. Tendo duas soluções, à mesma temperatura, com pressões osmóticas πA e πB, dizemos que: - A solução A é hipertônica em relação à B, quando πA > πB; - A solução A é isotônica em relação à B, quando πA = πB; - A solução A é hipotônica em relação à B, quando πA < πB.

10.6. PROPRIEDADES COLIGATIVAS EM SOLUÇÕES IÔNICAS Em soluções que apresentam solutos não iônicos, os aspectos coligativos manifestam-se de forma mais acentuada. Esse fato pode ser explicado pelo fato que os compostos iônicos em solução aquosa sofrem ionização, gerando cátion(s) e ânion(s). Quanto maior for o numero de íons, maior será a variação de temperatura de ebulição e congelamento. Considere as três soluções a seguir; glicose (C6H12O6)  i = 1 (composto covalente não ioniza) cloreto de sódio (NaCl)  i = 2 (1 Na+ + 1 Cl-) cloreto de cálcio (CaCl2)  i = 3 (1 Ca+2 + 2 Cl-) Podemos observar que a variação das temperaturas de congelamento e de ebulição, considerando soluções de mesma concentração molar, será na maior na solução de cloreto de cálcio e é três vezes menor na de glicose. Vale salientar que os compostos covalentes não ionizam, exceto os ácidos.

Leitura complementar: Propriedades coligativas no dia a dia O que você faria se, de repente, a temperatura caísse tanto que nevasse, como ocorre por exemplo, na Europa, e em frente à sua casa tivesse tanta neve que você não conseguisse sair? Bastaria pegar sal de cozinha e jogar na neve para que o problema ficasse resolvido. Mas qual é o efeito do sal ao entrarem contato com a neve? O sal derrete a neve, o o pois forma com ela uma mistura que não fica sólida a 0 C e sim a temperaturas inferiores a 0 C (Crioscopia). Adicionando-se por exemplo, nos radiadores de carros a substância chamada de etileno glicol. Essa substância forma o com a água presente nos radiados uma solução. A temperatura de congelação dessa solução é bastante menor que 0 C. Sendo assim, à noite, quando a temperatura cai, não há perigo de a água do radiador congelar e assim danificá-lo. A pressão osmótica em nosso dia-a-dia: Como se explica, por exemplo, a água presente na terra subir através de tronco de uma árvore? Um dos fatores que explica esse fenômeno é a diferença de concentração. A solução presente na terra é menos concentrada do que a solução presente na raiz, logo vai haver, através de osmose, um fluxo de água no sentido terra  raiz. (Além dessa diferença de concentração, contribuem; a capilaridade e a evaporação do líquido que ocorre nas folhas). Algumas pessoas, ao ingerir bebidas alcóolicas, necessitam de um tratamento imediato que consiste na aplicação intravenosa de uma solução contendo glicose. Esta solução deve ser isotônica ao sangue. Ou seja, deve apresentar a mesma pressão osmótica do sangue (em torno de 7,4 atm). http://discentesblog.blogspot.com.br/2008/08/observando-propriedades-coligativas-no.html (adaptado - acesso 05/12/2017)

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[Química I]

UNIDADE 11 TERMOQUÍMICA Em nosso cotidiano temos uma série de reações que ocorrem ao nosso redor. Percebemos que algumas destas necessitam de calor para acontecer e outras liberam calor. Deste modo a parte da química que estuda a quantidade de energia absorvida ou liberada durante as reações químicas chamamos de termoquímica.

11.1. ENTALPIA ( H ) É a quantidade absoluta de calor de um sistema. Esses valores podem ser mensurados em Calorias. Caloria é a quantidade de calor necessária para elevar de 14,5º C para 15,5º C a temperatura de 1 grama de água. Com relação à entalpia do sistema podemos classificar as reações como: a) EXOTÉRMICA são as reações que produzem ou liberam calor; o meio aquece.

CONCLUSÕES: 1º ) Reagente  Produto ∆ H < ZERO 2º ) Reagente – ENERGIA  Produto 3º ) Reagente – CALOR  Produto + ENERGIA https://opetroleocomomundocom.files.wordpress.com/2016/06/torreatm1.jpg (acesso 20/11/2017)

b) ENDOTÉRMICA são as reações que produzem ou liberam calor; o meio resfria. CONCLUSÕES: 1º ) Reagente  Produto ∆ H > ZERO 2º ) Reagente + ENERGIA  Produto 3º ) Reagente – CALOR  Produto - ENERGIA https://opetroleocomomundocom.files.wordpress.com/2016/06/torr e-atm1.jpg (acesso 20/11/2017)

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[Química I]

11.2. TIPOS DE REAÇÕES CALOR DE FORMAÇÃO: É a variação de entalpia na formação de “1 MOL” de uma substância a partir de reagentes (substâncias simples) no estado padrão. H2 (g) + 1/2 O2 (g)  H2O (l) 2 C(grafite) + 3 H2(g) + 1/2 O2(g)  C2H5OH(l) Foi atribuído valor zero para a entalpia dos “elementos químicos e substâncias simples” no estado padrão a 25 oC e 1 ATM. Cuidado: Devemos tomar cuidado com as substâncias alotrópicas, pois nestes casos temos duas formas de cristalização das substâncias puras, e sempre devemos usar a de menor conteúdo energético (H = 0). CALOR DE COMBUSTÃO: É a variação de entalpia (quantidade de calor liberada) verificada na combustão total de 1 mol da substância considerada, supondo todas as substâncias no estado padrão. C (g) + O2 (g)  CO2(g) C2H5OH(l) + 3 O2(g)  2 CO2 (g) + 3 H2O(l)

11.3. CÁLCULO DE VARIAÇÃO DE ENTALPIA a) Entalpias de formação Quando uma equação química apresentar o calor de formação de todos os participantes, pode-se determinar o valor do ∆H da reação pela diferença entre os produtos e reagentes. ∆ H = ∑ H produtos -∑ H reagentes Ex. 1: Determine o calor de combustão do etanol a partir dos dados abaixo: C2H5OH(l) + 3 O2(g)  2 CO2 (g) + 3 H2O(l) ∆HF CO2 = ∆HF H2O =

- 94,0 Kcal/mol - 68,3 Kcal/mol

∆HF C2H5OH = - 66,3 Kcal/mol ∆HF O2 = zero Kcal/mol

∆ H = ∑ H produtos - ∑ H reagentes ∆ H = ∑ H (2 CO2 (g) + 3 H2O(l) )-∑ H (C2H5OH(l) + 3 O2(g) ) ∆ H = ∑ H [ ( 2. - 94,0) + (3 . - 68,3)] -∑ H [(1 . - 66,3) + (3 . ZERO)] ∆ H = ∑ H [ ( - 188) + ( - 204,9)] -∑ H (- 66,3) + ZERO ∆ H = (- 392,9) - (- 66,3)  - 326,6 Kcal/mol

b) Lei de hess O ∆H depende apenas do estado inicial e final da reação. Para aplicarmos a Lei de Hess devemos tomar alguns cuidados; que são: a) Quando uma reação for multiplicada ou dividida o valor do ∆H também é. b) Quando uma reação for invertida troca-se o sinal do ∆H. c) Pode-se eliminar substâncias em reações diferentes; desde que estejam em lados opostos e no mesmo estado físico. d) O ∆H do sistema é determinado por ∆H = ∆H 1 + ∆H 2 + ... + ∆H n

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[Química I] Ex. 2: Determine o calor da reação abaixo: C 2 H 5 OH(l) + 3 O2 (g)  2 CO2 (g) + 3 H2O (l) Sabendo-se que: CO2(g)  C(s) + O2(g)

∆ H = + 94,0 Kcal/mol

H2(g) + ½ O2(g)  H2O(l) 2C ( s ) + 3 H2 (g) +½ O2 (g) C2 H5 O H( l )

∆ H = - 68,3 Kcal/mol ∆ H = - 66,3 Kcal/mol

RESOLUÇÃO:

INVERTER E MULTIPLICAR POR 2 a primeira reação para obter CO2(g) como produto; 2 C(s) + 2 O2(g)  2 CO2(g)

- 94,0 Kcal/mol x

2 MULTIPLICAR POR 3 a segunda reação para obter H2O(l) como produto; 3 H2(g) + 3/2 O2(g)  3 H2O(l)

- 68,3 Kcal/mol x 3

INVERTER E a primeira reação para obter C2 H5 O H( l ) como reagente. C2 H 5 O H( l )  2 C ( s ) + 3 H2 (g) + ½ O2 (g)

2 C(s) + 2 O2(g)

 2 CO2(g)

∆ H = - 188,0 ∆ H = - 204,9

3 H2(g) + 3/2 O2(g)  3 H2O(l) C2 H 5 O H( l )

+ 66, 3 Kcal/mol

 2C ( s ) + 3 H2 (g) + ½ O2 (g)

∆ H =+ 66,3 ∆ H = ( - 188) + ( - 204,9) + ( +66,3)

C2H5OH(l) + 3 O2(g)  2 CO2(g) + 3 H2O(l)

∆ H = - 326,6 Kcal/mol

c) Determinação do ∆H a partir das entalpias de ligação Quando uma reação se desenvolve, o processo de transformação de uma substância em outra envolve a ruptura de ligações (reagentes) e formação de outras ligações (produtos). De acordo com estas informações podemos determinar o ∆ H do sistema usando os seguintes dados: a) Quando uma ligação química se forma, ocorre a liberação de energia (processo exotérmico). b) Quando uma ligação química se rompe, ocorre uma absorção de energia ( processo endotérmico). c) A quantidade de energia liberada na formação de uma ligação química é igual a quantidade de energia absorvida na sua ruptura. d) O ∆H do processo é obtido somando-se os valores de energia por ligação (valor total).

Ex.3: Calcular a variação de entalpia da hidrogenação do eteno CH2 = CH2 + H2  CH3 – CH3

[57]

Dados: C = C = 145 Kcal H – H = 103 Kcal C – C = 80 Kcal C – H = 98 Kcal

[Química I] RESOLUÇÃO: 1 – Abrir os compostos para observar todas as ligações;

H-H



2 – Desprezar todas as ligações que não sofreram alterações do inicio ao final, pois estas não foram nem rompidas nem formadas; +

H-H



3 – Toda ligação de reagente rompe, sendo um processo endotérmico (RompENDO) e toda ligação que forma é exotérmica. C = C = + 145 Kcal x 1 ( uma única quebra de ligação dupla) H – H = + 103 Kcal x 1 ( uma única quebra de ligação) C – C = - 80 Kcal x 1 ( uma formação de ligação simples) C – H = - 98 Kcal x 2 ( duas formações de ligação) 4 – Determinar o valor de ∆H aplicando igual à lei de Hess:

∆H = ∆H 1 + ∆H 2 + ... + ∆H n

∆H = (+ 145 . 1) + (+ 103 . 1) + (- 80 . 1) + (- 98 . 2) ∆H = (+ 145) + (+ 103) + (- 80) + (- 196) ∆H = (+ 248) + (- 276) ∆H = - 28 Kcal

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 1 - (UFRGS) O carbeto de tungstênio, WC, é uma substância muito dura e, por essa razão, é utilizada na fabricação de vários tipos de ferramentas. A variação de entalpia da reação de formação do carbeto de tungstênio a partir dos elementos Cgrafite e W(s) é difícil de ser medida diretamente, pois a reação ocorre a 14000C. No entanto, pode-se medir com facilidade os calores de combustão dos elementos Cgrafite, W(s) e do carbeto de tungstênio, WC(s): 2 W(s) + 3 O2(g)  2 WO3(s) H = - 1680,6 KJ C grafite + O2(g)  CO2(g) H = - 393,5 KJ 2 WC(s) + 5 O2 (g)  2 CO2 (g) + 2 WO3 (s ) H = - 2391,6 KJ Pode-se, então, calcular o valor da entalpia da reação abaixo e concluir se a mesma é endotérmica ou exotérmica: W (s) + C grafite  WC (s) H = ? A qual alternativa corresponde o valor de H e o tipo de reação? A) B) C) D) E)

H da reação - 878,3 KJ - 317,5 KJ - 38,0 KJ + 38,0 KJ + 317,5 KJ

Classificação da reação Exotérmica Exotérmica Exotérmica Endotérmica Endotérmica

[58]

[Química I] 2. (ENEM) O aproveitamento de resíduos florestais vem se tornando cada dia mais atrativo, pois eles são uma fonte renovável de energia. A figura representa a queima de um bio-óleo extraído do resíduo de madeira, sendo ∆H1 a variação de entalpia devido à queima de 1 g desse bio-óleo, resultando em gás carbônico e água líquida, e ∆H2 à variação de entalpia envolvida na conversão de 1 g de água no estado gasoso para o estado líquido.

A) - 106. B) - 94,0. C) - 82,0. D) - 21,2. E) - 16,4. 3. (UFRGS) Se o efeito térmico da reação A + B  R + S é H0298, o efeito térmico da reação química 2 R + 2 S  2 A + 2 B é igual a? 0 a) -H 298 b) – ½ H0298 c) –2 H0298 d) H0298 e) 1/H0298 4. (UFRGS) O calor de formação do CO2(g) na temperatura de 250 C é H0298 = - 393,5 KJ/mol. A partir desse dado, pode-se afirmar que o efeito térmico, H0298, resultante da combustão de 1 grama de carbono, é igual a: a) b) c) d) e)

A variação de entalpia, em kJ, para a queima de 5 g desse bio-óleo resultando em CO2 (gasoso) e H2O (gasoso) é:

–393,5 KJ –32,8 KJ 32,8 KJ 131,2 KJ 393,5 KJ

Gabarito dos exercícios de fixação: 1.C | 2.C | 3.B | 4.C

Leitura complementar:

O ar poluído pode ser transportado? Quando uma indústria emite gases e material particulado para a atmosfera, podemos ver que a fumaça "viaja" pelo ar. Desta forma, quando chover, esses contaminantes poderão ser depositados longe das fontes emissoras. Por exemplo, no Pólo Petroquímico de Cubatão (perto de Santos - SP) são emitidas toneladas de SO2 na atmosfera por ano, e a chuva que cai em cidades não industrializadas, a mais de 100 km de distância, muitas vezes é ácida por causa dessas indústrias. O SO2 produzido pela queima do carvão na Termoelétrica da Candiota no Rio Grande do Sul chega até o Uruguai, prejudicando o meio ambiente também daquele país. Esta é a chamada poluição trans-fronteiriça, isto é, ultrapassa as fronteiras de um país. http://www.usp.br/qambiental/chuva_acidafront.html (acesso em 12/12/2017)

[59]

[Química I]

UNIDADE 1. SISTEMAS E PROPRIEDADES

Para a separação dos constituintes com o objetivo de produzir a gasolina, o método a ser utilizado é a: A) filtração B) destilação. C) decantação. D) precipitação. E) centrifugação.

1. (ENEM) Um grupo de pesquisadores desenvolveu um método simples, barato e eficaz de remoção de petróleo contaminante na água, que utiliza um plástico produzido a partir do líquido da castanha-de-caju (LCC). A composição química do LCC é muito parecida com a do petróleo e suas moléculas, por suas características, interagem formando agregados com o petróleo. Para retirar os agregados da água, os pesquisadores misturam ao LCC nanopartículas magnéticas.

3. (ENEM) O acúmulo de plásticos na natureza pode levar a impactos ambientais negativos, tanto em ambientes terrestres quanto aquáticos. Uma das formas de minimizar esse problema é a reciclagem, para a qual é necessária a separação dos diferentes tipos de plásticos. Em um processo de separação foi proposto o seguinte procedimento: I. Coloque a mistura de plásticos picados em um tanque e acrescente água até a metade da sua capacidade. II. Mantenha essa mistura em repouso por cerca de 10 minutos. III. Retire os pedaços que flutuaram e transfira-o para outro tanque com uma solução de álcool. IV. Coloque os pedaços sedimentados em outro tanque com solução de sal e agite bem.

KIFFER, D. Novo método para remoção de petróleo usa óleo demamona e castanha-de-caju. Disponível em: www.faperj.br. Acesso em: 31 jul. 2012 (adaptado).

Essa técnica considera dois processos de separação de misturas, sendo eles, respectivamente: A) flotação e decantação B) decomposição e centrifugação. C) floculação e separação magnética. D) destilação fracionada e peneiração. E) dissolução fracionada e magnetização.

Qual propriedade da matéria possibilita a utilização do procedimento descrito? A) massa B) volume C) densidade D) porosidade E) maleabilidade

2. (ENEM) O quadro apresenta a composição do petróleo.

Fração

Faixa de tamanho das moléculas

Faixa de ponto de ebulição (°C)

Gás

C1 a C5

- 160 a 30

Gasolina

C5 a C12

30 a 200

Querosene Lubrificantes Parafinas Asfalto

Usos combustíveis gasosos combustível de motor diesel e combustível de alto-forno

4. (ENEM) Para impedir a contaminação microbiana do suprimento de água, deve-se eliminar as emissões de efluentes e, quando necessário, tratá-lo com desinfetante. O ácido hipocloroso (HClO), produzido pela reação entre o cloro e água, um dos compostos empregados como desinfetante. Contudo, ele não atua como oxidante, mas também como um ativo agente de cloração. A presença de matéria orgânica dissolvida no suprimento da água clorada pode levar à formação de clorofórmio (CHCl3) e outras espécies cloradas tóxicas

C12 C18 180 a 400 maior que maior que C16 350 Lubrificantes maior que sólidos de C20 baixa fusão velas e fósforos maior que resíduos C30 pastosos Pavimentação

SPIRO, T.G; STIGLIANI. W.M. Química ambiental. São Paulo: Pearson, 2009(adaptado).

Visando eliminar da água o clorofórmio e outras moléculas orgânicas, o tratamento adequado é a: A) Filtração, com o uso de filtros de carvão ativo. B) Fluoretação, pela adição de fluoreto de sódio.

BROWN, T. L. et al. Química: a ciência central. São Paulo: Person Prentice Hall, 2005.

[60]

[Química I] C) Coagulação, pela adição de sulfato de alumínio D) Correção do pH, pela adição de carbonato de sódio. E) Floculação, em tanques de concreto com a água em movimento.

A) Flotação B) Levigação C) Ventilação D) Peneiração E) Centrifugação

5. (ENEM) A elevação da temperatura das águas de rios, lagos e mares diminui a solubilidade do oxigênio, pondo em risco diversas formas de vida aquática que dependem desse gás. Se essa elevação de temperatura acontece por meios artificiais, dizemos que existe poluição térmica. As usinas nucleares, pela própria natureza do processo de geração de energia, podem causar esse tipo de poluição. Que parte deste ciclo de geração de energia das usinas nucleares está associada a esse tipo de poluição? A) Fissão do material radioativo B) Condensação do vapor-d ’água no final do processo C) conversão da energia das turbinas pelos geradores D) aquecimento da água líquida para gerar vapor-d ‘água E) Lançamento do vapor-d ‘água sobre as pás das turbinas.

8. (ENEM) Os gases liberados pelo esterco e por alimentos em decomposição podem conter sulfeto de hidrogênio (H2S), gás com cheiro de ovo podre, que é tóxico para muitos seres vivos. Com base em tal fato, foram feitas as seguintes afirmações: I. Gases tóxicos podem ser produzidos em processos naturais. II. Deve-se evitar o uso de esterco como adubo porque polui o ar das zonas rurais. III. Esterco e alimentos em decomposição podem fazer parte no ciclo natural do enxofre (S). Está correto, apenas, o que se afirma em: A) I B) II C) III D) I e III E) II e III

6 (ENEM) O principal processo industrial utilizado na produção de fenol é a oxidação do cumeno (isopropilbenzeno). A equação mostra que esse processo envolve a formação de hidroperóxido de cumila, que em seguida é decomposto em fenol e acetona, ambos usados na indústria química como precursores de moléculas mais complexas. Após o processo de síntese, esses dois insumos devem ser separados para a comercialização individual.

9. (ENEM) O ciclo da água é fundamental para a preservação da vida no planeta. As condições climáticas da Terra permitem que a água sofra mudanças de fase e a compreensão dessas transformações é fundamental para se entender o ciclo hidrológico. Numa dessas mudanças, a água ou a umidade da terra absorve o calor do sol e dos arredores. Quando já foi absorvido calor suficiente, algumas das moléculas do líquido podem ter energia necessária para começar a subir para a atmosfera. Disponível em. http//www.keroagua.blogspot.com Acesso em: 30 mar. 2009 (adaptado)

A transformação mencionada no texto é a: A) fusão. B) liquefação. C) evaporação. D) solidificação. E) condensação.

Considerando as características físico químicas dos dois insumos formados, o método utilizado para a separação da mistura, em escala industrial, é a: A) filtração B) ventilação C) decantação D) evaporação E) destilação fracionada

10.(ENEM) A bauxita, composta por cerca de 50% de Al2O3, é o mais importante minério de alumínio. As seguintes etapas são necessárias para obtenção de alumínio metálico: 1. Dissolução do Al2O3(s) é realizada em solução de o NaOH(aq) a 175 C, levando à formação da espécie solúvel NaAl(OH)4(aq). 2. Com o resfriamento da parte solúvel, ocorre a precipitação do Al(OH)3(s). 3. Quando o Al(OH) (s) é aquecido a 1 050 °C, ele se decompõem em Al2O3 (s) e H2O. 4. Al2O3(s) é transferido para uma cuba eletrolítica e fundido a alta temperatura com o auxílio de um, fundente.

7. (ENEM) Entre as substâncias usadas para o tratamento de água está o sulfato de alumínio que, em meio alcalino, forma partículas em suspensão na água, às quais as impurezas presentes no meio se aderem. O método de separação comumente usado para retirar o sulfato de alumínio com as impurezas aderidas é a:

[61]

[Química I] 5. Através da passagem de corrente elétrica entre os eletrodos da cuba eletrolítica, obtém-se o alumínio reduzido no cátodo. As etapas 1, 3 e 5 referem-se, respectivamente, a fenômenos: A) Químico, físico e físico. B) Físico, físico e químico. C) Físico, químico e físico. D) Químico, físico e químico. E) Químico, químico e químico.

C) das diferentes velocidades angulares. D) das diferentes quantidades de cada substância. E) da diferente coesão molecular de cada substância. 14. (ENEM) A farinha de linhaça dourada é um produto natural que oferece grandes benefícios para o nosso organismo. A maior parte dos nutrientes da linhaça encontra-se no óleo desta semente, rico em substâncias lipossolúveis com massas moleculares elevadas. A farinha também apresenta altos teores de fibras proteicas insolúveis em água, celulose, vitaminas lipossolúveis e sais minerais hidrossolúveis. Considere o esquema, que resume um processo de separação dos componentes principais da farinha de linhaça dourada.

11. (ENEM) As centrífugas são equipamentos utilizados em laboratórios, clínicas e indústrias. Seu funcionamento faz uso da aceleração obtida pela rotação de um recipiente que serve para separação de sólidos em suspensão de líquidos ou de líquidos misturados entre si. RODITI,I. Dicionário Houaiss de física. Rio de Janeiro: Objetiva, 2005 (adaptado).

Nesse aparelho, a separação das substâncias ocorre em função: A) das diferentes densidades; B) dos diferentes raios de rotação; C) das diferentes velocidades angulares; D) das diferentes quantidades de cada substância; E) de diferente coesão molecular de cada substância.

O óleo de linhaça ourada é obtido na fração A) Destilado 1. B) Destilado 2. C) Resíduo 2 D) Resíduo 3. E) Resíduo 4

12. (ENEM) Um estudante construiu um densímetro, esquematizado na figura, utilizando um canudinho e massa de modelar. O instrumento foi calibrado com duas marcas de flutuação, utilizando água (marca A) e etanol (marca B) como referências. Em seguida, o densímetro foi usado para avaliar cinco amostras: vinagre, leite integral, gasolina (sem álcool o anidro), soro fisiológico e álcool comercial (92,8 GL).

15. (ENEM) Algumas práticas agrícolas fazem uso de queimadas, apesar de produzirem grandes efeitos negativos. Por exemplo, quando ocorre a queima da palha de cana-de-açúcar, utilizada na produção de etanol, há emissão de poluentes como CO2, SOx, NOx e materiais particulados (MP) para a atmosfera. Assim, a produção de biocombustíveis pode, muitas vezes, ser acompanhada da emissão de vários poluentes.

Que amostra ficará entre os limites A e B? A) Vinagre. B) Gasolina. C) Leite integral. D) Soro fisiológico E) Álcool comercial.

CARDOSO, A. A.; MACHADO, C. M. D.; PEREIRA, E. A. Biocombustível: omito do combustível limpo. Química Nova na Escola, n. 28, maio 2008 (adaptado).

Considerando a obtenção e o consumo desse biocombustível, há transformação química quando: A) o etanol é armazenado em tanques de aço inoxidável. B) a palha de cana-de-açúcar é exposta ao sol para secagem. C) a palha da cana e o etanol são usados como fonte de energia. D) os poluentes SOx, NOx e MP são mantidos intactos e dispersos na atmosfera. E) os materiais particulados (MP) são espalhados no ar e sofrem deposição seca.

13. (ENEM) As centrífugas são equipamentos utilizados em laboratórios, clínicas e indústrias. Seu funcionamento faz uso da aceleração centrífuga obtida pela rotação de um recipiente que serve para a separação de sólidos em suspensão em líquidos ou líquidos misturados entre si. RODITI, I. Dicionário Houaiss de física. Rio de Janeiro: Objetiva, 2005 (adaptado).

Nesse aparelho, a separação das substâncias ocorre em função: A) das diferentes densidades. B) dos diferentes raios de rotação.

[62]

[Química I] 16. (ENEM) Em Bangladesh, mais da metade dos poços artesianos cuja água serve à população local está contaminada com arsênio proveniente de minerais naturais e de pesticidas. O arsênio apresenta efeitos tóxicos cumulativos. A ONU desenvolveu um kit para tratamento dessas águas a fim de torná-la segura para o consumo humano. O princípio desse kit é a remoção do arsênio por meio de uma reação de precipitação com sais de ferro (III) que origina um sólido volumoso de textura gelatinosa. Disponível em: http://tc.iaea.org. Acesso

O método considerado viável para tratar a água dura e aumentar seu potencial de utilização é o(a): A) decantação, pois permite que esses íons se depositem no fundo do recipiente. 2+ 2+ B) filtração, pois assim os íons Ca e Mg são retidos no filtro e separados da água. C) aquecimento da amostra de água, para que esses íons sejam evaporados e separados. D) adição do solvente orgânico CCl4 à amostra, para solubilizar esses íons e separá-los da água. E) reação química com CaO e Na2CO3, para precipitar esses íons na forma de compostos insolúveis.

em:11 dez. 2012 (adaptado).

Com o uso desse kit, a população local pode remover o elemento tóxico por meio de: A) fervura. B) filtração. C) destilação. D) calcinação. E) evaporação.

19. (ENEM) Um método para determinação do teor de etanol na gasolina consiste em misturar volumes conhecidos de água e de gasolina em um frasco específico. Após agitar o frasco e aguardar um período de tempo, medem-se os volumes das duas fases imiscíveis que são obtidas: uma orgânica e outra aquosa. O etanol, antes miscível com a gasolina, encontra-se agora miscível com a água. Para explicar o comportamento do etanol antes e depois da adição de água, é necessário conhecer: A) a densidade dos líquidos. B) o tamanho das moléculas. C) o ponto de ebulição dos líquidos. D) os átomos presentes nas moléculas. E) o tipo de interação entre as moléculas.

17. (ENEM) Uma pessoa é responsável pela manutenção de uma sauna úmida. Todos os dias cumpre o mesmo ritual: colhe folhas de capim-cidreira e algumas folhas de eucalipto. Em seguida, coloca as folhas na saída do vapor da sauna;

20. (ENEM) Em um experimento, foram separados três recipientes A, B e C, contendo 200 mL de líquidos distintos: o recipiente A continha água, com densidade de 1,00 g/mL; o recipiente B, álcool etílico, com densidade de 0,79 g/mL; e o recipiente C, clorofórmio, com densidade de 1,48 g/mL. Em cada um desses recipientes foi adicionada uma pedra de gelo, com densidade próxima a 0,90 g/mL.

Qual processo de separação é responsável pela aromatização promovida? A) Filtração simples. B) Destilação simples. C) Extração por arraste. D) Sublimação fracionada. E) Decantação sólido-líquido.

No experimento apresentado, observou-se que a pedra de gelo: A) flutuou em A, flutuou em B e flutuou em C. B) flutuou em A, afundou em B e flutuou em C. C) afundou em A, afundou em B e flutuou em C. D) afundou em A, flutuou em B e afundou em C. E) flutuou em A, afundou em B e afundou em C.

18. (ENEM) Água dura é aquela que contém 2+ 2+ concentrações relativamente altas de íons Ca e Mg dissolvidos. Apesar de esses íons não representarem risco para a saúde, eles podem tornar a água imprópria para alguns tipos de consumo doméstico ou industrial. 2+ 2+ Objetivando reduzir a concentração de íons Ca e Mg de uma amostra de água dura ao mínimo possível, um técnico em química testou os seguintes procedimentos no laboratório: I – Decantação da amostra de água. II – Filtração da amostra de água. III – Aquecimento da amostra de água. IV – Adição do solvente orgânico CCl4 à amostra de água. V – Adição de CaO e Na2CO3 à amostra de água.

21. (ENEM) Entre as substâncias usadas para o tratamento de água está o sulfato de alumínio que, em meio alcalino, forma partículas em suspensão na água, às quais as impurezas presentes no meio se aderem. O método de separação comumente usado para retirar o sulfato de alumínio com as impurezas aderidas é a: A) flotação. B) levigação. C) ventilação. D) peneiração. E) centrifugação.

BROWN, T. L. et al. Química, a ciência central. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005 (adaptado).

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[Química I]

UNIDADE 2. CONSTITUTIÇÃO ATÔMICA

22. (ENEM) A matéria-prima básica para a fabricação de calçados plásticos é a resina de PVC. A seguir é apresentado o fluxograma de fabricação do PVC e sua fórmula química. Siglas: PVC - policloreto de vinila; EDC - dicloro etano; MVC - monocloreto de vinila

1. (ENEM) Um fato corriqueiro ao se cozinhar arroz é o derramamento de parte da água de cozimento sobre a chama azul do fogo, mudando-a para uma chama amarela. Essa mudança de cor pode suscitar interpretações diversas, relacionadas às substâncias presentes na água de cozimento. Além do sal de cozinha (NaCl), nela se encontram carboidratos, proteínas e sais minerais. Cientificamente, sabe-se que essa mudança de cor da chama ocorre pela:

Disponível em: http://ri.grendene.com.br. Acesso em: 15 jun. 2011 (adaptado).

A) reação do gás de cozinha com o sal, volatilizando gás cloro. B) emissão de fótons pelo sódio, excitado por causa da chama. C) produção de derivado amarelo, pela reação com o carboidrato. D) Reação do gás de cozinha com a água, formando gás hidrogênio. E) excitação das moléculas de proteínas, com a formação de luz amarela.

Para a produção do PVC, a obtenção do cloro é proveniente do processo de: A) destilação. B) eletrólise. C) fusão ígnea. D) filtração a vácuo. E) precipitação fracionada. 23. (ENEM) Em vista a uma usina sucroalcooleira, um grupo de alunos pôde observar a série de processos de beneficiamento da cana-de-açúcar, entre os quais se destacam: 1. A cana chega cortada da lavoura por meio de caminhões e é despejada em mesas alimentadoras que a conduzem para as moendas.; antes de ser esmagadas para a retirada do caldo açucarado, toda a cana é transportada por esteiras e passada por um eletroímã para a retirada de materiais metálicos. 2. Após esmagar a cana, o bagaço segue para as caldeiras, que geram vapor e energia para toda a usina. 3. O caldo primário, resultante do esmagamento, é passado por filtros e sofre tratamento para transformar-se em açúcar refinado e etanol. Com base nos destaques da observação dos alunos, quais operações físicas de separação de materiais foram realizadas nas etapas de beneficiamento da cana-de-açúcar?

2 . (ENEM) Devido à sua resistência mecânica, baixa condutividade térmica e transparência à luz, o vidro tem sido cada vez mais utilizado na construção civil, aplicado em portas, janelas e telhados. Sua transparência é importante porque resulta em uma grande economia da energia elétrica usada na iluminação interna do ambiente. Microscopicamente, a transparência ocorre devido à forma com que a luz incidente interage com os elétrons dos átomos que compõem o material vítreo. A transparência pode ser explicada, considerando-se que a luz: A) é absorvida pelos elétrons e transformada em calor. B) é absorvida pelos elétrons e reemitida em todas as direções. C) não é absorvida pelos elétrons e é espalhada em diversas direções. D) não é absorvida pelos elétrons e continua seu caminho em trajetórias regulares. E) é absorvida pelos elétrons e reemitida de volta pela mesma trajetória de onde veio.

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

3 . (ENEM) A grafita é uma variedade alotrópica do carbono. Trata-se de um sólido preto, macio e escorregadio, que apresenta brilho característico e boa condutibilidade elétrica. Considerando essas propriedades, a grafita tem potencial de aplicabilidade em: A) Lubrificantes, condutores de eletricidade e cátodos de baterias alcalinas. B) Ferramentas para riscar ou cortar materiais, lubrificantes e condutores de eletricidade.

GABARITO UNIDADE 1 1. C 8. D 15. C 22. B

2. B 9. C 16. D 23. C

3. C 10. E 17. C

4. A 11. A 18. E

5. B 12. E 19. E

6. E 13. A 20. B

7. A 14. E 21. A

[64]

[Química I] C) Ferramentas para amolar ou polir materiais, brocas odontológicas e condutores de eletricidade. D) Lubrificantes, brocas odontológicas, condutores de eletricidade, captadores de radicais livres e cátodos de baterias alcalinas. E) Ferramentas para riscar ou cortar materiais, nanoestruturas capazes de transportar drogas com efeito radioterápico e cátodos de baterias alcalinas.

5. (UFRGS) Considere as seguintes afirmações a respeito do experimento de Rutherford e do modelo atômico de Rutherford-Bohr. I - A maior parte do volume do átomo é constituída pelo núcleo denso e positivo. II - Os elétrons movimentam-se em órbitas estacionárias ao redor do núcleo. III- O elétron, ao pular de uma órbita mais externa para uma mais interna, emite uma quantidade de energia bem definida.

4 . (ENEM) Os núcleos dos átomos são constituídos de prótons e nêutrons, sendo ambos os principais responsáveis pela sua massa. Nota-se que, na maioria dos núcleos, essas partículas não estão presentes na mesma proporção. O gráfico mostra a quantidade de nêutrons (N) em função da quantidade de prótons (Z) para os núcleos estáveis conhecidos.

Quais estão corretas? A) Apenas I B) Apenas lI. C) Apenas III. D) Apenas II e III. E) I, II e III. 6. (UFRGS) O elemento bromo apresenta massa 79 8l atômica 79,9. Supondo que os isótopos Br e Br tenham massas atômicas, em unidades de massa atômica, exatamente iguais aos seus respectivos números de massa, qual será a abundância relativa de cada um dos isótopos? 79 81 A) 75% Br e 25% Br. 79 81 B) 55% Br e 45% Br. 79 81 C) 50% Br e 50% Br. 79 81 D) 45% Br e 55% Br. 79 81 E) 25% Br e 75% Br. 7. (UFRGS) A massa atômica de alguns elementos da tabela periódica pode ser expressa por números fracionários, como, por exemplo, o elemento estrôncio cuja massa atômica é de 87,621, o que se deve: A) à massa dos elétrons. B) ao tamanho irregular dos nêutrons. C) à presença de isótopos com diferentes números de nêutrons. D) à presença de isóbaros com diferentes números de prótons. E) à grande quantidade de isótonos do estrôncio.

O antimônio é um elemento químico que possui 50 prótons e possui vários isótopos ― átomos que só se diferem pelo número de nêutrons. De acordo com o gráfico, os isótopos estáveis do antimônio possuem: A) entre 12 e 24 nêutrons a menos que o número de prótons. B) exatamente o mesmo número de prótons e nêutrons. C) entre 0 e 12 nêutrons a mais que o número de prótons. D) entre 12 e 24 nêutrons a mais que o número de prótons. E) entre 0 e 12 nêutrons a menos que o número de prótons.

8. (UFRGS) O ferro é um dos mais importantes metais, utilizado pelo homem desde a antiguidade. São dadas as seguintes informações sobre o elemento ferro. 54 55 1 - O ferro tem 4 isótopos estáveis naturais: Fe, Fe, 57 58 Fe e Fe. 2 - O ferro pode ocorrer nos compostos na forma de 2+ 3+ cátions Fe ou Fe . 3 - O ferro pode apresentar formas alotrópicas diferentes, tais como o Feα. e o Feδ. Considerando os princípios químicos e as informações apresentadas, é correto afirmar que: 2+ A) apenas o isótopo 56Fe é capaz de formar cátion Fe . 54 56 B) o Feα é formado pelos isótopos Fe e Fe, enquanto o Feδ é formado pelos isótopos 57Fe e 58Fe. 2+ 3+ C) os cátions Fe ou Fe são originados de átomos de ferro com diferentes números atômicos.

[65]

[Química I] 2+

D) o Feα. origina os cátions Fe , e o Feδ origina os 3+ cátions Fe . E) os diferentes isótopos do ferro podem ser encontrados tanto no Feα como no Feδ. 9. (UFRGS) Considere as seguintes situações químicas. 1 - Nanotubos de carbono são organizados na forma de tubos de dimensão nanométrica. No fulereno, a estrutura assemelha-se a uma “bola de futebol”, e o grafeno apresenta uma estrutura planar. Todos eles são constituídos exclusivamente por carbono, mas as diferenças nas suas estruturas propiciam aplicações tecnológicas diferentes. 2 - O urânio encontrado na natureza é uma forma combinada, em que a espécie mais abundante é o urânio-238, o qual não é adequado para ser usado como combustível nas usinas nucleares. Assim, para um melhor aproveitamento, o urânio é submetido a um processo de enriquecimento, que consiste em aumentar o teor de urânio-235, o qual possui alto poder de fissão.

A) os átomos de magnésio podem apresentar um número de elétrons diferente do número de prótons. B) o número de nêutrons é sempre maior que o número de prótons nos átomos de magnésio. C) o elemento magnésio pode originar diferentes variedades alotrópicas. D) a massa de um átomo de magnésio é relativamente 24,3 vezes maior que a de um átomo do isótopo 12 do carbono. E) o elemento magnésio é formado por uma mistura de isótopos naturais que apresentam massas atômicas diferentes. 12. (UFRGS) Usando-se a técnica de espectrometria de 13

massas, é possível determinar a razão C/ C no vinho espumante e em suas bolhas de gás carbônico. Dependendo do valor dessa razão, é possível afirmar se o açúcar e o gás carbônico foram formados somente pelo processo natural de fermentação ou se houve adição desses compostos durante o processo de produção do vinho espumante. Considere as seguintes afirmações, em relação às

As espécies químicas citadas nas situações 1 e 2 são, respectivamente, exemplos de: A) alótropos e isótopos. B) enantiômeros e isóbaros. C) isômeros e antípodas. D) isomorfos e alótropos. E) isótopos e isômeros.

espécies C e C. 12

I - As espécies C e tabela periódica.

C ocupam a mesma posição na

II - A espécie C é mais densa que a espécie porque ela apresenta um próton a mais.

10. (UFRGS) Na reunião da IUPAC, que celebrou o fim do Ano Internacional da Química, os mais novos elementos foram oficialmente denominados de fleróvio, em homenagem ao físico russo Georgiy Flerov, e de livermório, em homenagem ao Laboratório Livermore da Califórnia. Esses são os dois elementos mais pesados da tabela periódica e são altamente radioativos. O fleróvio (Fl) apresenta número atômico 114 e número de massa 289, e o livermório (Lv) apresenta número atômico 116 e número de massa 292. O número de nêutrons em cada átomo do elemento fleróvio e o número de nêutrons em cada átomo do elemento livermório são, respectivamente, A) 114 e 116. B) 175 e 176. C) 189 e 192. D) 289 e 292. E) 403 e 408.

III - A espécie C é mais eletronegativa que a espécie 12

C, porque ela apresenta um elétron a mais.

Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas II. C) Apenas III. D) Apenas I e II. E) Apenas II e III. 13. (UFRGS) A partir do século XIX, a concepção da ideia de átomo passou a ser analisada sob uma nova perspectiva: a experimentação. Com base nos dados experimentais disponíveis, os cientistas faziam proposições a respeito da estrutura atômica. Cada nova teoria atômica tornava mais clara a compreensão da estrutura do átomo. Assinale no quadro abaixo, a alternativa que apresenta a correta associação entre o nome do cientista, a fundamentação de sua proposição e a estrutura atômica que propôs. Cientista

11. (UFRGS) Desde o século XIX, uma das questões mais preocupantes para os químicos era a definição do peso dos átomos. Atualmente, as massas atômicas dos elementos químicos são representadas, em sua maior parte, por números fracionários. O elemento magnésio, por exemplo, apresenta massa atômica aproximada de 24,3 unidades de massa atômica. Uma justificativa adequada para este valor fracionário é que:

[66]

John Dalton

Niels Bohr

Fundamentação

Estrutura atômica

Experimentos com raios catódicos, que foram interpretados como um feixe de partículas carregadas negativamente denominada elétrons, os quais deviam fazer parte de todos os átomos. Leis ponderais que relacionavam entre si

O átomo deve ser um fluido homogêneo e quase esférico, com carga positiva, no qual estão dispersos uniformemente os elétrons.

Os elétrons movimentam-se em

[Química I] as massas das substâncias participantes de reações.

Ernest Rutherford

Experimentos envolvendo fenômeno de radioatividade.

Joseph Thomson

Princípios da teoria da mecânica quântica

Demócrito

Experimentos sobre condução de corrente elétrica em meio aquoso.

2. (ENEM) O cádmio, presente nas baterias, pode chegar ao solo quando esses materiais são descartados de maneira irregular no meio ambiente ou quando são incinerados. Diferentemente da forma metálica, os íons 2+ Cd são extremamente perigosos para o organismo, 2+ pois eles podem substituir íons Ca , ocasionando uma doença degenerativa nos ossos, tornando-os muito porosos e causando dores intensas nas articulações. +2 Podem ainda inibir enzimas ativadas pelo cátion Zn , que são extremamente importantes para o funcionamento dos rins. A figura mostra a variação do raio de alguns metais e seus respectivos cátions.

torno do núcleo central positivo em órbitas específicas com níveis energéticos bem definidos. O átomo é constituído por um núcleo central positivo, muito pequeno em relação ao tamanho total do átomo, porém com grande massa, ao redor do qual orbitam os elétrons com carga negativa. A matéria é descontínua e formada por minúsculas partículas indivisíveis denominadas átomos. Os átomos são as unidades elementares da matéria e comportam-se como se fossem esferas maciças, indivisíveis e sem cargas.

FIGURA 1: Raios atômicos e iônicos de alguns metais. ATKINS,P.; JONES,L.. Princípios da química: Questionando a vida moderna e o meio ambiente. PortoAlegre:Bookman,2001(adaptado).

Com base no texto, a toxicidade do cádmio em sua forma iônica é consequência de esse elemento:

GABARITO UNIDADE 2 1. B 8. E

2. D 9. A

3. A 10. B

4. D 11. E

5. D 12. A

6. B 13. C

A) apresentar baixa energia de ionização, o que favorece a formação do íon e facilita sua ligação a outros compostos. B) possuir tendência de atuar em processos biológicos mediados por cátions metálicos com cargas que +1 a + 3. C) possuir raio e carga relativamente próximos aos de íons metálicos que atuam nos processos biológicos, causando interferência nesses processos. D) apresentar raio iônico grande, permitindo que ele cause interferência nos processos biológicos em que, normalmente, íons menores participam. E) apresentar carga +2, o que permite que ele cause interferência nos processos biológicos em que, normalmente, íons com cargas menores participam.

7. C

UNIDADE 3. TABELA PERIÓDICA 1. (ENEM) No ar que respiramos existem os chamados “gases inertes”. Trazem curiosos nomes gregos, que significam “o novo”, “o oculto”, “o inativo”. E de fato são de tal modo inertes, tão satisfeitos em sua condição, que não interferem em nenhuma reação química, não se combinam com nenhum outro elemento e justamente por esse motivo ficaram sem ser observados durante séculos: só em 1962 um químico, depois de longos e engenhosos esforços, conseguiu forçar “o Estrangeiro” (o xenônio) a combinar-se fugazmente com o flúor ávido e vivaz, e a façanha pareceu tão extraordinária que lhe foi conferido o Prêmio Nobel.

3. (UFRGS) Na coluna da direita, estão listados cinco elementos da tabela periódica; na da esquerda, a classificação desses elementos. Associe a coluna da direita à da esquerda. ( ) Alcalino 1 - Magnésio ( ) Halogênio 2 - Potássio ( ) Alcalino terroso 3 - Paládio ( ) Elemento de transição 4 - Bromo 5 - Xenônio A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é: A) 1 - 2 - 3 - 4. B) 2 - 4 - 1 - 3. C) 2 - 4 - 3 - 5.

LEVI P. A tabela periódica. Rio de Janeiro: Relume-Dumará, 1994 (adaptado).

Qual propriedade do flúor justifica sua escolha como reagente para o processo mencionado? A) Densidade. B) Condutância. C) Eletronegatividade. D) Estabilidade nuclear. E) diâmetro

[67]

[Química I] D) 3 - 2 - 4 - 5. E) 4 - 2 - 1 - 3.

os elementos são representados por números romanos. 1 - As lâmpadas de vapor de I emitem uma luz amarelada e são muito utilizadas em iluminação pública. 2 - As lâmpadas halógenas apresentam uma maior eficiência energética. Em algumas dessas lâmpadas, ocorre, no interior do bulbo, uma série de reações que podem ser denominadas ciclo do II. 3 - As lâmpadas fluorescentes são carregadas internamente com gases inertes à baixa pressão como o III. Nesse caso, o tubo de vidro é coberto internamente com um material à base de IV que, quando excitado com a radiação gerada pela ionização dos gases, produz luz visível.

4. (UFRGS) No planeta Qo’noS, os elementos químicos são idênticos aos nossos, com nomes diferentes. Os cientistas desse planeta acabaram de descobrir um elemento por eles denominado incognitum, que tem, entre suas características: - tendência a perder dois elétrons ao formar compostos; - núcleo com quantidade muito maior de nêutrons em relação aos prótons. Incognitum corresponde ao elemento A) Sc. B) Ba. C) Nb. D) Ca. E) Se.

Os elementos I, II, III e IV podem ser, respectivamente, A) sódio - nitrogênio - argônio - mercúrio B) sódio - iodo - argônio fósforo C) flúor - fósforo - nitrogênio - sódio D) mercúrio - nitrogênio - criptônio - potássio E) flúor - iodo - mercúrio - sódio

5. (UFRGS) O gálio (Ga) é um metal com baixíssimo ponto de fusão (29,8°C). O cromo (Cr) é um metal usado em revestimentos para decoração e anticorrosão, e é um importante elemento constituinte de aços inoxidáveis. O potássio e o césio são metais altamente reativos. Assinale a alternativa que apresenta os átomos de césio, cromo, gálio e potássio na ordem crescente de tamanho. A) Ga < Cr < K < Cs. B) Cs < Cr < K < Ga. C) Ga < K < Cr < Cs. D) Cr < Cs < K < Ga. E) Ga < Cs < Cr < K.

8. (UFRGS) usina nuclear de Fukushima continua apresentando problemas de vazamento de materiais radioativos. Estima-se que grandes quantidades de césio e estrôncio radioativo teriam chegado ao Oceano Pacífico, através da água subterrânea acumulada no subsolo da usina. Os isótopos radioativos mais significativos nesses vazamentos seriam césio-134, césio-137 e estrôncio-90. Sobre os átomos de césio e estrôncio, considere as afirmações abaixo. I - Césio é o mais eletropositivo e o de menor potencial de ionização entre todos os elementos químicos, à exceção do frâncio que tecnicamente tem sua abundância considerada como zero em termos práticos. II - O isótopo radioativo estrôncio-90 representa um sério risco, tendo em vista que pode substituir com facilidade o cálcio dos ossos, pois ambos formam cátions com carga 2+ e apresentam raios iônicos com valores relativamente próximos. III - Os átomos dos isótopos de césio-134, de césio-137 e de estrôncio-90 emitem radiações altamente ionizantes devido à grande eletronegatividade desses isótopos.

6. (UFRGS) Um aficionado do seriado TBBT, que tem como um dos principais bordões a palavra Bazinga, comprou uma camiseta alusiva a essa palavra com a representação dos seguintes elementos. 30

Ba 137,3

Zn 65,4

Ga 69,7

Em relação a esses elementos, considere as afirmações abaixo. I - Zinco apresenta raio atômico maior que o bário. 2+ 3+ II - Zn e Ga são isoeletrônicos. III- Bário é o elemento que apresenta menor potencial de ionização.

Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas III. C) Apenas I e II. D) Apenas II e III. E) I, II e III.

Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas II. C) Apenas III. D) Apenas II e III. E) I, II e III.

9. (UFRGS) Muitas vezes, é necessário descartar tipos de lixo nos quais existem resíduos que, embora possam ser reaproveitados, não devem ser enviados à reciclagem comum, devido aos efeitos nocivos que

7. (UFRGS) Abaixo são apresentadas as descrições de três tipos de lâmpadas disponíveis no mercado, em que

[68]

[Química I] podem provocar à saúde e ao meio ambiente. Esses resíduos devem ser coletados em locais específicos, de acordo com sua procedência. A coluna da esquerda, abaixo, relaciona cinco tipos de lixo que não devem ser enviados à reciclagem comum; a da direita, as principais substâncias responsáveis pelos efeitos nocivos de cada tipo de lixo. Associe corretamente a coluna da direita à da esquerda. 1 - lâmpadas fluorescentes 2 - toner para fotocopiadoras 3 - chapas de raios-X 4 - bateria de celular 5 - antibiótico com validade vencida

A) C18H36 B) C17H35COONa C) CH3CH2COONa D) CH3CH2 CH2COOH E) CH3CH2 CH2 CH2O CH2 CH2 CH2 CH3 3. (ENEM) Partículas microscópicas existentes na atmosfera funcionam como núcleos de condensação de vapor de água que, sob condições adequadas de temperatura e pressão, propiciam a formação de nuvens e consequentemente das chuvas. No ar atmosférico, tais partículas são formadas peça reação de ácidos (HX) com a base NH3, de forma natural ou antropogênica, dando origem a sais de amônio (NH 4X), de acordo com a equação química genérica:

( ) sais de prata ( ) níquel e cádmio ( ) negro de fumo (pó de carbono) ( ) mercúrio (vapor)

HX( g) + NH3(g)  NH4X (s) FELIX, E.P; CARDOSO, A.A. Fatores ambientais que afetam a precipitação úmida. Química Nova na Escola¸n.21, maio2005(adaptado)

A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é: A) 2 – 5 – 3 – 4. B) 2 – 4 – 3 – 5. C) 3 – 4 – 2 – 1. D) 3 – 2 – 4 – 5. E) 4 – 5 – 2 – 1.

A fixação de moléculas de vapor de água pelos núcleos de condensação ocorre por: A) ligações iônicas B) interações dipolo-dipolo C) interações dipolo-dipolo induzido D) interações íon-dipolo E) ligações covalentes

GABARITO UNIDADE 3 1. C 8. C

2. C 9. C

3. B

4. B

5. A

6. D

4. (ENEM) A cromatografia em papel é um método de separação que se baseia na migração diferencial dos componentes de uma mistura entre duas fases imiscíveis. Os componentes da amostra são separados entre a fase estacionária e a fase móvel em movimento no papel. A fase estacionária consiste de celulose praticamente pura, que pode absorver até 22% de água. É a água absorvida que funciona como fase estacionária líquida e que interage com a fase móvel, também líquida (partição líquido-líquido). Os componentes capazes de formar interações intermoleculares mais fortes com a fase estacionária migram mais lentamente. Uma mistura de hexano com 5% (v/v) de acetona foi utilizada como fase móvel na separação dos componentes de um extrato vegetal obtido a partir de pimentões. Considere que esse extrato contém as substâncias representadas.

7. B

UNIDADE 4. LIGAÇÕES QUÍMICAS 1. (ENEM) Além de ser uma prática ilegal, a adulteração de combustíveis é prejudicial ao meio ambiente, ao governo e, ao consumidor final. Em geral, essa adulteração é feita utilizado um composto com propriedades físicas semelhantes às do combustível, mas de menor valor agregado. Considerando um combustível com 20 % de adulterante, a mistura que a adulteração seria identificada visualmente é: A) etanol e água. B) etanol e acetona. C) gasolina e água. D) gasolina e benzeno. E) gasolina e querosene. 2. (ENEM) A capacidade de limpeza e eficiência de um sabão depende de suas propriedades de formar micelas estáveis, que arrastam com facilidade as moléculas impregnadas no material a ser limpo. Tais micelas têm em sua estrutura partes capazes de interagir com substâncias polares, como a água, e partes que podem interagir com substâncias apolares, como as gorduras e óleos. SANTOS,W.L.P;MÓL.G.S.(Coords.). Química e sociedade. São Paulo: Nova Geração, 2005 (adaptado).

[69]

[Química I] B) interações íon-íon mais fortes entre o poliacrilato e as moléculas de água, em relação às ligações de hidrogênio entre a celulose e as moléculas de água. C) ligações de hidrogênio mais fortes entre o poliacrilato e a água, em relação às interações íondipolo entre a celulose e as moléculas de água. D) ligações de hidrogênio mais fortes entre o poliacrilato e as moléculas de água, em relação às interações dipolo induzido-dipolo induzido entre a celulose e as moléculas de água. E) interações íon-dipolo mais fortes entre o poliacrilato e as moléculas de água, em relação às ligações de hidrogênio entre a celulose e as moléculas de água.

RIBEIRO, N.M.; NUNES,C.R.Análise de pigmentos de pimentões por cromatografia em papel. Química Nova na Escola, n.29,ago.2008 (adaptado).

7. (ENEM) A fosfatidilserina é um fosfolipídio aniônico cuja interação com cálcio livre regula processos de transdução celular e vem sendo estudada no desenvolvimento de biossensores manométricos. A figura representa a estrutura da fosfatidilserina:

A substância presente na mistura que migra mais lentamente é o(a): A) licopeno. B) α-caroteno. C) δ-caroteno. D) capsorubina. E) α -criptoxantina. 5. (ENEM) O carvão ativado é um material que possui elevado teor de carbono, sendo muito utilizado para a remoção de compostos orgânicos voláteis do meio, como o benzeno. Para a remoção desses compostos, utiliza-se a adsorção. Esse fenômeno ocorre por meio de interações do tipo intermoleculares entre a superfície do carvão (adsorvente) e o benzeno (adsorvato, substância adsorvida). No caso apresentado, entre o adsorvente e a substância adsorvida ocorre a formação de: A) Ligações dissulfeto. B) Ligações covalentes. C) Ligações de hidrogênio. D) Interações dipolo induzido – dipolo induzido. E) Interações dipolo permanente – dipolo permanente.

Estrutura da fosfatidilserina MEROLLI, A.; SANTIN, M. Role of phosphatidylserine inbone repair and its technological exploitation. Molecules, v. 14, 2009.

Com base nas informações do texto, a natureza da interação da fosfatidilserina com o cálcio livre é do tipo: Dado: número atômico do elemento cálcio: 20 A) iônica somente com o grupo aniônico fosfato, já que o cálcio livre é um cátion monovalente. B) iônica com o cátion amônio, porque o cálcio livre é representado como um ânion monovalente. C) iônica com os grupos aniônicos fosfato e carboxila, porque o cálcio em sua forma livre é um cátion divalente. D) covalente com qualquer dos grupos não carregados da fosfatidilserina, uma vez que estes podem doar elétrons ao cálcio livre para formar a ligação. E) covalente com qualquer grupo catiônico da fosfatidilserina, visto que o cálcio na sua forma livre poderá compartilhar seus elétrons com tais grupos.

6. (ENEM) As fraldas descartáveis que contêm o polímero poliacrilato de sódio (1) são mais eficientes na retenção de água que as fraldas de pano convencionais, constituídas de fibras de celulose (2).

8. (ENEM) A pele humana, quando esta bem hidratada, adquire boa elasticidade e aspecto macio e suave. Em contrapartida, quando esta ressecada, perde sua elasticidade e se apresenta opaca e áspera. Para evitar o ressecamento da pele e necessário, sempre que possível, utilizar hidratantes umectantes, feitos geralmente à base de glicerina e polietilenoglicol:

CURI, D. Química Nova na Escola, São Paulo, n. 23, maio 2006 (adaptado).

A maior eficiência dessas fraldas descartáveis, em relação às de pano, deve-se às: A) interações dipolo-dipolo mais fortes entre o poliacrilato e a água, em relação às ligações de hidrogênio entre a celulose e as moléculas de água.

[70]

[Química I] 11. (UFRGS) Assinale com V (verdadeiro) ou F (falso) as afirmações abaixo, referentes a compostos inorgânicos. ( ) O fosfato de sódio, embora seja considerado um composto iônico, possui ligações covalentes no íon fosfato. ( ) Compostos iônicos tendem a ter pontos de fusão e ebulição mais elevados do que os compostos moleculares. ( ) BeF2 não obedece à regra do octeto.

Disponível em: http://www.brasilescola.com. Acesso em: 23 abr. 2010 (adaptado).

A retenção de agua na superfície da pele promovida pelos hidratantes e consequência da interação dos grupos hidroxila dos agentes umectantes com a umidade contida no ambiente por meio de: A) ligações iônicas. B) forcas de London. C) ligações covalentes. D) forcas dipolo-dipolo. E) ligações de hidrogênio.

A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é: A) V – V - V. B) V – V - F. C) V – F - F. D) F – F - V. E) F – F - F.

9. (ENEM) As misturas efervescentes, em pó ou em comprimidos, são comuns para a administração de vitamina C ou de medicamentos para azia. Essa forma farmacêutica sólida foi desenvolvida para facilitar o transporte, aumentar a estabilidade de substâncias e, quando em solução, acelerar a absorção do fármaco pelo organismo. As matérias-primas que atuam na efervescência são, em geral, o ácido tartárico ou o ácido cítrico que reagem com um sal de caráter básico, como o bicarbonato de sódio (NaHCO3), quando em contato com a água. A partir do contato da mistura efervescente com a água, ocorre uma série de reações químicas simultaneamente: liberação de íons, formação de ácido e liberação de gás carbônico – gerando efervescência. As equações a seguir representam as etapas da reação da mistura efervescente na água, em que foram omitidos os estado de agregação dor reagentes, e H 3A representa o ácido cítrico. +

12. (UFRGS) Quando tetracloreto de carbono, água e hexano são, nessa sequência, adicionados em uma proveta, é formada uma mistura trifásica com tetracloreto de carbono na fase inferior, água na fase do meio e hexano na fase superior. Quando a ordem de adição é modificada para CCl4, hexano e água, formasse uma mistura bifásica. Considere as afirmações abaixo, a respeito desses solventes. I - A polaridade do CCl4 é elevada, dada a alta eletronegatividade do cloro e do número de átomos de cloro, tornando-o miscível com a água. II - Uma das fases, na mistura bifásica, é constituída de hexano e tetracloreto de carbono; a outra, de água. III - Um litro de água apresenta uma massa maior que um litro de hexano.

I – NaHCO3  Na + HCO3 II – H2CO3 ↔ H2O + CO2 + III - HCO3 + H ↔ H2CO3 + IV – H3A ↔ 3 H + A

Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas II. C) Apenas III. D) Apenas II e III. E) I, II e III.

A ionização, a dissociação iônica, a formação do ácido e a liberação do gás ocorrem, respectivamente, nas seguintes etapas:

13. (UFRGS) Os elementos X, Y e Z apresentam as seguintes configurações eletrônicas:

A) IV, I, II e III B) I, IV, III e II C) IV, III, I e II D) I, IV, II e III E) IV, I, III e II

X = 1s 2s 2p 3s 2 2 6 2 5 Y = 1s 2s 2p 3s 3p 2 2 6 Z = 1s 2s 2p A respeito desses elementos, pode-se afirmar que A) X e Y tendem a formar ligação iônica. B) Y e Z tendem a formar ligação covalente. C) X não tende a fazer ligações nem com Y nem com Z. D) dois átomos de X tendem a fazer ligação covalente entre si. E) dois átomos de Z tendem a fazer ligação iônica entre si.

10. (UFRGS) Considerando a geometria molecular de algumas moléculas e íons, assinale a alternativa que lista apenas as espécies com geometria trigonal plana. A) C02, S02, S03 B) 03, NH3, N03 C) N03 ,03, C02 D) NH3, BF3, S03 E) S03, N03 , BF3

[71]

[Química I] 14. (UFRGS) Apreciadores de arte observaram que famosas telas do pintor holandês Van Gogh estavam mudando de cor, com efeito mais pronunciado nos tons roxos que passavam a azuis e nos vermelhos que estavam desaparecendo. Químicos descobriram que o problema ocorre com o Pb3O4 presente no pigmento das tintas. Quando exposto à luz e ao gás carbônico, uma série de reações consecutivas transforma o pigmento em outros compostos de chumbo que são esbranquiçados, fazendo com que a tinta original perca seu tom característico. Entre os compostos presentes nesse processo, é possível encontrar 1 - Pb3O4 2 - PbO 3 - CO2 4 - Pb(OH)2 5 - PbCO3

No processo de redução desse metal, o agente redutor é o: A) C B) CO C) CO2 D) CaO E) CaCO3

2. (ENEM) A aplicação excessiva de fertilizantes nitrog enados na agricultura pode acarretar alterações no solo e na água pelo acúmulo de compostos nitrogenados, principalmente a forma oxidada, favorecendo a prolioferação de algas aquáticas e alterando o cilo do nitrogênio, representado no esquema. A espécie nitrogenada mais oxidada tem sua quantidade controlada por ação de microorganismos que promovem a reação de redução dessa espécie, no processo denominado desnitrificação.

Assinale a afirmação correta sobre essas substâncias. A) As substâncias 3 e 5 são consideradas moleculares. B) As substâncias 1 e 3 são apolares com baixos pontos de ebulição. C) Apenas a 4 é considerada substância iônica. D) As substâncias 2 e 5 apresentam chumbo em diferentes estados de oxidação. E) As substâncias 4 e 5 são praticamente insolúveis em água.

GABARITO UNIDADE 4 1. C 8. E

2. B 9. E

3. D 10. E

4. d 11. A

5. D 12. D

6. E 13. A

7. C 14. E

UNIDADE 5. NOX E EQUAÇÕES REDOX

O processo citado está representado na etapa: A) I B) II C) III D) IV E) V

1. (ENEM) O ferro metálico é obtido em altos-fornos pela mistura de minério de hematita (α-Fe2O3) contendo impurezas, coque (C) e calcário (CaCO3), sendo estes mantidos sob um fluxo de ar quente que leva à queima do coque, com a temperatura no altoforno chegando próximo a 2000 °C. As etapas caracterizam o processo em função da temperatura. o

3. (ENEM) Alimentos em conserva são frequentemente armazenados em latas metálicas seladas, fabricadas com um material chamado de folha de flander, que consiste de uma chapa de aço revestida com uma fina camada de estanho, metal brilhante e de difícil oxidação. É comum que a superfície interna seja ainda revestida por uma camada de verniz à base de epóxi, embora também existam latas sem esse revestimento, apresentando uma camada de estanho mais espessa.

Entre 200 C e 700 C: 3 Fe2O3 + CO  2 Fe3O4 + CO2 CaCO3  CaO + CO2 Fe3O4 + CO  3 FeO +CO2 o

SANTANA, V. M. S. A leitura e a química das substâncias. Cadernos PDE. Ivaiporã: Secretaria de Estado da Educação do Paraná (SEED); Universidade Estadual de Londrina, 2010 (adaptado).

Entre 700 C e 1200 C: C + CO2  2 CO FeO + CO  Fe + CO2

Comprar uma lata de conserva amassada no supermercado é desaconselhável porque o amassado pode: A) alterar a pressão no interior da lata, promovendo a degradação acelerada do alimento. B) romper a camada de estanho, permitindo a corrosão do ferro e alterações do alimento.

Entre 700 C e 1200 C: Ferro impuro se funde Formação de escória fundida (CaSiO3) 2 C + O2  2 CO BROWN,T.L: LEMAY,H.E:BURSTEN,B.E.Química: a ciência central. São Paulo: Pearson Educations, 2005 (adaptado)

[72]

[Química I] C) prejudicar o apelo visual da embalagem, apesar de não afetar as propriedades do alimento. D) romper a camada de verniz, fazendo com que o metal tóxico estanho contamine o alimento. E) desprender camadas de verniz, que se dissolverão no meio aquoso, contaminando o alimento.

C) +1, -1, 0, +2, +1. D) -1, -1, +1, +1, -1. E) -1, +1, 0, +1, +2. 7. (UFRGS) Postar fotos em redes sociais pode contribuir com o meio ambiente. As fotos digitais não utilizam mais os filmes tradicionais; no entanto os novos processos de revelação capturam as imagens e as colocam em papel de fotografia, de forma semelhante ao que ocorria com os antigos filmes. O papel é então revelado com os mesmos produtos químicos que eram utilizados anteriormente. O quadro abaixo apresenta algumas substâncias que podem estar presentes em um processo de revelação fotográfica.

4. (ENEM) Após o desmonte da bateria automotiva, é obtida uma pasta residual de 6 kg, em que 19%, em massa, é dióxido de chumbo (IV), 60%, sulfato de chumbo (II) e 21%, chumbo metálico. O processo pirometalúrgico é o mais comum na obtenção do chumbo metálico, porém, devido à alta concentração de sulfato de chumbo (II), ocorre grande produção de dióxido de enxofre (SO2), causador de problemas ambientais. Para eliminar a produção de dióxido de enxofre, utiliza-se o processo hidrometalúrgico, constituído de três etapas, no qual o sulfato de chumbo (II) reage com carbonato de sódio a 1,0 mol/L a 45 °C, obtendo-se um sal insolúvel (etapa 1), que, tratado com ácido nítrico, produz um sal de chumbo solúvel (etapa 2) e, por eletrólise, obtém-se o chumbo metálico com alto grau de pureza (etapa 3).

SUBSTÂNCIA Brometo de prata Tiossulfato de sódio Sulfito de sódio Sulfato duplo de alumínio e potássio Nitrato de prata

FÓRMULA AgBr Na2S203 Na2S03 KAl(S04)2 AgNO3

Sobre essas substâncias, é correto afirmar que os átomos de A) prata no AgBr e no AgNO3 estão em um mesmo estado de oxidação. B) enxofre no Na2S203 e no Na2S03 estão em um mesmo estado de oxidação. C) sódio no Na2S203 estão em um estado mais oxidado que no Na2S03. D) enxofre no Na2S203 estão em um estado mais oxidado que no Na2S03. E) oxigênio no KN(S04)2 estão em um estado mais oxidado que no AgNO3.

ARAÚJO, R. V. V. et al. Reciclagem de chumbo de bateria automotiva: estudo de caso. Disponível em: www.iqsc.usp.br. Acesso em: 17 abr. 2010 (adaptado).

Considerando a obtenção de chumbo metálico a partir de sulfato de chumbo (II) na pasta residual, pelo processo hidrometalúrgico, as etapas 1, 2 e 3 objetivam, respectivamente, A) a lixiviação básica e dessulfuração; a lixiviação ácida 2+ 0 e solubilização; a redução do Pb em Pb . B) a lixiviação ácida e dessulfuração; a lixiviação básica 4+ 0 e solubilização; a redução do Pb em Pb . C) a lixiviação básica e dessulfuração; a lixiviação ácida 0 2+ e solubilização; a redução do Pb em Pb . D) a lixiviação ácida e dessulfuração; a lixiviação básica 2+ 0 e solubilização; a redução do Pb em Pb . E) a lixiviação básica e dessulfuração; a lixiviação ácida 4+ 0 e solubilização; a redução do Pb em Pb .

8. (UFRGS) pirita, de fórmula FeS2, foi uma das primeiras estruturas cristalinas resolvidas por métodos de difração de raios X, e os cristais cúbicos simples mostram claramente a ligação enxofre-enxofre [S-S], com carga total 2-, dentro das unidades. Assim, FeS2 poderia ser chamado de persulfeto de ferro, ao invés de dissulfeto de ferro como é usualmente denominado. O nome persulfeto de ferro seria adequado, pois:

5. (UFRGS) Airbags são hoje em dia um acessório de segurança indispensável nos automóveis. A reação que ocorre quando um airbag infla é

A) o estado de oxidação do enxofre nesse composto é 1, semelhante ao oxigênio nos peróxidos. B) o estado de oxidação do ferro nesse composto é +4, e é o estado mais oxidado possível do ferro. C) o estado de oxidação do ferro nesse composto é +1, e este é o estado menos oxidado do ferro. D) o enxofre nesse composto tem estado de oxidação -4, semelhante ao enxofre no ácido persulfúrico que é fortemente oxidante. E) esse composto tem estado total de oxidação diferente de zero, podendo ser considerado como um íon positivo complexo.

NaN3 (s) → N2 (g) + Na (s) Quando se acertam os coeficientes estequiométricos, usando o menor conjunto adequado de coeficientes inteiros, a soma dos coeficientes é: A) 3. B) 5. C) 7. D) 8. E) 9. 6. (UFRGS) Nos compostos H2SO4, KH, H2, H2O2, NaHCO3, o número de oxidação do elemento hidrogênio é, respectivamente, A) +1, -1, 0, +1, +1. B) +1, +1, +1, 0, +1.

[73]

[Química I] 9. (UFRGS) O nitrito de sódio é um aditivo utilizado em alimentos industrializados à base de carnes, que atua na fixação da cor e na prevenção do crescimento de certas bactérias, apresentando elevado fator de risco toxicológico. A identificação de ânions nitritos pode ser realizada pela adição de um sal ferroso em meio ácido, produzindo óxido nítrico, que, por sua vez, se combina com o excesso de íons ferrosos para formar um complexo de cor marrom que identifica a presença de nitrito. A primeira etapa do processo de identificação de nitritos é representada pela reação abaixo;

carbonato de sódio, através da qual se passa uma corrente de dióxido de enxofre, conforme a equação abaixo. Na CO + x Na S + y SO → z Na S O + r CO 2

2 2

12. (UFRGS) Para retirar manchas de roupas coloridas, existe, no mercado, um produto alvejante sem cloro, cuja eficácia está associada ao seu “poder O ”. O

Pode-se afirmar que, nessa etapa do processo, A) ocorre redução dos ânions nitritos por ação do sal ferroso. + B) ocorre oxidação dos íons H do ácido por ação do sal ferroso. + C) o íon H do ácido atua como agente redutor dos ânions nitritos. D) o nitrogênio, no óxido nítrico, está em um estado mais oxidado do que no ânion nitrito. E) o ferro no FeSO4 está em um estado mais oxidado do que no Fe(SO4)3.

principal componente desse produto é o percarbonato de sódio, cuja fórmula é 2 Na CO .3 H O . A adição de 2

carbonato de sódio permite a obtenção de um peróxido de hidrogênio mais estável, de fácil transporte, e que se dissolve com facilidade em água, liberando H O e O gasoso, o qual tem o poder de 2

branquear e desinfetar. Na decomposição do peróxido de hidrogênio em H2O e O2 gasoso, o peróxido de hidrogênio A) é somente um agente oxidante. B) é somente um agente redutor. C) atua como detergente tensoativo. D) atua como catalisador. E) atua simultaneamente como oxidante e como redutor.

10. (UFRGS) O hidróxido de sódio, NaOH, é uma substância de ampla utilização industrial, sendo obtida através da eletrólise em solução aquosa do NaCl, de acordo com a reação abaixo. 2 NaCl + 2 H O  Cl + H + 2 NaOH 2

Para que essa equação química seja corretamente ajustada a partir de um mol de carbonato de sódio, os coeficientes x, y, z e r devem ser, respectivamente, A) 1, 2, 2 e 1. B) 1, 3, 2 e 3. C) 2, 1, 3 e 2. D) 2, 4, 3 e 1. E) 3, 2, 4 e 2.

2 FeSO4 + 2 NaNO3 + 2 H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 2 NO + 2 H2O + Na2SO4.

Considere as seguintes afirmações, a respeito da quantidade de partículas atômicas presentes em algumas espécies químicas dessa reação. I - As quantidades de prótons existentes nos átomos de sódio e de cloro presentes no NaCl permanecem inalteradas quando esses átomos formam os produtos Cl e NaOH .

13. (UFRGS) Em fogos provocados por sódio metálico, não devem ser utilizados extintores de incêndio à base de gás carbônico, pois esse gás pode reagir com o metal aquecido, conforme a equação química abaixo: 4 Na + 3 CO2  2 Na2CO3 + C

Assinale a afirmação correta sobre essa reação e as substâncias nela envolvidas:

II - A substância cloro gasoso é constituída por moléculas neutras formadas por átomos de cloro que apresentam 17 elétrons cada um. III - No íon positivo do elemento sódio, o número de elétrons é maior que o existente em um átomo neutro de sódio. Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas II. C) Apenas III. D) Apenas I e II. E) I, II e III.

A) Essa é uma reação de auto oxirredução B) Na reação, os átomos de sódio sofrem oxidação, enquanto a totalidade dos átomos de oxigênio sofre redução. C) No sódio metálico, os átomos de sódio apresentam estado de oxidação +1. D) Na reação, a totalidade dos átomos de carbono sofre redução. E) As átomos de carbono presentes no CO2 apresentam o mesmo estado de oxidação que os átomos de carbono presentes no Na2CO3.

11. (UFRGS) O tiossulfato de sódio é utilizado na formulação de banhos fixadores para materiais fotográficos. A obtenção do tiossulfato de sódio ocorre a partir de uma solução que contém sulfeto de sódio e

GABARITO UNIDADE 5 1. B 8. A

[74]

2. E 9. A

3. B 10. D

4. A 11. D

5. C 12. E

6. A 13. E

7. A

[Química I]

UNIDADE 6. FUNÇÕES INORGÂNICAS

Livros Técnicos e Científicos, 2012 (adaptado).

A explicação para o retorno da vida aquática nesse rio é a: A) diluição das águas do rio pelo novo efluente lançado nele. B) precipitação do íon sulfato na presença do efluente da nova fábrica. C) biodegradação do ácido sulfúrico em contato com o novo efluente descartado D) diminuição da acidez das águas do rio pelo efluente da fábrica de papel e celulose. E) volatilização do ácido sulfúrico após contato com o novo efluente introduzido no rio.

1. (ENEM) Em um experimento, colocou-se água até a metade da capacidade de um frasco de vidro e, em seguida, adicionaram-se três gotas de solução alcoólica de fenolftaleína. Adicionou-se bicarbonato de sódio comercial, em pequenas quantidades, até que a solução se tornasse rosa. Dentro do frasco, acendeu-se um palito de fósforo, o qual foi apagado assim que a cabeça terminou de queimar. Imediatamente, o frasco foi tampado. Em seguida, agitou-se o frasco tampado e observou-se o desaparecimento da cor rosa.

4. (ENEM) O principal componente do sal de cozinha é o cloreto de sódio, mas o produto pode ter aluminossilicato de sódio em pequenas concentrações. Esse sal, que é insolúvel em água, age como antiumectante, evitando que o sal de cozinha tenha um aspecto empedrado. O procedimento de laboratório adequado para verificar a presença do antiumectante em uma amostra de sal de cozinha é o(a): A) realização do teste de chama. B) medida do pH de uma solução aquosa. C) medida da turbidez de uma solução aquosa. D) ensaio da presença de substâncias orgânicas. E) verificação da presença de cátions monovalentes.

MATEUS, A. L. Química na cabeça. Belo Horizonte: UFMG, 2001 (adaptado).

A explicação para o desaparecimento da cor rosa é que, com a combustão do palito de fósforo, ocorreu o(a): A) formação de óxidos de caráter ácido. B) evaporação do indicador fenolftaleína. C) vaporização de parte da água do frasco. D) vaporização dos gases de caráter alcalino. E) aumento do pH da solução no interior do frasco. 2. (ENEM) A soda cáustica pode ser usada no desentupimento de encanamentos domésticos e tem, em sua composição, o hidróxido de sódio como principal componente, além de algumas impurezas. A soda normalmente é comercializada na forma sólida, mas que apresenta aspecto “derretido” quando exposta ao ar por certo período.

5. (ENEM) A formação frequente de grandes volumes de pirita (FeS2) em uma variedade de depósitos minerais favorece a formação de soluções ácidas ferruginosas, conhecidas como “drenagem ácida de minas”. Esse fenômeno tem sido bastante pesquisado pelos cientistas e representa uma grande preocupação entre os impactos da mineração no ambiente. Em contato com oxigênio, a 25 °C, a pirita sofre reação, de acordo com a equação química:

O fenômeno de “derretimento” decorre da: A) absorção da umidade presente no ar atmosférico. B) fusão do hidróxido pela troca de calor com o ambiente. C) reação das impurezas do produto com o oxigênio do ar. D) adsorção de gases atmosféricos na superfície do sólido. E) reação do hidróxido de sódio com o gás nitrogênio presente no ar.

4 FeS2 (s) + 15 O2 (g) + 2 H2O (l) → 2 Fe2(SO4)3 (aq) + 2 H2SO4 (aq) FIGUEIREDO, B. R. Minérios e ambiente. Campinas: Unicamp, 2000.

Para corrigir os problemas ambientais causados por essa drenagem, a substância mais recomendada a ser adicionada ao meio é o: A) sulfeto de sódio. B) cloreto de amônio. C) dióxido de enxofre. D) dióxido de carbono. E) carbonato de cálcio.

3. (ENEM) Nos anos 1990, verificou-se que o rio Potomac, situado no estado norte-americano de Maryland, tinha, bem parte de seu curso, águas extremamente ácidas por receber um efluente de uma mina de carvão desativada, o qual continha ácido sulfúrico (H2SO4). Essa água, embora límpida, era desprovida de vida. Alguns quilômetros adiante, instalou-se uma fábrica de papel e celulose que emprega hidróxido de sódio (NaOH) e carbonato de sódio (Na2CO3) em seus processos. Em pouco tempo, observou-se que, a partir do ponto em que a fábrica lança seus rejeitos no rio, a vida aquática voltou a florescer.

6. (ENEM) Com o aumento da demanda por alimentos e a abertura de novas fronteiras agrícolas no Brasil, fazse cada vez mais necessária a correção da acidez e a fertilização do solo para determinados cultivos. No intuito de diminuir a acidez do solo de sua plantação (aumentar o pH), um fazendeiro foi a uma loja especializada para comprar conhecidos insumos

HARRIS, D. C. Análise química quantitativa. Rio de Janeiro:

[75]

[Química I] agrícolas, indicados para essa correção. Ao chegar à loja, ele foi informado que esses produtos estavam em falta. Como só havia disponíveis alguns tipos de sais, o fazendeiro consultou um engenheiro agrônomo procurando saber qual comprar.

9. (UFRGS) Assinale com V (verdadeiro) ou F (falso) as afirmações abaixo, referentes a compostos inorgânicos. ( ) A sílica, presente na areia, e o gás carbônico fazem parte da mesma função inorgânica: os óxidos. ( ) O número de oxidação do oxigênio, no composto OF2, é - 2. ( ) O óxido de alumínio pode comportar-se como óxido ácido ou como óxido básico. A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é A) V - V - V. B) V – V - F. C) V – F - V. D) F – F - V. E) F – F - F.

O engenheiro, após verificar as propriedades desses sais, indicou ao fazendeiro o: A) KCℓ B) CaCO3 C) NH4Cℓ D) Na2SO4 E) Ba(NO3)2 7. (ENEM) O processo de industrialização tem gerado sérios problemas de ordem ambiental, econômica e social, entre os quais se pode citar a chuva ácida. Os ácidos usualmente presentes em maiores proporções na água da chuva são o H2CO3, formado pela reação do CO2 atmosférico com a água, o HNO3, o HNO2, o H2SO4 e o H2SO3. Esses quatro últimos são formados principalmente a partir da reação da água com os óxidos de nitrogênio e de enxofre gerados pela queima de combustíveis fósseis. A formação de chuva mais ou menos ácida depende não só da concentração do ácido formado, como também do tipo de ácido. Essa pode ser uma informação útil na elaboração de estratégias para minimizar esse problema ambiental. Se consideradas concentrações idênticas, quais dos ácidos citados no texto conferem maior acidez às águas das chuvas? A) HNO3 e HNO2. B) H2SO4 e H2SO3. C) H2SO3 e HNO2. D) H2SO4 e HNO3. E) H2CO3 e H2SO3.

10. (UFRGS) O ácido sulfúrico, um dos compostos mais importantes do ponto de vista industrial no mundo moderno, pode reagir com diversas substâncias. Na coluna da esquerda abaixo, estão relacionadas substâncias que reagem com o ácido sulfúrico; na da direita. forças motrizes que favorecem a ocorrência das reações. Associe a coluna da direita à da esquerda. ( ) KNO2 1 - forma gás ( ) Na2CO3 2 - forma ácido fraco ( ) Ba(NO3)2 3 - forma precipitado 4 - forma um sal básico A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é A) 1 - 2 - 4. B) 1 - 3 - 2. C) 2 - 3 - 4. D) 2 - 1- 3. E) 4 - 1 –3.

8. (ENEM) Fertilizantes químicos mistos, denominados NPK, são utilizados para aumentar a produtividade agrícola, por fornecerem os nutrientes nitrogênio, fósforo e potássio, necessários para o desenvolvimento das plantas. A quantidade de cada nutriente varia de acordo com a finalidade do adubo. Um determinado adubo NPK possui, em sua composição, as seguintes substâncias: nitrato de amônio (NH4NO3), ureia (CO(NH2)2), nitrato de potássio (KNO3), fosfato de sódio (Na3PO4) e cloreto de potássio (KCl). A adição do adubo descrito provocou diminuição no pH de um solo. Considerando o caráter ácido/básico das substâncias constituintes desse adubo, a diminuição do pH do solo deve ser atribuída à presença, no adubo, de uma quantidade significativa de A) ureia. B) fosfato de sódio. C) nitrato de amônio. D) nitrato de potássio. E) cloreto de potássio.

11. (UFRGS) Os compostos inorgânicos encontram amplo emprego nas mais diversas aplicações. Na coluna da esquerda abaixo, estão listados cinco compostos inorgânicos; na da direita, diferentes possibilidades de aplicação. 1 - Mg(OH)2 2 - HClO 3 - H2SO4 4 - NaOH 5 - H3PO4

( ( ( (

) Usado em baterias ) Antiácido ) Usado em refrigerantes ) Usado em produtos de limpeza

A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é A) 5 – 1 – 3 – 4. B) 1 – 2 – 3 – 5. C) 3 – 4 – 1 – 2. D) 4 – 1 – 5 – 4. E) 3 – 1 – 5 – 2.

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[Química I] Qual das reações abaixo representa corretamente a reação de decomposição do clorato de sódio, que ocorre no gerador de oxigênio?

12. (UFRGS) O ácido fluorídrico, solução aquosa do fluoreto de hidrogênio (HF) com uma constante de –4 acidez de 6,6 × 10. , tem, entre suas propriedades, a capacidade de atacar o vidro, razão pela qual deve ser armazenado em recipientes plásticos. Considere as afirmações abaixo, a respeito do ácido fluorídrico. I - É um ácido forte, pois ataca até o vidro. II - Tem, quando em solução aquosa, no equilíbrio, concentração de íons fluoreto muito inferior à de HF. III - Forma fluoreto de sódio insolúvel, quando reage com hidróxido de sódio.

Qual das reações abaixo representa corretamente a reação de decomposição do clorato de sódio, que ocorre no gerador de oxigênio? A) 2NaClO → 2Na + Cl + O 2

B) 2NaClO → 2NaCl+ ClO

C) 2NaClO → 2Na + Cl + 2O 2

D) 2NaClO → 2Na + Cl + 3O 3

E) 2NaClO → 2NaCl + 3O 3

Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas II. C) Apenas III. D) Apenas I e II. E) I, II e III.

GABARITO UNIDADE 6 1. A 8. C

2. A 9. C

3. D 10. D

4. C 11. E

5. E 12. B

6. B 13. D

7. D 14. E

UNIDADE 7. REAÇÕES INORGÂNICAS

13. (UFRGS) Os xampus têm usualmente, como base de sua formulação, um tensoativo aniônico, como o + laurilsulfato de sódio [CH3(CH2)11OSO2O Na ]. Cloreto de sódio é adicionado na faixa de 0,2 a 0,6% para aumentar a viscosidade dos xampus. Nos últimos anos, têm aparecido no mercado muitos xampus com a denominação sem sal*. O asterisco indica que não foi adicionado cloreto de sódio. Nesses casos, normalmente pode ser usado o cloreto de potássio, agente espessante. Considere as afirmações abaixo, sobre a situação descrita. I - Se um xampu contém laurilsulfato de sódio, então necessariamente ele contém um sal na sua composição. II - Se um xampu contém laurilsulfato de sódio e cloreto de potássio na sua formulação, então, apesar de não ter sido adicionado cloreto de sódio, o produto final contém ânions cloreto e cátions sódio. III - A semelhança entre o laurilsulfato de sódio e o cloreto de sódio é que ambos apresentam o mesmo ânion.

1. (ENEM) Sais de amônio são sólidos iônicos com alto ponto de fusão, muito mais solúveis em água que as aminas originais e ligeiramente solúveis em solventes orgânicos apolares, sendo compostos convenientes para serem usados em xaropes e medicamentos injetáveis. Um exemplo é a efedrina, que funde a 79 °C, tem um odor desagradável e oxida na presença do ar atmosférico formando produtos indesejáveis. O cloridrato de efedrina funde a 217 °C, não se oxida e é inodoro, sendo o ideal para compor os medicamentos.

Efedrina

Cloridrato de efedrina SOUTO, C. R. O.; DUARTE, H. C. Química da vida: aminas. Natal: EDUFRN, 2006.

De acordo com o texto, que propriedade química das aminas possibilita a formação de sais de amônio estáveis, facilitando a manipulação de princípios ativos? A) Acidez. B) Basicidade. C) Solubilidade. D) Volatilidade. E) Aromaticidade

Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas II. C) Apenas III. D) Apenas I e II E) I, II e III. 14 (UFRGS) Em aviões, quando as máscaras de oxigênio caem, elas ficam presas por um cabo de acionamento. Quando a máscara é puxada, esse cabo aciona o gatilho do gerador de oxigênio, provocando uma reação exotérmica entre limalha de ferro e sal clorato de sódio, contidos no recipiente armazenador. O calor liberado aquece ainda mais o clorato restante, que se decompõe rapidamente, liberando oxigênio.

2. (ENEM) Os calcários são materiais compostos por carbonato de cálcio, que podem atuar como sorventes do dióxido de enxofre (SO2), um importante poluente atmosférico. As reações envolvidas no processo são a ativação do calcário, por meio de calcinação, e a

[77]

[Química I] LENARDÃO, E. J. et al. Green chemistry – os 12 princípios da química verde e sua inserção nas atividades de ensino e pesquisa. Química Nova, n. 1, 2003 (adaptado).

fixação do SO2, com a formação de um sal de cálcio, como ilustrado pelas equações químicas simplificadas. CaCO3

calor

 CaO + CO2

Que fator contribui positivamente para que a segunda rota de síntese seja verde em comparação à primeira? A) Etapa única na síntese. B) Obtenção do produto puro. C) Ausência de reagentes oxidantes. D) Ausência de elementos metálicos no processo. E) Gasto de energia nulo na separação do produto.

CaO + SO2 + ½ O2 Sal de cálcio Considerando-se as reações envolvidas nesse processo de dessulfurização, a fórmula química do sal de cálcio corresponde a: A) CaSO3. B) CaSO4. C) CaS2O8. D) CaSO2. E) CaS2O7.

5. (ENEM) O papel tem na celulose sua matéria-prima, e uma das etapas de sua produção é o branqueamento, que visa remover a lignina da celulose. Diferentes processos de branqueamento usam, por exemplo, cloro (Cl2), hipoclorito de sódio (NaClO), oxigênio (O2), ozônio (O3) ou peróxido de hidrogênio (H2O2). Alguns processos de branqueamento levam à formação de compostos organoclorados. São apresentadas as estruturas de um fragmento da lignina e do tetracloroguaiacol, um dos organoclorados formados no processo de branqueamento.

3. (ENEM) Grande quantidade de maus odores do nosso dia a dia está relacionada a compostos alcalinos. Assim, em vários desses casos, pode-se utilizar vinagre, que contém entre 3,5% e 5% de ácido acético, para diminuir ou eliminar o mau cheiro. Por exemplo, lavar as mãos com vinagre e depois enxaguá-las com água elimina o odor de peixe, já que a molécula da piridina (C5H5N) é uma das substâncias responsáveis pelo odor característico de peixe podre. SILVA,V.A.BENITE,A.M.C.; SOARES,M.H.B. Algo aqui não cheira bem... A química do mau cheiro. Química Nova na Escola, v.33, n.1.fev.2011 (adaptado)

A Eficiência do uso do vinagre nesse caso se explica pela: A) sobreposição de odor, propiciada pelo cheiro característico do vinagre; B) solubilidade da piridina, de caráter ácido, na solução ácida empregada. C) inibição da proliferação das bactérias presentes, devido à ação do ácido acético. D) degradação enzimática da molécula da piridina, acelerada pela presença de ácido acético. E) reação de neutralização entre o ácido acético e a piridina, que resulta em compostos sem mau odor.

Fragmento da Lignina

Tetracloroguaiaco l

SANTOS, C. P. et al. Papel: como se fabrica? Química Nova na Escola, n. 14, 2001 (adaptado).

Os reagentes capazes de levar à formação de organoclorados no processo citado são: A) O2 e O3. B) Cl2 e O2. C) H2O2 e Cl2. D) NaClO e O3. E) NaClO e Cl2.

4. (ENEM) A química verde permite o desenvolvimento tecnológico com danos reduzidos ao meio ambiente, e encontrar rotas limpas tem sido um grande desafio. Considere duas rotas diferentes utilizadas para a obtenção de ácido adípico, um insumo muito importante para a indústria têxtil e de plastificantes. Rota tradicional (marrom)

Rota verde

[78]

[Química I] 6. (UFRGS) Amostras de três substâncias foram testadas a fim de verificar seu comportamento ao serem aquecidas. As observações realizadas no decorrer do experimento constam no quadro abaixo.

Substância

Aspecto na temperatura ambinete

Observações durante o aquecimento

Sólido cinza metálico

Emissão de luz branca intensa

Sólido cristalino branco

Formação de um líquido

Líquido incolor

Formação de vapores que são recolhidos em um balão

III

normalmente o ácido nítrico (HNO3), com a finalidade de impedir a precipitação de compostos pouco solúveis desses metais ao longo do tempo. Na ocorrência de precipitação, o resultado da análise pode ser subestimado, por que: A) ocorreu passagem de parte dos metais para uma fase sólida. B) houve volatilização de compostos dos metais para a atmosfera. C) os metais passaram a apresentar comportamento de não metais. D) formou-se uma nova fase líquida, imiscível com a solução original. E) os metais reagiram com as paredes do recipiente que contém a amostra.

Aspecto após retorno à temperatrura ambiente Pó branco com propriedades físicas diferentes das apresentadas pela substânica I Sólido cristralino branco com propriedades físicas iguais às da substânica II Líquido incolor com propriedades físicas iguais às da substância III

9. (ENEM) Utensílios de uso cotidiano e ferramentas que contêm ferro em sua liga metálica tendem a sofrer processo corrosivo e enferrujar. A corrosão é um processo eletroquímico e, no caso do ferro, ocorre à precipitação do óxido de ferro (III) hidratado, substância marrom pouco solúvel, conhecida como ferrugem. Esse processo corrosivo é, de maneira geral, representado pela equação química: 4 Fe(s) + 3 O2 (g) + 2 H2O (l)

Os processos que ocorreram com as substâncias I, II e III durante o aquecimento podem ser denominados, respectivamente: a) fusão, ebulição e condensação. b) combustão, liquefação e ebulição. c) pulverização, liquefação e condensação. d) combustão, liquefação e vaporização. e) pulverização, ebulição e vaporização.

Uma forma de impedir o processo corrosivo nesses utensílios é: A) renovar sua superfície, polindo-a semanalmente. B) evitar o contato do utensílio com o calor, isolando-o termicamente. C) impermeabilizar a superfície, isolando-a de seu contato com o ar úmido. D) esterilizar frequentemente os utensílios, impedindo a proliferação de bactérias. E) guardar os utensílios em embalagens, isolando-os do contato com outros objetos.

7. (ENEM) Muitas indústrias e fábricas lançam para o ar, através de suas chaminés, poluentes prejudiciais às plantas e aos animais. Um desses poluentes reage quando em contato com o gás oxigênio e a água da atmosfera, conforme as equações químicas: Equação 1: 2 SO2 + O2 Equação 2:

2 Fe2O3. H2O(s) ferrugem

10. (ENEM) Em meados de 2003, mais de 20 pessoas morreram no Brasil após terem ingerido uma suspensão de sulfato de bário utilizada como contraste em exames radiológicos. O sulfato de bário é um sólido pouquíssimo solúvel em água, que não se dissolve mesmo na presença de ácidos. As mortes ocorreram porque um laboratório farmacêutico forneceu o produto contaminado com carbonato de bário, que é solúvel em meio ácido. Um simples teste para verificar a existência de íons bário solúveis poderia ter evitado a tragédia. Esse teste consiste em tratar a amostra com solução aquosa de HCl e, após filtrar para separar os compostos insolúveis de bário, adiciona-se solução aquosa de H2SO4 sobre o filtrado e observa-se por 30 min.

 2 SO3

SO3 + H2O  H2SO4

De acordo com as equações, a alteração ambiental decorrente da presença desse poluente intensifica o(a): A) formação da chuva ácida B) surgimento de ilha de calor C) redução da camada de ozônio D) ocorrência de inversão térmica E) emissão de gases de efeito estufa 8. (ENEM) Os métodos empregados nas análises químicas são ferramentas importantes para se conhecer a composição dos diversos materiais presentes no meio ambiente. É comum, na análise de metais presentes em amostras ambientais, como água de rio ou de mar, a adição de um ácido mineral forte,

TUBINO. M.; SIMONI. J. A. Refletindo sobre o caso Celobar® Química Nova, n. 2, 2007 (adaptado).

[79]

[Química I] A presença de íons bário solúveis na amostra é indicada pela:

de fenolftaleína. Adicionou-se bicarbonato de sódio comercial, em pequenas quantidades, até que a solução se tornasse rosa. Dentro do frasco, acendeu-se um palito de fósforo, o qual foi apagado assim que a cabeça terminou de queimar. Imediatamente, o frasco foi tampado. Em seguida, agitou-se o frasco tampado e observou-se o desaparecimento da cor rosa.

A) liberação de calor. B) alteração da cor para rosa. C) precipitação de um sólido branco. D) formação de gás hidrogênio. E) volatilização de gás cloro.

MATEUS, A. L. Química na cabeça. Belo Horizonte: UFMG, 2001 (adaptado).

11. (ENEM) A soda cáustica pode ser usada no desentupimento de encanamentos domésticos e tem, em sua composição, o hidróxido de sódio como principal componente, além de algumas impurezas. A soda normalmente é comercializada na forma sólida, mas que apresenta aspecto “derretido” quando exposta ao ar por certo período. O fenômeno de “derretimento” decorre da: A) absorção da umidade presente no ar atmosférico. B) fusão do hidróxido pela troca de calor com o ambiente. C) reação das impurezas do produto com o oxigênio do ar. D) adsorção de gases atmosféricos na superfície do sólido. E) reação do hidróxido de sódio com o gás nitrogênio presente no ar.

A explicação para o desaparecimento da cor rosa é que, com a combustão do palito de fósforo, ocorreu o(a): A) formação de óxidos de caráter ácido. B) evaporação do indicador fenolftaleína. C) vaporização de parte da água do frasco. D) vaporização dos gases de caráter alcalino. E) aumento do pH da solução no interior do frasco. 14. (ENEM) O mármore é um material empregado para revestimento de pisos e um de seus principais constituintes é o carbonato de cálcio. Na limpeza desses pisos com solução ácida, ocorre efervescência. Nessa efervescência o gás liberado é o: A) oxigênio. B) hidrogênio. C) cloro. D) dióxido de carbono. E) monóxido de carbono.

12. (ENEM)

15. (ENEM) Há milhares de anos o homem faz uso da biotecnologia para a produção de alimentos como pães, cervejas e vinhos. Na fabricação de pães, por exemplo, são usados fungos unicelulares, chamados de leveduras, que são comercializados como fermento biológico. Eles são usados para promover o crescimento da massa, deixando-a leve e macia. O crescimento da massa do pão pelo processo citado é resultante da: A) liberação de gás carbônico. B) formação de ácido lático. C) formação de água. D) produção de ATP. E) liberação de calor.

A transformação química em questão é representada pela equação: + − A) CH3COOH(aq) + NaHCO3(s) → Na (aq) + CH3COO (aq) + CO2(g) + H2O(l) + − B) CH3COOH(aq) + NaHCO3(s) → Na (aq) + CH3COO (aq) + O2(g) + H2O(l) + − C) CH3COOH(aq) + NaHCO3(s) → Na (aq) + CH3COO (aq) + H2O(l) 2+ − D) CH3COOH(aq) + NaHCO3(s) → NaCO (aq) + CH3COO (aq) + H2O(l) + − E) CH3COOH(aq) + NaHC3(s) → Na (aq) + CH3COO (aq) + H2(g) + H2O(l)

16. (ENEM) Os tubos de PVC, material organoclorado sintético, são normalmente utilizados como encanamento na construção civil. Ao final da sua vida útil, uma das formas de descarte desses tubos pode ser a incineração. Nesse processo libera-se HCℓ(g), cloreto de hidrogênio, dentre outras substâncias. Assim, é necessário um tratamento para evitar o problema da emissão desse poluente. Entre as alternativas possíveis para o tratamento, é apropriado canalizar e borbulhar os gases provenientes da incineração em: A) água dura. B) água de cal. C) água salobra. D) água destilada. E) água desmineralizada.

13. (ENEM) Em um experimento, colocou-se água até a metade da capacidade de um frasco de vidro e, em seguida, adicionaram-se três gotas de solução alcoólica

[80]

[Química I]

UNIDADE 8. ASPECTOS QUANTITATIVOS

17. (ENEM) Ácido muriático (ou ácido clorídrico comercial) é bastante utilizado na limpeza pesada de pisos para remoção de resíduos de cimento, por exemplo. Sua aplicação em resíduos contendo quantidades apreciáveis de CaCO3 resulta na liberação de um gás. Considerando a ampla utilização desse ácido por profissionais da área de limpeza, torna-se importante conhecer os produtos formados durante seu uso. A fórmula do gás citado no texto e um teste que pode ser realizado para confirmar sua presença são, respectivamente: A) CO2 e borbulhá-lo em solução de KCℓ B) CO2 e borbulhá-lo em solução de HNO3 C) H2 e borbulhá-lo em solução de NaOH D) H2 e borbulhá-lo em solução de H2SO4 E) CO2 e borbulhá-lo em solução Ba(OH)2

1. (ENEM) Para proteger estruturas de aço da corrosão, a indústria utiliza uma técnica chamada galvanização. Um metal bastante utilizado nesse processo é o zinco, que pode ser obtido a partir de um minério denominado esfarelita (ZnS), de pureza 75%. Considere que a conversão do minério em zinco metálico tem rendimento de 80% nesta sequência de equações químicas: 2 ZnS + 3 O2  2 ZnO + 2 SO2 ZnO + CO  Zn + CO2 Considere as massas molares: ZnS (97 g/mol); O2 (32 g/mol); ZnO (81 g/mol); SO2 (64 g/mol); CO (28 g/mol); CO2 (44 g/mol); e Zn (65 g/mol).

18. (ENEM) No ano de 2004, diversas mortes de animais por envenenamento no zoológico de São Paulo foram evidenciadas. Estudos técnicos apontam suspeita de intoxicação por monofluoracetato de sódio, conhecido como composto 1080 e ilegalmente comercializado como raticida. O monofluoracetato de sódio é um derivado do ácido monofluoracético e age no organismo dos mamíferos bloqueando o ciclo de Krebs, que pode levar à parada da respiração celular oxidativa e ao acúmulo de amônia na circulação.

Que valor mais próximo de massa de zinco metálico, em quilogramas, será produzido a partir de 100 kg de esfarelita? A) 25 B) 33 C) 40 D) 50 E) 54 2. (ENEM) O urânio é um elemento cujos átomos contêm 92 prótons, 92 elétrons e entre 135 e 148 235 nêutrons. O isótopo de urânio U é utilizado como combustível em usinas nucleares, onde, ao ser bombardeado por nêutrons, sofre fissão com liberação 10 de grande quantidade de energia (2,35x10 kJ/mol). O 235 isótopo U ocorre naturalmente em minérios de urânio, com concentração de apenas 0,7 %. Para ser utilizado na geração de energia nuclear, o minério é submetido a um processo de enriquecimento, visando 235 aumentar a concentração do isótopo U para, aproximadamente, 3 % nas pastilhas. Em décadas anteriores, houve um movimento mundial para aumentar a geração de energia nuclear buscando substituir, parcialmente, a geração de energia elétrica a partir da queima do carvão, o que diminui a emissão atmosférica de CO2 (gás com massa molar igual a 44 g/mol). A queima do carvão é representada pela equação química:

Monofluoracetato de sódio Disponível em: http://www.1.folha.uol.com.br. Acesso em: 05 ago. 2010(adaptado).

O monofluoracetato de sódio pode ser obtido pela: A) desidratação do ácido monofluoracético, com liberação de água. B) hidrólise do ácido monofluoracético, sem a formação de água. C) perda de íons hidroxila do ácido monofluoracético, com liberação de hidróxido de sódio. D) neutralização do ácido monofluoracético usando hidróxido de sódio, com liberação de água. E) substituição dos íons hidrogênio por sódio na estrutura do ácido monofluoracético, sem formação de água.

C(s) + O2(g) CO2(g)

Qual é a massa de CO2, em toneladas, que deixa de ser liberada na atmosfera, para cada 100 g de pastilhas de urânio enriquecido utilizadas em substituição ao carvão como fonte de energia? A) 2,10 B) 7,70 C) 9,00 D) 33,0 E) 300

GABARITO UNIDADE 7 1. B 8. A 15. A

2. B 9. C 16. B

3. E 10. C 17. A

4. A 11. A 18. D

5. E 12. A 19.

6. B 13. A 20.

∆H = - 400 KJ/mol

7. A 14. D 21.

[81]

[Química I] 3. (ENEM) O cobre presente nos fios elétricos e instrumentos musicais é obtido a partir da ustulação do minério calcosita (Cu2S). Durante esse processo, ocorre o aquecimento desse sulfeto na presença de oxigênio, de forma que o cobre fique “livre” e o enxofre se combine com o O2 produzindo SO2, conforme a equação química:

obtenção do sulfato de cálcio, como mostrado na equação (2). Essa etapa é de grande interesse porque o produto da reação, popularmente conhecido como gesso, é utilizado para fins agrícolas; 2 CaSO3(s) + O2(g)  2 CaSO4(s)

As massa molares dos elementos carbono, oxigênio, enxofre e cálcio são iguais a 12 g/mol, 16 g/mol, 32g/mol e 40g/mol, respectivamente.

Cu2S(s) + O2(g)  2 Cu(l) + SO2(g) CANTO, E. L. Minerais, minérios, metais: de onde vêm?, para onde vão? São Paulo: Moderna, 1996 (adaptado).

Considerando um rendimento de 90% no processo, a massa de gesso obtida, em gramas, por mol de gás retido é mais próxima de: A) 64 B) 108 C) 122 D)136 E) 245

As massas molares dos elementos Cu e S são, respectivamente, iguais a 63,5 g/mol e 32 g/mol. Considerando que se queira obter 16 mols do metal em uma reação cujo rendimento é de 80%, a massa, em gramas, do minério necessária para obtenção do cobre é igual a: A) 955. B) 1 018. C) 1 590. D) 2 035. E) 3 180.

6. (ENEM) O ácido salicílico, AAS (massa molar igual a 180 g/mol), é sintetizado a partir da reeação do ácido salicílico (massa molar igual a 138 g/mol) com anidrido acético, usando-se ácido sulfúrico como catalisador, conforme a equação química:

4. (ENEM) Diesel é uma mistura de hidrocarbonetos que também apresenta enxofre em sua composição. Esse enxofre é um componente indesejável, pois o trióxido de enxofre gerado é um dos grandes causadores da chuva ácida. Nos anos 1980, não havia regulamentação e era utilizado óleo diesel com 13 000 ppm de enxofre. Em 2009, o diesel passou a ter 1 800 ppm de enxofre (S 1 800) e, em seguida, foi inserido no mercado o diesel S 500 (500 ppm). Em 2012, foi difundido o diesel S 50, com 50 ppm de enxofre em sua composição. Atualemente, é produzido um diesel com teores de enxofre ainda menores.

Após a síntese, o AAS é purificado e o rendimento final é de aproximadamente 50%. Devido às suas propriedades farmacológicas (antitérmico, analgésico, anti-inflamatório e antimicrobiótico), o AAS é utilizado como medicamento na forma de comprimidos, nos quais se emprega tipicamente uma massa de 500 mg dessa substância. Uma indústria farmacêutica pretende fabricar um lote de 900 mil comprimidos, de acordo com as especificações do texto. Qual a massa de ácido salicílico, em Kg, que deve ser empregada para esse fim? A) 293 B) 345 C) 414 D) 690 E) 828

Os impactos da má qualidade do óleo brasileiro. Disponível em: www.cnt.org.br. Acesso em: 20 dez.2012 (adaptado).

A substituição do diesel usado nos anos de 1980 por aquele difundido em 2012 permitiu uma redução percentual de emissão de SO3 de: A) 86,2 % B) 96,2 % C) 97,2 % D) 99,6 % E) 99,9 % 5. (ENEM) Grande fontes de emissão do gás dióxido de enxofre são as indústrias de cobre e níquel, em decorrência da oxidação dos minérios sulfurados. Para evitar a liberação desses óxidos na atmosfera e consequentemente formação de chuva ácida, o gás pode ser lavado, em um processo conhecido como dessulfurização, conforme mostra a equação (1). CaCO3(s) + SO2(g)  CaSO3(s) + CO2(g)

(2)

7. (ENEM) No Brasil, os postos de combustíveis comercializavam uma gasolina com cerca de 22% de álcool anidro. Na queima de 1 litro desse combustível são liberados cerca de 2 Kg de CO2 na atmosfera. O plantio de árvores pode atenuar os efeitos dessa emissão de CO2. A quantidade de carbono fixada por uma árvore corresponde a aproximadamente 50% de sua biomassa seca, e para cada 12 g de carbono fixados, 44 g de CO2 são retirados da atmosfera. No Brasil, o plantio de eucalipto (Eucalyptus grandis) é

(1)

Por sua vez o sulfito de cálcio formado pode ser oxidado, com o auxílio do ar atmosférico, para a

[82]

[Química I] bem difundido, sendo que após 11 anos essa árvore pode ter a massa de 106 kg, dos quais 29 Kg são água. Uma única árvore de Eucalyptus grandis, com as características descritas, é capaz de fixar a quantidade de CO2 liberada na queima de um volume dessa gasolina mais próximo de: A) 19 L. B) 39 L. C) 71 L D) 97 L. E) 141 L.

partículas em suspensão sejam precipitadas, é mais próxima de: A) 59 g. B) 493 g. C) 987 g D) 1 480 g. E) 2 960 g 10 .(ENEM) O bisfenol-A é um composto que serve de matéria-prima para a fabricação de polímeros utilizados em embalagens plásticas de alimentos, em mamadeiras e no revestimento interno de latas. Esse composto está sendo banido em diversos países, incluindo o Brasil, principalmente por ser um mimetizador de estrógenos (hormônios) que, atuando como tal no organismo, pode causar infertilidade na vida adulta. O bisfenol-A (massa molar igual a 228 g/mol) é preparado pela condensação da propanona (massa molar igual a 58 g/mol) com fenol (massa molar igual a 94 g/mol), em meio ácido, conforme apresentado na equação química

8. (ENEM) Os combustíveis de origem fóssil, como o petróleo e o gás natural, geram um sério problema ambiental, devido à liberação de dióxido de carbono durante o processo de combustão. O quadro apresenta as massas molares e as reações de combustão não balanceadas de diferentes combustíveis. Combustível Metano Acetileno Etano Propano Butano

Massa molar (g/mol) 16 26 30 44 58

Reação de combustão (não balanceada)

CH4 (g) + O 2(g) CO2 (g) + H2O(g) C2H 2 (g) + O 2 (g) CO2(g) + H2O(g) C2H6(g) + O2 (g) CO2(g) + H2O(g) C3H8(g) + O 2 (g) CO2(g) + H2O(g) C4 H10(g) + O2 (g) CO2(g) + H2O(g)

PASTORE, M. Anvisa proíbe mamadeiras com bisfenol-A no Brasil. Folha de S. Paulo, 15 set. 2011 (adaptado).

Considerando a combustão completa de 58 g de cada um dos combustíveis listados no quadro, a substância que emite mais CO2 é o: A) etano. B) butano. C) metano. D) propano. E) acetileno

Considerando que, ao reagir 580 g de propanona com 3760 g de fenol, obteve-se 1,14 kg de bisfenol-A, de acordo com a reação descrita, o rendimento real do processo foi de A) 0,025 % B) 0,05 % C) 12,5 % D) 25 % E) 50 %

9.(ENEM) A água potável precisa ser límpida, ou seja, não deve conter partículas em suspensão, tais como terra ou restos de plantas, comuns nas águas dos rios e lagoas. A remoção das partículas é feita em estações de tratamento, onde Ca(OH)2 em excesso e Al2(SO4)3 são adicionados em um tanque para formar o sulfato de cálcio e hidróxido de alumínio. Esse último se forma como flocos gelatinosos insolúveis em água, que são capazes de agregar partículas em suspensão. Em uma estação de tratamento, cada 10 gramas de hidróxido de alumínio é capaz de carregar 2 gramas de partículas. Após a decantação e filtração, a água límpida é tratada com cloro e distribuída às residências. As massas molares dos elementos H, O, Al, S e Ca são respectivamente, 1g/mol, 16 g/mol, 27 g/mol, 32 g/mol e 40 g/mol. Considerando que 1000 litros da água de um rio possuem 45 gramas de partículas em suspensão, a quantidade mínima de Al2(SO4)3, que deve ser usada na estação de tratamento de água, capaz de tratar 3000 litros de água de uma só vez, para garantir que todas as

11 . (ENEM) O cobre, muito utilizado em fios da rede elétrica e com considerável valor de mercado, pode ser encontrado na natureza na forma de calcosita, Cu2S(s), de massa molar 159 g/mol. Por meio da reação Cu2S(s) + O2(g) → 2 Cu(s) + SO2(g), é possível obtê-lo na forma metálica. A quantidade de matéria de cobre metálico produzida a partir de uma tonelada de calcocita com 7,95% (m/m) de pureza é: 3 A) 1,0 × 10 mol. 2 B) 5,0 × 10 mol. 0 C) 1,0 × 10 mol. -1 D) 5,0 × 10 mol. -3 E) 4,0 × 10 mol. 12. (ENEM) A minimização do tempo e custo de uma reação química, bem como o aumento na sua taxa de conversão, caracterizam a eficiência de um processo químico. Como consequência, produtos podem chegar

[83]

[QuĂmica I] ao consumidor mais baratos. Um dos parĂ˘metros que mede a eficiĂŞncia de uma reaĂ§ĂŁo quĂmica ĂŠ o seu rendimento molar (R, em %), definido como

R=đ?&#x2018;&#x203A;

đ?&#x2018;&#x203A; đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x201D;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2019; đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2019;

Dados: Massas molares (g/mol) C = 12; O = 16; Fe = 56; FeO = 72; Fe2O3 = 160; Fe3O4 = 232. Os minĂŠrios que apresentam, respectivamente, a maior pureza e o menor consumo de carvĂŁo por tonelada de ferro produzido sĂŁo os das regiĂľes: A) A com 75% e C com 143 kg. B) B com 80% e A com 161 kg. C) C com 85% e B com 107 kg. D) A com 90% e B com 200 kg. E) B com 95% e A com 161 kg.

x 100

em que n corresponde ao nĂşmero de mols. O metanol pode ser obtido pela reaĂ§ĂŁo entre o brometo de metila e o hidrĂłxido de sĂłdio, conforme a reaĂ§ĂŁo quĂmica: CH3Br + NaOH ď&#x192; CH3OH + NaBr As massas molares (em g/mol) desses elementos sĂŁo: H = 1; C = 12; O = 16; Na = 23; Br = 80. O rendimento molar da reaĂ§ĂŁo, em que 32 g de metanol foram obtidos a partir de 142,5 g de brometo de metila e 80 g de hidrĂłxido de sĂłdio, ĂŠ mais prĂłximo de: A) 22%. B) 40%. C) 50%. D) 67%. E) 75%.

15. (ENEM) O brasileiro consome em mĂŠdia 500 miligramas de cĂĄlcio por dia, quando a quantidade recomendada ĂŠ o dobro. Uma alimentaĂ§ĂŁo balanceada ĂŠ a melhor decisĂŁo para evitar problemas no futuro, como a osteoporose, uma doenĂ§a que atinge os ossos. Ela se caracteriza pela diminuiĂ§ĂŁo substancial de massa Ăłssea, tornando os ossos frĂĄgeis e mais suscetĂveis a fraturas. DisponĂvel em: www.anvisa.gov.br. Acesso em: 1 ago. 2012 (adaptado). 23

SILVA, M. A. S.; GRIEBELER, N. P.; BORGES, L. C. Uso de vinhaĂ§a e impactos nas propriedades do solo e lenĂ§ol freĂĄtico. Revista Brasileira de Engenharia AgrĂcola e Ambiental, n. 1, 200 (adaptado).

Na produĂ§ĂŁo de 27 000 L de etanol, a quantidade total de fĂłsforo, em kg, disponĂvel na vinhaĂ§a serĂĄ mais prĂłxima de: A) 1. B) 29. C) 60. D) 170. E) 1 000.

16. (ENEM) A varfarina ĂŠ um fĂĄrmaco que diminui a agregaĂ§ĂŁo plaquetĂĄria, e por isso ĂŠ utilizada como anticoagulante, desde que esteja presente no plasma, com uma concentraĂ§ĂŁo superior a 1,0 mg/L. Entretanto, concentraĂ§Ăľes plasmĂĄticas superiores a 4,0 mg/L podem desencadear hemorragias. As molĂŠculas desse fĂĄrmaco ficam retidas no espaĂ§o intravascular e dissolvidas exclusivamente no plasma, que representa aproximadamente 60% do sangue em volume. Em um medicamento, a varfarina ĂŠ administrada por via intravenosa na forma de soluĂ§ĂŁo aquosa, com concentraĂ§ĂŁo de 3,0 mg/mL. Um indivĂduo adulto, com volume sanguĂneo total de 5,0 L, serĂĄ submetido a um tratamento com soluĂ§ĂŁo injetĂĄvel desse medicamento.

14. (ENEM) TrĂŞs amostras de minĂŠrios de ferro de regiĂľes distintas foram analisadas e os resultados, com valores aproximados, estĂŁo na tabela: REGIĂ&#x192;O

Tipo de Ăłxido encontrado

Massa da amostra (g)

Massa de ferro encontrada (g)

A B C

Fe2O3 FeO Fe3O4

100 100 100

52,5 62,3 61,5

â&#x20AC;&#x201C;1

Considerando-se o valor de 6 Ă&#x2014; 10 mol para a constante de Avogadro e a massa molar do cĂĄlcio igual a 40 g/mol, qual a quantidade mĂnima diĂĄria de ĂĄtomos de cĂĄlcio a ser ingerida para que uma pessoa supra suas necessidades? 21 A) 7,5 Ă&#x2014; 10 22 B) 1,5 Ă&#x2014; 10 23 C) 7,5 Ă&#x2014; 10 25 D) 1,5 Ă&#x2014; 10 25 E) 4,8 Ă&#x2014; 10

13. (ENEM) Para cada litro de etanol produzido em uma indĂşstria de cana-de-aĂ§Ăşcar sĂŁo gerados cerca de 18 L de vinhaĂ§a que ĂŠ utilizada na irrigaĂ§ĂŁo das plantaĂ§Ăľes de cana-de-aĂ§Ăşcar, jĂĄ que contĂŠm teores mĂŠdios de nutrientes N, P e K iguais a 357 mg/L, 60 mg/L e 2034 mg/L, respectivamente.

Qual ĂŠ o mĂĄximo volume da soluĂ§ĂŁo do medicamento que pode ser administrado a esse indivĂduo, pela via intravenosa, de maneira que nĂŁo ocorram hemorragias causadas pelo anticoagulante? A) 1,0 mL B) 1,7 mL C) 2,7 mL D) 4,0 mL E) 6,7 mL

Considerando que as impurezas sĂŁo inertes aos compostos envolvidos, as reaĂ§Ăľes de reduĂ§ĂŁo do minĂŠrio de ferro com carvĂŁo, de formas simplificadas, sĂŁo: 2 Fe2O3 + 3 C â&#x2020;&#x2019; 4 Fe + 3 CO2 2 FeO + C â&#x2020;&#x2019; 2 Fe + CO2 Fe3O4 + 2 C â&#x2020;&#x2019; 3 Fe + 2 CO2

[84]

[Química I] 17. (ENEM) A produção de aço envolve o aquecimento do minério de ferro, junto com carvão (carbono) e ar atmosférico em uma série de reações de oxirredução. O produto é chamado de ferro-gusa e contém cerca de 3,3% de carbono. Uma forma de eliminar o excesso de carbono é a oxidação a partir do aquecimento do ferrogusa com gás oxigênio puro. Os dois principais produtos formados são aço doce (liga de ferro com teor de 0,3% de carbono restante) e gás carbônico. As massas molares aproximadas dos elementos carbono e oxigênio são, respectivamente, 12 g/mol e 16 g/mol.

Com base nas informações do texto, a quantidade máxima recomendada de aspartame, em mol, que uma pessoa de 70 kg de massa corporal pode ingerir por dia é mais próxima de: Dado: massa molar do aspartame = 294 g/mol –4 A) 1,3 × 10 . –3 B) 9,5 × 10 . –2 C) 4 × 10 . D) 2,6. E) 823. 20 . (ENEM) O polímero PET (tereftalato de polietileno), material presente em diversas embalagens descartáveis, pode levar centenas de anos para ser degradado e seu processo de reciclagem requer um grande aporte energético. Nesse contexto, uma técnica que visa baratear o processo foi implementada recentemente. Trata-se do aquecimento de uma mistura de plásticos em um reator, a 700 °C e 34 atm, que promove a quebra das ligações químicas entre átomos de hidrogênio e carbono na cadeia do polímero, produzindo gás hidrogênio e compostos de carbono que podem ser transformados em microesferas para serem usadas em tintas, lubrificantes, pneus, dentre outros produtos.

LEE, J. D. Química Inorgânica não tão concisa. São Paulo: Edgard Blucher, 1999 (adaptado).

Considerando que um forno foi alimentado com 2,5 toneladas de ferro-gusa, a massa de gás carbônico formada, em quilogramas, na produção de aço doce, é mais próxima de: A) 28. B) 75. C) 175. D) 275. E) 303. 18 . (ENEM) No Japão, um movimento nacional para a promoção da luta contra o aquecimento global leva o slogan: 1 pessoa, 1 dia, 1 kg de CO2 a menos! A ideia é cada pessoa reduzir em 1 kg a quantidade de CO2 emitida todo dia, por meio de pequenos gestos ecológicos, como diminuir a queima de gás de cozinha. Um hambúrguer ecológico? É pra já! Disponível em: http://lqes.iqm.unicamp.br. Acesso em: 24 fev. 2012 (adaptado).

Disponível em: www1.folha.uol.br. Acesso em: 26 jul. 2010 (adaptado).

Considerando um processo de combustão completa de um gás de cozinha composto exclusivamente por butano (C4H10), a mínima quantidade desse gás que um japonês deve deixar de queimar para atender à meta diária, apenas com esse gesto, é de: Dados: CO2 (44 g/mol); C4H10 (58 g/mol) A) 0,25 kg. B) 0,33 kg. C) 1,0 kg. D) 1,3 kg. E) 3,0 kg.

Considerando o processo de reciclagem do PET, para tratar 1 000 g desse polímero, com rendimento de 100%, o volume de gás hidrogênio liberado, nas condições apresentadas, encontra-se no intervalo entre: Dados: Constante dos gases R = 0,082 L.atm/mol. K; Massa molar do monômero do PET = 192 g/mol; Equação de estado dos gases ideais: P.V = n.R.T A) 0 e 20 litros. B) 20 e 40 litros. C) 40 e 60 litros. D) 60 e 80 litros. E) 80 e 100 litros.

19 . (ENEM) Aspartame é um edulcorante artificial (adoçante dietético) que apresenta potencial adoçante 200 vezes maior que o açúcar comum, permitindo seu uso em pequenas quantidades. Muito usado pela indústria alimentícia, principalmente nos refrigerantes diet, tem valor energético que corresponde a 4 calorias/grama. É contraindicado a portadores de fenilcetonúria, uma doença genética rara que provoca o acúmulo da fenilalanina no organismo, causando retardo mental. O IDA (índice diário aceitável) desse adoçante é 40 mg/kg de massa corpórea.

21. (ENEM) Pesquisadores conseguiram produzir grafita magnética por um processo inédito em forno com atmosfera controlada e em temperaturas elevadas. No forno são colocados grafita comercial em pó e óxido metálico, tal como CuO. Nessas condições, o óxido é reduzido e ocorre a oxidação da grafita, com a introdução de pequenos defeitos, dando origem à propriedade magnética do material. VASCONCELOS, Y. Um ímã diferente. Disponível em: http://Revista pesquisa.fapesp.br. Acesso em: 24 fev. 2012 (adaptado).

Disponível em: http://boaspraticasfarmaceuticas. blogspot.com. Acesso em: 27 fev. 2012.

[85]

[Química I]

UNIDADE 9. SOLUÇÕES

Considerando o processo descrito com um rendimento de 100%, 8 g de CuO produzirão uma massa de CO2 igual a: Dados: Massa molar em g/mol: C = 12; O = 16; Cu = 64 A) 2,2 g. B) 2,8 g. C) 3,7 g. D) 4,4 g. E) 5,5 g.

1. (ENEM) A hidropônia pode ser definida como uma técnica de produção de vegetais sem necessariamente a presença de solo. Uma das formas de implementação é manter as plantas com suas raízes suspensas em meio líquido, de onde retiram os nutrientes essenciais. Suponha que um produtor de rúcula hidropônica -1 precise ajustar a concentração do íon nitrato (NO3 ) para 0,009 mol/L em um tanque de 5 000 litros e, para tanto, tem em mãos uma solução comercial nutritiva de nitrato de cálcio 90 g/L. As massas molares dos elementos N, O e Ca são iguais a 14 g/mol, 16 g/mol e 40 g/mol, respectivamente.

22. (ENEM) A composição média de uma bateria automotiva, esgotada é de aproximadamente 32% Pb, 3 % PbO, 17 % PbO2 e 36 % PbSO4. A média de massa da pasta residual de uma bateria usada é de 6 Kg, onde 19 % é PbO2, 60 % PbSO4 e 21 % Pb. Entre todos os compostos de chumbo presentes na pasta, o que mais preocupa é o sulfato de chumbo (II), pois os processos pirometalúrgicos, em que os compostos de chumbo (placas das baterias) são fundidos, há a conversão de sulfato em dióxido de enxofre, gás muito poluente. Para reduzir o problema das emissões de SO 2(g), a indústria pode utilizar o processo hidrometalúrgico, para a dessulfuração antes da fusão do composto de chumbo. Nesse caso, a redução de sulfato presente no PbSO4 é feita via lixiviação, com solução de carbonato o de sódio (Na2CO3) 1 M a 45 C, em que se obtém o carbonato de chumbo (II) com rendimento de 91 %. Após esse processo, o material segue para a fundição para obter o chumbo metálico.

Qual o valor mais próximo do volume da solução nutritiva, em litros, que o produtor deve adicionar ao tanque? A) 26 B) 41 C) 45 D) 51 E) 82 2. (ENEM) O vinagre vem sendo usado desde a antiguidade como conservante de alimentos, bem como agente de limpeza e condimento. Um dos principais componentes do vinagre é o ácido acético (massa molar 60 g/mol), cuja faixa de concentração deve se situar entre 4% a 6% (m/v). Em um teste de controle de qualidade foram analisadas cinco marcas de diferentes vinagres, e as concentrações de ácido acético, em mol/L, se encontram no quadro.

PbSO4 + Na2CO3  PbCO3 + Na2SO4 Dados: Massas molares em g/mol: Pb = 207; S = 32; Na = 23; O = 16; C = 12 ARAÚJO,R.V.V.; TINDADE, R.B.E.; SOARES,P.S. M. Reciclagem de chumbo de bateria automotiva: estudo do caso. Disponível em: http://www.iqs.usp.br.Acesso em: 17 abr.2010(adaptado).

Segundo as condições do processo apresentado para a obtenção de carbonato de chumbo (II) por meio da lixiviação por carbonato de sódio e considerando a massa de pasta residual de uma bateria de 6 Kg, qual a quantidade aproximada, em quilogramas, de PbCO3 é obtida? A) 1,7 Kg B) 1,9 Kg C) 2,9 Kg D) 3,3 Kg E) 3,6 Kg

GABARITO UNIDADE 8 1. C 8. E 15. B 22. C

2. D 9. D 16.D

3. C 10. E 17.D

4. D 11. A 18. B

5. C 12. D 19. B

6. D 13. B 20. C

7. C 14. C 21. A

Amostra Concentração de ácido acético (mol/L) 1 0,007 2

0,070

0,150

0,400

0,700

RIZZON, L. A. Sistema de produção de vinagre. Disponível em: www.sistemasdeproducao.cnptia.embrapa.br. Acesso em: 14 ago. 2012 (adaptado).

A amostra de vinagre que se encontra dentro do limite de concentração tolerado é a: A) 1. B) 2. C) 3. D) 4. E) 5.

[86]

[Química I] 3. (ENEM) O álcool utilizado como combustível automotivo (etanol hidratado) deve apresentar uma taxa máxima de água em sua composição para não prejudicar o funcionamento do motor. Uma maneira simples e rápida de estimar a quantidade de etanol em misturas com água é medir a densidade da mistura. O gráfico mostra a variação da densidade da mistura (água e etanol) com a fração percentual da massa de etanol (fe), dada pela expressão

Considerando que a xícara descrita contém um volume de 200 mL de café, a concentração, em mol/L, de cafeína nessa xícara é mais próxima de: A) 0,0004. B) 0,002. C) 0,4. D) 2. E) 4.

5. (ENEM) O quadro apresenta o teor de cafeína em diferentes bebidas comumente consumidas pela população.

em que me são as massas de etanol e de água na mistura, 0 respectivamente, a uma temperatura de 20 C.

Volume (mL)

Quantidade média de cafeína (mg)

Café expresso

80,0

120

Café filtrado

50,0

Chá preto

180,0

Refrigerante de cola

250,0

Chocolate quente

60,0

Bebida

Da análise do quadro conclui-se que o menor teor de cafeína por unidade de volume está presente no A) café expresso. B) café filtrado. C) chá preto. D) refrigerante de cola. E) chocolate quente

Disponível em: www.handymath.com. Acesso em: 8 ago. 2012.

Suponha que, em uma inspeção de rotina realizada em 3 determinado posto, tenha-se verificado que 50 cm de álcool combustível tenham massa igual a 45,0 g. Qual é a fração percentual de etanol nessa mistura? A) 7% B) 10% C) 55% D) 90% E) 93%

6. (ENEM) A utilização de processos de biorremediação de resíduos gerados pela combustão incompleta de compostos orgânicos tem se tornado crescente, visando minimizar a poluição ambiental. Para a ocorrência de resíduos de naftaleno, águas legislações limitam sua concentração em até 30 mg/Kg para o solo agrícola e 0,16 mg/L para água subterrânea. A quantificação desse resíduo foi realizada em diferentes ambientes, utilizando-se amostras de 500 g de solo e 100 mL de água, conforme apresentado no quadro:

4. (ENEM) A cafeína é um alcaloide, identificado como 1,3,7-trimetilxantina (massa molar igual a 194 g/mol), cuja estrutura química contém uma unidade de purina, conforme representado. Esse alcaloide é encontrado em grande quantidade nas sementes de café e nas folhas de chá-verde. Uma xícara de café contém, em média, 80 mg de cafeína.

AMBIENTE Solo I Solo II Água I Água II Água III

RESÍDUO DE NAFTALENO (g) -2 1,0 x 10 -2 2,0 x 10 -6 7,0 x 10 -6 8,0 x 10 -6 9,0 x 10

O ambiente que precisa biorremediação é o (a): A) Solo I B) Solo II C) Água I D) Água II E) Água III

MARIA, C. A. B.; MOREIRA, R. F. A. Cafeína: revisão sobre métodos de análise. Química Nova, n. 1, 2007 (adaptado).

[87]

[Química I] 7. (ENEM) O álcool comercial (solução de etanol) é vendido na concentração de 96%, em volume. Entretanto, para que possa ser utilizado como desinfetante, deve-se usar uma solução alcoólica na concentração de 70%, em volume. Suponha que um hospital recebeu como doação um lote de 1000 litros de álcool comercial a 96 %, em volume, e pretende trocá-lo por um lote de álcool desinfetante. Para que a quantidade total de etanol, seja a mesma nos dois lotes, o volume de álcool a 70 % fornecido na troca deve ser mais próximo de

10. (ENEM) A obtenção de sistemas coloidais estáveis depende das interações entre as partículas dispersas e o meio onde se encontram. Em um sistema coloidal aquoso, cujas partículas são hidrofílicas, a adição de um solvente orgânico miscível em água, como etanol, desestabiliza o coloide, podendo ocorrer à agregação das partículas preliminarmente dispersas. A desestabilização provocada pelo etanol ocorre por que: A) a polaridade da água no sistema coloidal é reduzida. B) aa cargas superficiais das partículas coloidais são diminuídas. C) as camadas de solvatação de água nas partículas são diminuídas. D) o processo de miscibilidade da água e do solvente libera calor para o meio. E) a intensidade dos movimentos brownianos das partículas coloidais é reduzida.

A) 1042 L B) 1371 L C) 1428 L D) 1632 L E) 1700 L 8. (ENEM) Em caso de anemia, a quantidade de sulfato de ferro II (FeSO4, massa molar igual a 152 g/mol) recomendada como suplemento de ferro foi de 300 mg/dia. Acima desse valor, a mucosa intestinal atua como barreira, impedindo a absorção de ferro. Foram analisados cinco frascos de suplemento, contendo solução aquosa de FeSO4, cujos resultados encontramse no quadro: Frasco 1 2 3 4 5

11. (ENEM) Os densímetros instalados nas bombas de combustível permitem averiguar se a quantidade de água presente no álcool hidratado está dentro das especificações determinadas pela Agência Nacional do Petróleo (ANP). O volume máximo permitido de água no álcool é de 4,9%. A densidade da água e do álcool anidro são de 1,00 3 3 g/cm e 0,80 g/cm , respectivamente.

Concentração de sulfato de ferro II (mol/L) 0,02 0,20 0,30 1,97 5,01

Disponível em: http://nxt.anp.gov.br. Acesso em: 5 dez. 2011 (adaptado).

A leitura no densímetro que corresponderia à fração máxima permitida de água é mais próxima de: 3 A) 0,20 g/cm . 3 B) 0,81 g/cm . 3 C) 0,90 g/cm . 3 D) 0,99 g/cm . 3 E) 1,80 g/cm .

Se for ingerida uma colher (10 mL) por dia do medicamento para anemia, a amostra que conterá a concentração de sulfato de ferro II mais próxima da recomendada é a do frasco de número A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5

12. (ENEM) Certas ligas estanho-chumbo com composição específica formam um eutético simples, o que significa que uma liga com essas características se comporta como uma substancia pura, com um ponto O de fusão definido, no caso 183 C. Essa é uma temperatura inferior mesmo ao ponto de fusão dos metais que compõem esta liga (o estanho puro funde a O O 232 C e o chumbo puro a 320 C), o que justifica sua ampla utilização na soldagem de componentes eletrônicos, em que o excesso de aquecimento deve sempre ser evitado. De acordo com as normas internacionais, os valores mínimo e máximo das densidades para essas ligas são de 8,74 g/mL e 8,82 g/mL, respectivamente. As densidades do estanho e do chumbo são 7,3 g/mL e 11,3 g/mL, respectivamente. Um lote contendo 5 amostras de solda estanhochumbo foi analisado por um técnico, por meio da determinação de sua composição percentual em massa, cujos resultados estão mostrados no quadro a seguir.

9. (ENEM) O soro fisiológico é uma solução aquosa de cloreto de sódio (NaCl) comumente utilizada para higienização ocular, nasal, de ferimentos e de lentes de contato. Sua concentração é 0,90% em massa e densidade igual a 1,00 g/mL. Qual massa de NaCl, em grama, deverá ser adicionada à água para preparar 500 mL desse soro? A) 0,45 B) 0,90 C) 4,50 D) 9,00 E) 45,00

[88]

[Química I] Amostra I II III IV V

Porcentagem de Sn (%) 60 62 65 63 59

A) 0,4 mg de O2/litro B) 1,7 mg de O2/litro C) 2,7 mg de O2/litro D) 9,4 mg de O2/litro E) 10,7 mg de O2/litro

Porcentagem de Pb (%) 40 38 35 37 41

15. (ENEM) Ao colocar um pouco de açúcar na água e mexer até um a obtenção de uma só fase, prepara-se uma solução. O mesmo acontece ao se adicionar um pouquinho de sal à água e misturar bem. Uma substância capaz de dissolver o soluto é denominada solvente, a água é um solvente para o açúcar, para o sal e para várias outras substâncias. A figura ilustra essa citação.

Disponível em: http://www.eletrica.ufpr.br.

Com base no texto e na analise realizada pelo técnico, as amostras que atendem as normas internacionais são A) I e II. B) I e III. C) II e IV. D) III e V. E) IV e V. 13. (ENEM) O peroxido de hidrogênio e comumente utilizado como antisséptico e alvejante. Também pode ser empregado em trabalhos de restauração de quadros enegrecidos e no clareamento de dentes. Na presença de soluções acidas de oxidantes, como o permanganato de potássio, este oxido decompõe-se, conforme a equação a seguir: 5 H2O2(aq) + 2 KMnO4(aq) + 3 H2SO4(aq)  5 O2(g) + 2 MnSO4(aq) + K2SO4(aq) + 8 H2O(l) ROCHA-FILHO, R. C. R.; SILVA, R. R. Introdução aos Cálculos da Química. São Paulo: McGraw-Hill, 1992.

Disponível em: www:sobiologia.com.br. Acesso em:27 abr. 2010.

De acordo com a estequiometria da reação descrita, a quantidade de permanganato de potássio necessária para reagir completamente com 20,0 mL de uma solução 0,1 mol/L de peroxido de hidrogênio e igual a 0 A) 2,0×10 mol. -3 B) 2,0×10 mol. -1 C) 8,0×10 mol. -4 D) 8,0×10 mol. -3 E) 5,0×10 mol.

Suponha que uma pessoa, para adoçar seu cafezinho, tenha utilizado 3,42 g de sacarose (massa molar igual a 342 g/mol) para uma xícara de 50 mL do líquido. Qual é a concentração final, em mol/L, de sacarose nesse cafezinho? A) 0,02 B) 0,2 C) 2 D) 200 E) 2000

14. (ENEM) Todos os organismos necessitam de água e grande parte deles vive em rios, lagos e oceanos. Os processos biológicos, como respiração e fotossíntese, exercem profunda influência na química das águas naturais em todo o planeta. O oxigênio é ator dominante na química e na bioquímica da hidrosfera. Devido a sua baixa solubilidade em água (9,0 mg/L a O 20 C) a disponibilidade de oxigênio nos ecossistemas aquáticos estabelece o limite entre a vida aeróbica e anaeróbica. Nesse contexto, um parâmetro chamado Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) foi definido para medir a quantidade de matéria orgânica presente em um sistema hídrico. A DBO corresponde a massa de O2 em miligramas necessária para realizar a oxidação total do carbono orgânico em um litro de água.

16. (ENEM) ] O flúor é usado de forma ampla na prevenção de cárie. Por reagir com a hidroxiapatita [Ca10(PO4)6(OH)2] presente nos esmaltes dos dentes, o flúor forma a fluorapatita [Ca10(PO4)6F2], um mineral mais resistente ao ataque ácido decorrente da ação de bactérias específicas presentes nos açucares das placas que aderem aos dentes. Disponível em: http://www.odontologia.com.br. Acesso em: 27 jul. 2010 (adaptado).

A reação de dissolução da hidroxiapatita é: +

[Ca10(PO4)6(OH)2](s) + 8H (aq)  2+ 210 Ca (aq) +6 HPO4 (aq) + 2 H2O(l) Dados: Massas molares em g/mol 2[Ca10(PO4)6(OH2)] = 1004; HPO4 = 96;

BAIRD,C. Química Ambiental. Ed. Book mão, 2005 (adaptado).

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

Ca = 40.

Supondo-se que o esmalte dentário seja constituído exclusivamente de hidroxiapatita, o ataque ácido que dissolve completamente 1 mg desse material ocasiona a formação de, aproximadamente:

Suponha que 10 mg de açúcar (fórmula mínima CH2O) e massa molar igual a 30 g/mol) são dissolvidos em um litro de água; em quanto a DBO será aumentada?

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[QuĂmica I] A) 0,14 mg de Ăons totais. B) 0,40 mg de Ăons totais. C) 0,58 mg de Ăons totais. D) 0,97 mg de Ăons totais. E) 1,01 mg de Ăons totais.

2. (ENEM) A horticultura tem sido recomendada para a agricultura familiar, porĂŠm as perdas sĂŁo grandes devido Ă escassez de processos compatĂveis para conservar frutas e hortaliĂ§as. O processo, denominado desidrataĂ§ĂŁo osmĂłtica, tem se mostrado uma alternativa importante nesse sentido, pois origina produtos com boas condiĂ§Ăľes de armazenamento e qualidade semelhante Ă matĂŠria-prima.

17. (ENEM) O ĂĄlcool hidratado utilizado como combustĂvel veicular ĂŠ obtido por meio da destilaĂ§ĂŁo fracionada de soluĂ§Ăľes aquosas geradas a partir da fermentaĂ§ĂŁo de biomassa. Durante a destilaĂ§ĂŁo, o teor de etanol da mistura ĂŠ aumentado, atĂŠ o limite de 96% em massa. Considere que, em uma usina de produĂ§ĂŁo de etanol, 800 kg de uma mistura etanol/ĂĄgua com concentraĂ§ĂŁo 20% em massa de etanol foram destilados, sendo obtidos 100 kg de ĂĄlcool hidratado 96% em massa de etanol. A partir desses dados, ĂŠ correto concluir que a destilaĂ§ĂŁo em questĂŁo gerou um resĂduo com uma concentraĂ§ĂŁo de etanol em massa: A) de 0%. B) de 8,0%. C) entre 8,4% e 8,6%. D) entre 9,0% e 9,2%. E) entre 13% e 14%.

GOMES.A.T:CEREDA.M.P.:VILPOUX. O. DesidrataĂ§ĂŁo osmĂłtica: uma tecnologia de baixo custo para o desenvolvimento da agricultura familiar. Revista Brasileira de GestĂŁo e Desenvolvimento Regional, n. 3, set.-dez. 2007 (adaptado)

Esse processo para conservar os alimentos remove a ĂĄgua por: A) aumento do ponto de ebuliĂ§ĂŁo do solvente. B) passagem do soluto atravĂŠs de uma membrana semipermeĂĄvel C) utilizaĂ§ĂŁo de solutos volĂĄteis, que facilitam a evaporaĂ§ĂŁo de solvente. D) aumento da volatilidade do solvente pela adiĂ§ĂŁo de solutos ao produto. E) pressĂŁo gerada pela diferenĂ§a de concentraĂ§ĂŁo entre o produto e a soluĂ§ĂŁo.

GABARITO UNIDADE 9 1. B 8. B 15. B

2. E 9. C 16. D

3. C 10. C 17. D

4. B 11. B

5. 12. C

6. B 13. D

7. B 14. E

3. (ENEM) Uma das estratĂŠgias para conservaĂ§ĂŁo de alimentos ĂŠ o salgamentos, adiĂ§ĂŁo de cloreto de sĂłdio (NaCl), historicamente utilizado por tropeiros, vaqueiros e sertanejos para conservar carnes de boi, porco e peixe. O que ocorre com as cĂŠlulas presentes nos alimentos preservados com essa tĂŠcnica? A) O sal adicionado diminui a concentraĂ§ĂŁo de solutos sem eu interior. B) O sal adicionado desorganiza e destrĂłi suas membranas plasmĂĄticas. C) A adiĂ§ĂŁo de sal altera as propriedades de suas membranas plasmĂĄticas. + D) Os Ăons Na e Cl provenientes da dissoluĂ§ĂŁo do sal entram livremente nelas. E) A grande concentraĂ§ĂŁo de sal no meio extracelular provoca a saĂda de ĂĄgua de dentro delas.

UNIDADE 10. PROPRIEDADES COLIGATIVAS 1. (ENEM) A absorĂ§ĂŁo e transporte de substĂ˘ncias tĂłxicas em sistemas vivos dependem da facilidade com que estas se difundem atravĂŠs das membranas das cĂŠlulas. Por apresentar propriedades quĂmicas similares, testes laboratoriais empregam o octan-1-ol como modelo da atividade das membranas. A substĂ˘ncia a ser testada ĂŠ adicionada a uma mistura bifĂĄsica do octan-1-ol com ĂĄgua, que ĂŠ agitada e, ao final, ĂŠ medido o coeficiente de partiĂ§ĂŁo octan-1-ol: ĂĄgua (KOA): đ??ś đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;Ą KOA = đ??śđ?&#x2018;&#x17D;

4. (ENEM) Osmose ĂŠ um processo espontĂ˘neo que ocorre em todos os organismos vivos e ĂŠ essencial Ă manutenĂ§ĂŁo da vida. Uma soluĂ§ĂŁo 0,15 mol/L de NaCâ&#x201E;&#x201C; (cloreto de sĂłdio) possui a mesma pressĂŁo osmĂłtica das soluĂ§Ăľes presentes nas cĂŠlulas humanas. A imersĂŁo de uma cĂŠlula humana em uma soluĂ§ĂŁo 0,20 mol/L de NaCâ&#x201E;&#x201C; tem, como consequĂŞncia, a: + A) adsorĂ§ĂŁo de Ăons Na sobre a superfĂcie da cĂŠlula. + B) difusĂŁo rĂĄpida de Ăons Na para o interior da cĂŠlula. C) diminuiĂ§ĂŁo da concentraĂ§ĂŁo das soluĂ§Ăľes presentes na cĂŠlula. + D) transferĂŞncia de Ăons Na da cĂŠlula para a soluĂ§ĂŁo. E) transferĂŞncia de molĂŠculas de ĂĄgua do interior da cĂŠlula para a soluĂ§ĂŁo.

Em que C oct ĂŠ a concentraĂ§ĂŁo da substĂ˘ncia na fase do octan-1-ol, e o Ca a concentraĂ§ĂŁo da substĂ˘ncia na fase aquosa. Foram avaliados cinco poluentes de sistemas aquĂĄticos: benzeno, butano, ĂŠter dietĂlico, fluorbutano e metanol. O poluente que apresentou KOA tendendo a zero ĂŠ o: A) ĂŠter dietĂlico. B) fluorbutano C) benzeno. D) metanol. E) butano.

[90]

[Química I] 7. (UFRGS) A produção de café descafeinado consiste em retirar a cafeína, sem alterar muito o sabor original do café. Existem diferentes processos para a descafeinação. Abaixo são apresentadas 2 situações sobre um desses processos. 1 - O processo consiste em utilizar um banho de solvente, como por exemplo o acetato de etila, que dissolve bem a cafeína e dissolve muito pouco os outros componentes do café. 2 - O solvente utilizado em 1 é retirado através de evaporação.

5. (ENEM) A cal (oxido de cálcio, CaO), cuja suspensão em agua e muito usada como uma tinta de baixo custo, da uma tonalidade branca aos troncos de árvores. Essa e uma prática muito comum em praças públicas e locais privados, geralmente usada para combater a proliferação de parasitas. Essa aplicação, também chamada de caiação, gera um problema: elimina microrganismos benéficos para a árvore. Disponível em: http://super.abril.com.br. Acesso em: 1 abr. 2010 (adaptado).

A destruição do microambiente, no tronco de árvores pintadas com cal, e devida ao processo de A) difusão, pois a cal se difunde nos corpos dos seres do microambiente e os intoxica. B) osmose, pois a cal retira agua do microambiente, tornando-o inviável ao desenvolvimento de microrganismos. C) oxidação, pois a luz solar que incide sobre o tronco ativa fotoquimicamente a cal, que elimina os seres vivos do microambiente. D) aquecimento, pois a luz do Sol incide sobre o tronco e aquece a cal, que mata os seres vivos do microambiente. E) vaporização, pois a cal facilita a volatilização da agua para a atmosfera, eliminando os seres vivos do microambiente.

Assinale a alternativa que indica as propriedades que fundamentam, respectivamente, as situações 1 e 2. A) Pressão osmótica, ponto de ebulição B) Solubilidade, ponto de ebulição C) Dissolução, solubilidade D) Saturação, pressão osmótica E) Ponto de ebulição, pressão osmótica 8. (UFRGS) Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. Uma solução injetável foi preparada de modo inadequado, pois, ao entrar na corrente sanguínea, promoveu o inchamento e a ruptura dos glóbulos vermelhos. A solução é portanto ........ em relação ao soro sanguíneo, e a concentração de soluto é ........ àquela que deveria ter sido preparada. A) hipotônica – superior B) hipotônica – inferior C) isotônica – superior D) hipertônica – superior E) hipertônica – inferior

6. (UFRGS) Observe o gráfico abaixo, referente à pressão de vapor de dois líquidos, A e B, em função da temperatura.

9. (UFRGS) Mesmo quando a água destilada é extremamente pura, não se pode injetá-la diretamente no sangue de um paciente, pois há o risco de A) auto dissociação da água, produzindo ácido. B) aumento da concentração de oxigênio do sangue. C) aumento súbito do pH do sangue. D) precipitação de sais minerais. E) ruptura das hemácias, devido à diminuição da pressão osmótica do sangue.

Considere as afirmações abaixo, sobre o gráfico. I - O líquido B é mais volátil que o líquido A. II - A temperatura de ebulição de B, a uma dada pressão, será maior que a de A. III- Um recipiente contendo somente o líquido A em equilíbrio com o seu vapor terá mais moléculas na fase vapor que o mesmo recipiente contendo somente o líquido B em equilíbrio com seu vapor, na mesma temperatura.

10. (UFRGS) Uma hipótese para o acidente com o voo AF447, na rota Rio-Paris, é de que tenha havido erro de leitura nos indicadores de velocidade, devido ao congelamento dos sensores denominados tubos de Pitot. No momento do acidente, a aeronave atravessava uma forte tempestade, fato que pode ter ocasionado condições atípicas de temperatura e de pressão, que teriam levado à formação de água superresfriada. Essa água super-resfriada teria congelado instantaneamente ao encontrar a superfície metálica dos tubos de Pitot. Estima-se que a temperatura externa da aeronave no momento do acidente estava em torno de – 40ºC.

Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas III. C) Apenas III. D) Apenas II e III. E) I, II e III.

[91]

[Química I] O termo “água super-resfriada” corresponde a uma situação metaestável na qual a água se encontra

°C, de modo que toda a água presente congele. Na sequência, a pressão é reduzida até abaixo da pressão do ponto triplo e, finalmente, o alimento é lentamente aquecido até uma temperatura acima do ponto de congelamento, de modo que a água sublime lentamente. Como resultado das três etapas do processo, há perda de até 97% do conteúdo de água.

A) no estado sólido em uma temperatura abaixo do seu ponto de congelamento. B) no estado líquido em uma temperatura superior e próxima ao seu ponto de congelamento C) no estado líquido em uma temperatura abaixo do seu ponto de congelamento D) no estado sólido em uma temperatura superior e próxima ao seu ponto de congelamento. E) nos estados sólido, líquido e gasoso, simultaneamente, em uma temperatura abaixo do seu ponto de congelamento. 11. (UFRGS) Num parque temático é oferecida a atração da “neve artificial”, obtida a partir de água da chuva e nitrogênio líquido, em contêineres que funcionam como câmaras frias. Considere as afirmações abaixo sobre o processo de produção de “neve artificial” contidas no prospecto informativo do parque. I - A neve artificial que imita o fenômeno natural é produzida pela reação entre nitrogênio e água. II - A fabricação de neve artificial refere-se ao setor da criogenia, tecnologia para a produção de temperaturas muito abaixo do ponto de congelamento da água, principalmente com a utilização de nitrogênio líquido. III - A água líquida é injetada nos contêineres através de um sistema de flautas, sendo que a água aspersada (borrifada) se divide em moléculas, as quais se transformam em cristais.

Considere o diagrama de fases da água esquematizado abaixo.

O processo de liofilização acima descrito pode ser representado neste diagrama pela sequência de etapas A) 1, 2 e 3. B) 2, 3 e 4. C) 3, 4 e 5. D) 4, 5 e 1. E) 4, 5 e 2. 14. (UFRGS) Assinale a alternativa que completa corretamente as lacunas no texto abaixo, na ordem em que aparecem. Dois copos contendo igual volume de líquidos são colocados sob uma campânula impermeável, como na figura que segue.

Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas II. C) Apenas III. D) Apenas II e III. E) I, II e III. 12. (UFRGS) Assinale a alternativa que completa corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.

O copo 1 contém água do mar e o copo 2 água pura. Com o tempo, o líquido do copo 1 apresentará um volume........ líquido do copo 2. Esse fato se explica pelo efeito .............. . A) maior que o - tonoscópico B) menor que o - tonoscópico C) igual ao - osmótico D) maior que o - osmótico E) menor que o - osmótico

Uma sopa muito salgada é aquecida numa panela aberta. Nessas condições, a sopa deve entrar em ebulição numa temperatura ........ 100 °C. Assim, à medida que a água da sopa evapora, a temperatura da sopa ........ . A) acima de – aumenta B) acima de – diminui C) abaixo de – aumenta D) igual a – permanece constante E) igual a – aumenta 13. (UFRGS) Em viagens espaciais, é crucial que os mantimentos sejam leves e ocupem pouco espaço. Nestas situações, os alimentos são preparados por liofilização e precisam, antes do consumo, ser reidratados e reaquecidos. No processo de liofilização, a temperatura da amostra é reduzida até abaixo de 0

GABARITO UNIDADE 10 1. D 8. B

[92]

2. E 9. E

3. E 10. E

4. E 11. B

5. B 12. A

6. D 13. B

7. B 14. A

[Química I]

UNIDADE 11. TERMOQUÍMICA

O valor mais próximo de ∆H, em KJ/mol de FeO, para a reação indicada de FeO (sólido) com o CO(gasoso) é: A) -14 B) -17 C) -50 D) -64 E) -100

1. (ENEM) O aproveitamento de resíduos florestais vem se tornando cada dia mais atrativo, pois eles são uma fonte renovável de energia. A figura representa a queima de um bio-óleo extraído do resíduo de madeira, sendo ∆H1 a variação de entalpia devido à queima de 1 g desse bio-óleo, resultando em gás carbônico e água líquida, e ∆H2 à variação de entalpia envolvida na conversão de 1 g de água no estado gasoso para o estado líquido.

3. (ENEM) A escolha de determinada substância para ser utilizada como combustível passa pela análise da poluição que ela causa ao ambiente e pela quantidade de energia liberada em sua combustão completa. O quadro apresenta a entalpia de combustão completa de algumas substâncias. As massas molares do elementos H, C e O são, respectivamente, iguais a 1g/mol, 12g/mol e 16g/mol. Substância Acetileno Etano Etanol Hidrogênio Metanol

Fórmula C2H2 C2H6 C2H5OH H2 CH3OH

Entlapia de combustão (KJ/mol) - 1298 -1558 -1366 -242 -558

Levando-se em conta somente o aspecto energético, a substância mais eficiente para a obtenção de energia, na combustão de 1 Kg de combustível, é o: A) etano B) etanol C) metanol D) acetileno E) hidrogênio

A variação de entalpia, em kJ, para a queima de 5 g desse bio-óleo resultando em CO2 (gasoso) e H2O (gasoso) é: A) - 106. B) - 94,0. C) - 82,0. D) - 21,2. E) - 16,4

4. (ENEM) O benzeno, um importante solvente para a indústria química, é obtido industrialmente pela destilação do petróleo. Contudo, também pode ser sintetizado pela trimerização do acetileno catalisada por ferro metálico sob altas temperaturas, conforme a equação química:

2. (ENEM) O ferro é encontrado na natureza na forma de seus minérios, tais como a hematita (α-Fe2O3), a magnetita (Fe3O4) e a wustita (FeO). Na siderurgia, o ferro-gusa é obtido pela fusão de minérios de ferro em altos fornos em condições adequadas. Uma das etapas nesse processo é a formação de monóxido de ferro em altos fornos em condições adequadas. Uma das etapas nesse processo é a formação de monóxido de carbono. O CO (gasoso) é utilizado para reduzir o FeO (sólido), conforme a equação química:

3 C2H2 (g)  C6H6 (l) A energia envolvida nesse processo pode ser calculada indiretamente pela variação de entalpia das reações de combustão das substâncias participantes, nas mesmas condições experimentais: I. C2H2(g) + 5/2 O2(g)  2 CO2(g) + H2O(l) ∆Hc° = - 310 kcal/mol II. C6H6(l) + 15/2 O2(g)  6 CO2(g) + 3 H2O(l) ∆Hc° = - 780 kcal/mol

FeO(s) + CO(g)  Fe(s) + CO2(g) Considere as seguintes equações termoquímicas:

A variação de entalpia do processo de trimerização, em kcal, para a formação de um mol de benzeno é mais próxima de: A) - 1 090. B) - 150. C) - 50. D) + 157. E) + 470.

Fe2O3(s) + 3 CO(g)  2 Fe(s) + 3 CO2(g) ∆H = -25KJ/mol de Fe2O3 3 FeO(s) + CO2(g)  Fe3O4(s) + CO(g) ∆H = -36KJ/mol de CO2 2 Fe3O4(s) + 3 CO2(g)  3 Fe2O3(s) + CO(g) ∆H = + 25KJ/mol de Fe2O3

[93]

[Química I] 5. (ENEM) Um dos problemas dos combustíveis que contem carbono e que sua queima produz dióxido de carbono. Portanto, uma característica importante, ao se escolher um combustível, e analisar seu calor de o combustão (∆Hc ), definido como a energia liberada na queima completa de um mol de combustível no estado padrão. O quadro seguinte relaciona algumas o substancias que contem carbono e seu ∆Hc Substância Benzeno Etanol Glicose Metano Octano

Fórmula C6H6 (l) C2H5OH (l) C6H12O6 (s) CH4 (g) C8H18 (l)

BIOCOMBUSTÍVEL Biodiesel (mamona) Biodiesel (babaçu) Biodiesel (dendê) Biodiesel (soja) Etanol (cana-de-açúcar)

BIOCOMBUSTÍVEL kcal/kg 8 913 9 049 8 946 9 421 5 596

Disponível em: http://www.biodieselecooleo.com.br. Acesso em: 8 set. 2010 (adaptado).

∆Hc ( KJ/mol) - 3268 - 1368 - 2808 - 890 - 5471

Entre os diversos tipos de biocombustíveis apresentados no quadro, aquele que apresenta melhor rendimento energético em massa é proveniente: A) da soja. B) do dendê. C) do babaçu. D) da mamona. E) da cana-de-açúcar. 8. (ENEM) No que tange a tecnologia de combustíveis alternativos, muitos especialistas em energia acreditam que os álcoois vão crescer em importância em um futuro próximo. Realmente, álcoois como metanol e etanol têm encontrado alguns nichos para uso doméstico como combustíveis há muitas décadas e, recentemente, vêm obtendo uma aceitação cada vez maior como aditivos, ou mesmo como substitutos para gasolina em veículos. Algumas das propriedades físicas desses combustíveis são mostradas no quadro a seguinte.

Neste contexto, qual dos combustíveis, quando queimado completamente, libera mais dióxido de carbono no ambiente pela mesma quantidade de energia produzida? A) Benzeno. B) Metano. C) Glicose. D) Octano. E) Etanol. 6. (ENEM) Uma opção não usual, para o cozimento do feijão, é o uso de uma garrafa térmica. Em uma panela, colocasse uma parte de feijão e três partes de água e deixa-se ferver o conjunto por cerca de 5 minutos, logo após transfere-se todo o material para uma garrafa térmica. Aproximadamente 8 horas depois, o feijão estará cozido. O cozimento do feijão ocorre dentro da garrafa térmica, pois: A) a água reage com o feijão, e essa reação é exotérmica. B) o feijão continua absorvendo calor da água que o envolve, por ser um processo endotérmico. C) o sistema considerado é praticamente isolado, não permitindo que o feijão ganhe ou perca energia. D) a garrafa térmica fornece energia suficiente para o cozimento do feijão, uma vez iniciada a reação. E) a energia envolvida na reação aquece a água, que mantém constante a temperatura, por ser um processo exotérmico.

Álcool Metanol (CH3OH) Etanol (CH3CH2OH)

Densidade a 25 o C (g/mL)

Calor de combustão (KJ/mol)

0,79

- 726,0

0,79

- 1367,0

Dados: Massas molares em g/mol: H = 1,0; C = 12,0; O = 16,0. Considere que, em pequenos volumes, o custo de produção de ambos osalcoóis seja o mesmo. Dessa forma, do ponto de viste econômico, é mais vantajoso utilizar: A) metanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 22,7 KJ de energia por litro de combustível queimado. B) etanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 29,7 KJ de energia por litro de combustível queimado. C) metanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 17,9 MJ de energia por litro de combustível queimado. D) etanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 23,5 MJ de energia por litro de combustível queimado. E) ) etanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 33,7 MJ de energia por litro de combustível queimado.

7. (ENEM) Considera-se combustível aquele material que, quando em combustão, consegue gerar energia. No caso dos biocombustíveis, suas principais vantagens de uso são a de serem oriundos de fontes renováveis e a de serem menos poluentes que os derivados de combustíveis fósseis. Por isso, no Brasil, tem-se estimulado o plantio e a industrialização de sementes oleaginosas para produção de biocombustíveis. No quadro, estão os valores referentes à energia produzida pela combustão de alguns biocombustíveis:

[94]

[Química I] 9. (ENEM) Nas últimas décadas, o efeito estufa tem-se intensificado de maneira preocupante, sendo esse efeito muitas vezes atribuído à intensa liberação de CO2 durante a queima de combustíveis fósseis para geração de energia. O quadro traz as entalpias-padrão 0 de combustão a 25 ºC ( ∆H 25 ) do metano, do butano e do octano. Composto Metano Butano Octano

Fórmula molecular CH4 C4H10 C8H18

Massa molar (g/mol) 16 58 114

D) Apenas I e II. E) I, II e III. 12. (UFRGS) Com base no seguinte quadro de entalpias de ligação, assinale a alternativa que apresenta o valor da entalpia de formação da água gasosa.

( ∆H 25 ) (KJ/mol) - 890 - 2878 - 5471

Ligação H-O H-H O=O O-O

–1

Entalpia (kJ.mol ) 464 436 498 134

–1

À medida que aumenta a consciência sobre os impactos ambientais relacionados ao uso da energia, cresce a importância de se criar políticas de incentivo ao uso de combustíveis mais eficientes. Nesse sentido, considerando-se que o metano, o butano e o octano sejam representativos do gás natural, do gás liquefeito de petróleo (GLP) e da gasolina, respectivamente, então, a partir dos dados fornecidos, é possível concluir que, do ponto de vista da quantidade de calor obtido por mol de CO2 gerado, a ordem crescente desses três combustíveis é: A) gasolina, GLP e gás natural. B) gás natural, gasolina e GLP. C) gasolina, gás natural e GLP. D) gás natural, GLP e gasolina. E) GLP, gás natural e gasolina.

A) – 243 kJ.mol –1 B) – 134 kJ.mol –1 C) + 243kJ.mol –1 D) + 258 kJ. mol –1 E) + 1532 kJ.mol 13. (UFRGS) A reação de cloração do metano, em presença de luz, é mostrada abaixo. -1

CH4 +Cl2 CH3Cl + HCl

∆H = -25 kcal.mol

Considere os dados de energia das ligações abaixo. -1 C-H = 105 kcal.mol -1 Cl-Cl = 58 kcal.mol -1 H-Cl = 103 kcal.mol A energia da ligação C - Cl, no composto CH3Cl, é -1 A) 33 kcal.mol . -1 B) 56 kcal.mol . -1 C) 60 kcal.mol . -1 D) 80 kcal.mol . -1 E) 85 kcal.mol .

10. (UFRGS) De acordo com a Lei de Hess, a variação de entalpia de uma reação depende apenas dos estados inicial e final. Considere as afirmações abaixo, sobre a Lei de Hess. I - A reação reversa de uma reação endotérmica é sempre exotérmica. II - A reação de combustão de um açúcar produzindo C02 e água terá a mesma variação de entalpia, caso ocorra em um calorímetro ou no organismo humano. III - Um catalisador adequado propicia um caminho com menor diferença de entalpia entre reagente e produtos. Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas II. C) Apenas III. D) Apenas I e II. E) I, II e III.

14. (UFRGS) O selênio é um elemento que exibe alotropia, isto é, pode ser encontrado em mais de uma forma sólida diferente. A forma mais estável é o selênio cinza, mas esse elemento também pode ser encontrado como selênio α e como selênio vítreo. Sabendo que a entalpia de formação do selênio α é de -1

6,7 kJ.mol , e que a entalpia de formação do óxido de –1

selênio gasoso é de 53,4 kJ.mol , a entalpia da reação 2 Se (s,α) + O

2 (g)

→ 2 SeO(g)

será

–1

A) – 120,2 kJ.mol .

11. (UFRGS) Considere as seguintes afirmações sobre termoquímica. I - A vaporização do etanol é um processo exotérmico. II - Os produtos de uma reação de combustão têm entalpia inferior aos reagentes. III - A reação química da cal viva (óxido de cálcio) com a água é um processo em que ocorre absorção de calor.

–1

B) – 60,1 kJ.mol . C)

–1

46,7 kJ.mol . –1

D) 93,4 kJ.mol . –1

E) 106,8 kJ.mol .

GABARITO UNIDADE 11

Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas II. C) Apenas III.

1. C 8. D

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2. B 9. A

3. E 10. D

4. B 11. B

5. C 12. A

6. B 13. E

7. A 14. D

[Química I]

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS FELTRE, Ricardo. Fundamentos de Química: vol. único. 4ª.ed. São Paulo: Moderna, 2005. 700 p. PERUZZO. F.M.; CANTO. E.L., Química na abordagem do cotidiano, volume 2, 4ª edição, ed moderna, São Paulo, 2006 REIS, M. Completamente Química. v.3. São Paulo: FTD, 2000. Coleção Completamente química, ciência, tecnologia e sociedade. p. 335-398. RUSSEL, J.B. Química geral. 2.ed. v.1 e 2. São Paulo: Makron Books,1994 SANTOS, Wildson Luiz Pereira dos (coord.), Química & Sociedade, vol. único, São Paulo: Nova Geração, 2005. SARDELLA, Antonio; Química – Série Novo Ensino Médio; São Paulo; àtica, 2004. SOLOMONS, T. W. Graham; Fryhle, Craig B. Química Orgânica, vol. 1 e 2. 9 ed. LTC, 2009 USBERCO, João; Salvador, Edgard. Química Geral. 12ª.ed. São Paulo: Saraiva, 2006. 480 p.

Material didático elaborado pelo professor Marcelo Bacchi, formado em Ciências Habilitação em Química Licenciatura Plena e Bacharelado em Química pela Universidade de Passo Fundo (UPF). Dá aulas em Ensino Fundamental/Médio e cursinhos preparatórios para o ENEM e vestibulares desde 1994.

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