GRUPO / NATUREZA 2 / QUIMICA by Grupo de Ensino

[Química II]

QUÍMICA SUMÁRIO Unidade 1 – Cinética Química 1.1. Velocidade Média .............................................................................................................................. 3 1.2. Fatores que Influenciam na Velocidade da Reação .......................................................................... 4

Unidade 2 – Equilíbrio Químico 2.1. Constante de Equilíbrio em Sistemas Homogêneos ......................................................................... 8 2.2. Deslocamento de equilíbrio .............................................................................................................. 9 2.3. Casos Especiais .................................................................................................................................. 11

Unidade 3 – Equilíbrio Iônico 3.1. pH e pOH – Equilíbrio Iônico da Água ............................................................................................... 13 3.2. Indicadores ........................................................................................................................................ 15 3.3. pH de Sais .......................................................................................................................................... 15

Unidade 4 – Pilhas e Eletrólise 4.1. Série de Reatividade Química ........................................................................................................... 16 4.2. Pilhas................................................................................................................................................. 17 4.3. Pilha de Daniell e Volta...................................................................................................................... 17 4.4. Classificação dos Geradores .............................................................................................................. 19 4.5. Eletrólise Ígnea .................................................................................................................................. 20 4.6. Eletrólise em Solução ........................................................................................................................ 20 4.7. Equação Geral da Eletrólise ............................................................................................................... 21

Unidade 5 – Radioatividade 5.1. Reações Nucleares ............................................................................................................................ 23 5.2. Leis Radioativas ................................................................................................................................. 23 5.3. Período de Meia Vida ........................................................................................................................ 24

Unidade 6 – Introdução a Orgânicas 6.1. Características Gerais dos Compostos Orgânicos ............................................................................. 26 6.2. Classificação do Carbono ................................................................................................................... 27 6.3. Hibridação ......................................................................................................................................... 28 6.4. Classificação das Cadeias Carbônicas ................................................................................................ 29

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[Química II]

Unidade 7 – Hidrocarbonetos 7.1. Hidrocarbonetos Saturados ............................................................................................................... 32 7.2. Hidrocarbonetos Insaturados ............................................................................................................ 33 7.3. Séries Orgânicas ................................................................................................................................. 35 7.4. Compostos Orgânicos Hidrogenados ................................................................................................ 37 7.5. Nomenclatura dos Hidrocarbonetos ................................................................................................. 39 7.6. Radicais .............................................................................................................................................. 39

Unidade 8 – Funções Orgânicas 8.1. Funções Oxigenadas .......................................................................................................................... 40 8.2. Funções Nitrogenadas ....................................................................................................................... 44

Unidade 9 – Isomeria 9.1. Isômeros Estruturais ou Isomeria Plana ............................................................................................ 48 9.2. Isomeria Espacial ............................................................................................................................... 50

Unidade 10 – Reações Orgânicas 10.1. Alcanos ............................................................................................................................................. 56 10.2. Alcenos............................................................................................................................................. 56 10.3. Alcinos .............................................................................................................................................. 58 10.4. Aromáticos ....................................................................................................................................... 59 10.5. Outras Reações ................................................................................................................................ 60

EXERCÍCIOS ENEM + vestibulares ................................................................................................................................ 62

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[Química II]

UNIDADE 1 CINÉTICA QUÍMICA A cinética química é a parte da química que estuda as velocidades das reações químicas e dos fatores que influem nessa velocidade. Entre os fatores que influenciam na velocidade temos “temperatura”, “superfície” e “concentração de reagentes”.

1.1. VELOCIDADE MÉDIA A velocidade de uma reação é o quociente da variação da concentração dos reagentes (ou produtos) da reação pela variação de uma unidade de tempo. Conforme representação gráfica podemos observar que a concentração dos regentes [R] diminui com o passar do tempo (gráfico I), enquanto que a concentração dos produtos [P] aumenta (gráfico II). As velocidades das reações químicas geralmente são expressas em molaridade por segundo (M/s).

Vm =

A velocidade das reações química pode ocorrer em escalas de tempo muito amplas. Por exemplo, uma explosão pode ocorrer em menos de um segundo, a cocção de um alimento pode levar minutos ou horas, a corrosão pode levar anos, e a erosão de uma rocha pode ocorrer em milhares ou milhões de anos. A velocidade da reação dos regentes decresce com o tempo. A velocidade de formação do produto é igual a velocidade de consumo do reagente.

FATORES PARA QUE OCORRA A REAÇÃO ENERGIA DE ATIVAÇÃO: É a energia mínima necessária para a formação do complexo ativado. A energia de ativação (Ea) é sempre igual à diferença entre a energia do complexo ativado e a dos reagentes. Portanto, quanto maior a energia de ativação de uma reação, menor será sua velocidade. COMPLEXO ATIVADO: É uma estrutura intermediária entre os reagentes e produtos, com ligações intermediárias entre as dos reagentes e a dos produtos. De uma maneira geral, podemos representar as reações químicas pelo gráfico ao lado. http://pibidqmcvr.blogspot.com.br/2012/12/astransfor macoesquimicas-e-o-tempo.html (acesso 25/11/2017)

Quanto menor for à energia de ativação de uma reação, maior será sua velocidade.

AFINIDADE DOS REAGENTES: É a tendência intrínseca de cada substância reagir com outra substância. Por exemplo: ácidos tem afinidade com bases; metais tem afinidade com não metais; reagentes nucleófilos tem afinidade com eletrófilos.

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[Química II] COLISÕES EFETIVAS: Pela teoria da colisão, para haver reação é necessário que: * As moléculas reagentes colidam entre si. * Para que haja uma Colisão Efetiva¸ as moléculas dos reagentes devem possuir uma orientação adequada (geometria favorável) no instante da colisão para promover choques efetivos, isto é, que resultem em quebra de ligações. * Ainda para que a colisão seja efetiva, as moléculas devem ter valores mínimos de energia, suficiente para promover choques efetivos, sendo que esta energia recebe o nome de energia de ativação.

https://image.slidesharecdn.com/cinticaqumica-aula02130304110512-phpapp01/95/cintica-qumica-aula-02-4638.jpg?cb=1362395196 (acesso 28/11/2017

Colisão efetiva ou eficaz é aquela que resulta em reação, isto é, que está de acordo com as duas últimas condições da teoria da colisão. O número de colisões efetivas ou eficazes é muito pequeno comparado ao número total de colisões que ocorrem entre as moléculas dos reagentes.

1.2. FATORES QUE INFLUENCIAM NA VELOCIDADE DA REAÇÃO ENERGIA DE ATIVAÇÃO É energia necessária para separar as moléculas e pode ser entendida como um adicional de energia que os reagentes devem ter para que uma reação tenha início, funcionando como uma espécie de ignição, como a faísca que devemos produzir na boca de um fogão para que a reação entre o gás e o oxigênio do ar inicie. Se não houver faísca, não há fogo. Se não houver energia suficiente para a ativação, não haverá reação.

SUPERFÍCIE DE CONTATO Quanto maior a superfície de contato, maior será a velocidade da reação. Esse fator é exclusivo para sólidos e pode ser compreendido quando comparamos uma estrutura finamente dividida comparada com uma peça inteira. Ex.: Iniciar o fogo com gravetos ao invés de lascas de lenha

TEMPERATURA Quanto maior a temperatura, maior será a velocidade da reação. Depreende-se que quanto maior for a temperatura de um sistema maior será o grau de agitação entre os reagentes, o que deve provocar um maior número de colisões e consequentemente, maior probabilidade de reação e ainda aumenta o número de moléculas dos reagentes com energia superior à de ativação. Esse efeito foi estudado por Van’t Hoff, que determinou que: “Em média um aumento em 10 0C provoca uma duplicação da velocidade da reação”. Ex.: 500 C  600 C  2. 700 C  4. 800 C  8.

V V V V

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[Química II] CONCENTRAÇÃO DOS REAGENTES Aumentando a concentração dos reagentes, aumentará a velocidade da reação, pois tendo um maior número de partículas envolvidas a probabilidade de colisões efetivas ou com orientação aumenta sensivelmente. A interpretação e modo de uso dessa propriedade, é similar ao uso de pressão e é explicada logo abaixo.

PRESSÃO Esse fator deve ser aplicado apenas nos reagentes gasosos, pois nos demais estados físicos o uso deste interfere pouco ou nada. Quando se exerce pressão sobre um sistema estamos elevando a força sobre a área ⁄ . Independente de qual efeito - concentração ou pressão definida ou estamos reduzindo a área ( esta sendo aplicado, teremos a aproximação dos reagentes originando maior contato entre os mesmos e sendo assim maior número de colisões efetivas. Para o uso dos fatores concentração ou pressão devemos seguir os seguintes passos: A – Determinar a LEI DE VELOCIDADE ou LEI DE GULDBERG-WAAGE aA+bB ⇒ cC+dD

Considere a seguinte reação:

Segundo a lei de Guldberg-Waage; V = k [A]a . [B]b ou V = k p(A)a . (B)b Onde:  V = velocidade da reação;  [ ] = concentração da substância em mol / L; apenas gases ou soluções;  P = pressão  k = constante da velocidade específica para cada temperatura.

OBSERVAÇÕES IMPORTANTES: Molecularidade: É o número de entidades moleculares colidindo que estão envolvidas em uma única etapa de reação. Este valor é obtido pelo coeficiente da reação. Ordem: Ordem de uma reação é determinada experimentalmente; a molecularidade é um conceito teórico e pode ser somente aplicado à reações elementares. Este valor é obtido pelo coeficiente experimental da lei de velocidade. A ordem de uma reação é a soma dos expoentes das concentrações da equação da velocidade. Utilizando a equação anterior, calculamos a ordem de tal reação pela soma de (a + b). Reações em etapas: A etapa mais lenta e a etapa determinante da velocidade da reacao. Ex.: 1 N2(g) + 3 H2(g)  2 NH3(g) V = k . [N2] 1 . [H2] 3

V = k . (pN2) 1 . (pH2) 3

B – APLICAR O EFEITO Ex.: Considere o processo de obtenção de amônia, que é dada pela reação 1 N2(g) + 3 H2(g)  2 NH3(g). Determinar a velocidade do sistema quando a concentração do nitrogênio for reduzida a metade e a do hidrogênio for duplicada. V = k .[N2]1 . [H2]3 V = k .[1/2]1 . [2]3 V = k. 1/2. 8 V=k.4

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[Química II] C – INTERPRETAR Considera-se que em situação normal cada participante na equação é igual a um, deste modo a velocidade em situação normal sempre será K.1 V = k .[N2]1 . [H2]3 V = k .[1]1 . [1]3 V = k .1 Comparar o valor encontrado (K.4) com o valor padrão (K.1). Caso o valor seja superior ao padrão dizemos que a velocidade aumentou – neste caso aumentou em quatro vezes - se for inferior a um, reduziu em ......vezes. Quando uma reação química ocorrer em mais de uma etapa, a etapa mais lenta é a que determina sua velocidade. Isso se deve pois neste caso ela terá maior energia de ativação. Observe o exemplo a seguir: O peróxido de hidrogênio reagindo com íons iodeto, formando água e oxigênio gasoso. I – H2O2 + I– ⇒ H2O + IO–

(Lenta)

II – H2O2 + IO– ⇒ H2O + O2 + I–

(Rápida)

2 H2O2 ⇒ 2 H2O + O2

EQUAÇÃO SIMPLIFICADA

A equação simplificada corresponde a soma das equações I e II. Como a etapa I é a etapa lenta, para aumentar a velocidade da reação, deve-se atuar os fatores nesta etapa. Tanto para aumentar ou diminuir a velocidade da reação, a etapa II (rápida) não vai influir; sendo a etapa I a mais importante. CATALISADOR: O catalisador é uma substância que aumenta a velocidade da reação, sem ser consumida durante tal processo. A principal função do catalisador é diminuir a energia de ativação, facilitando a transformação de reagentes em produtos. São substâncias capazes de acelerar a velocidade de uma reação sem sofrem alterações em sua constituição. Diminuem a energia de ativação, oferecendo um caminho mais rápido e mais fácil para que a reação ocorra. Observe o gráfico que demonstra uma reação com e sem catalisador:

INIBIDOR: É uma substância capaz de diminuir a velocidade de uma reação sem sofrem alterações em sua constituição. VENENO: É uma substância que anula o efeito de um catalisador. A ação do catalisador é abaixar a energia de ativação, possibilitando um novo caminho para a reação. O abaixamento da energia de ativação é que determina o aumento da velocidade da reação. CATÁLISE HOMOGÊNEA – É aquela em que o catalisador e os reagentes formam uma mistura homogênea. (Monofásica) CATÁLISE HETEROGÊNEA – Catalisador e reagentes constituem duas ou mais fases (sistema polifásico ou mistura heterogênea).

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[Química II]

UNIDADE 2 EQUILÍBRIO QUÍMICO A rigor, todas as reações químicas são reversíveis, isto é, ocorrem simultaneamente no sentido direto (reagentes → produtos) e no sentido inverso (produtos → reagentes). Em muitos casos, porém, a reação no sentido produtos → reagentes ocorre em proporção tão pequena que, do ponto de vista prático, essa reação é considerada irreversível. O equilíbrio químico acontece em reações reversíveis, quando ambas atingem a mesma velocidade (V1 = V2).

REAGENTE  PRODUTO Consideremos uma reação representada pela equação geral: V 1 ( Sentido direto)

A +B

C+D

http://www.brasilescola.com/quimica/equilibriomolecular.htm (acesso 30/11/2017)

V 2 (Sentido inverso)

Sejam V1 e V2 as velocidades das reações direta e inversa, respectivamente e supondo que essas reações sejam elementares, temos:

V1 = K1 [A]. [B]

V2 = K2 [C] . [D]

No início da reação, isto é, no instante em que misturamos a mols de A, com b mols de B, V1 assume o seu valor máximo, porque [A] e [B] têm seus valores máximos. Com o decorrer do tempo, [A] e [B] vão diminuindo, pois A e B vão sendo consumidos na reação direta e, consequentemente, V1 vai diminuindo. À medida que C e D vão-se formando na reação, suas concentrações vão aumentando e, consequentemente, V2 aumenta com o decorrer do tempo. Como V1 diminui e V2 aumenta, depois de algum tempo teremos V1 = V2. A partir desse instante, [A], [B], [C] e [D] permanecem constantes, porque, num mesmo intervalo de tempo, o número de mols de cada substância consumidos numa reação é igual ao número de mols formados na reação de sentido oposto. No instante em que V1 = V2, dizemos que o sistema atingiu o equilíbrio. A partir desse instante, o sistema constitui um equilíbrio químico.

Equilíbrio químico é uma reação reversível, na qual a velocidade da reação direta é igual à velocidade da reação inversa. Consequentemente, as concentrações de todas as substâncias participantes permanecem constantes.

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[Química II]

2.1. CONSTANTE DE EQUILÍBRIO EM SISTEMAS HOMOGÊNEOS Consideremos o equilíbrio representado pela equação geral: V1 aA +b B

cC + d D V2

Supondo que as reações nos dois sentidos sejam elementares, temos:

V1 = k1 [A]a . [B]b

V2 = k2 [C]c . [D]d a

Equilíbrio → V1 = V2  k1 [A] [B] = k2 [C] [D] =



Kc =

Kc = CONSTANTE DE EQUILÍBRIO Obs.: Devemos tomar cuidado ao trabalhar com a constante de equilíbrio, pois esta é uma derivada direta das leis de velocidade, e entre os fatores importantes não podemos esquecer:

a) O catalisador aumenta a velocidade de uma reação (tento direta como inversa), deste modo não altera o valor de Kc. b) Os sólidos e líquidos puros não são incluídos na determinação de Kc, pois em sólidos o que nos interessa é a superfície de contato. c) Para o cálculo de Kc se deve utilizar a unidade molar (mol/L), para os participantes. d) Na expressão de Kc não participam substâncias sólidas, somente concentrações que podem sofrer variações, como a concentração de uma substância em solução e a concentração de um gás. e) Na expressão de Kp somente participam substâncias gasosas. f) Quando observamos os gráficos o equilíbrio é obtido quando as linhas se tornam paralelas e constantes.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Equil%C3%ADbrio_qu %C3%ADmico(acesso 30/11/2017)

A expressão da constante de equilíbrio (Kc) é a Lei da ação das massas, ou Lei de Guldberg e Waage do equilíbrio, foi estabelecida em 1864 por esses cientistas noruegueses. Na dedução da expressão do Kc que acabamos de fazer, admitimos que as reações nos dois sentidos fossem elementares. Na maioria dos casos, porém, essas reações ocorrem em várias etapas. Esse fato pode afetar a interpretação cinética da dedução da expressão do Kc, mas não afeta a expressão final do Kc, deduzido pela termodinâmica, através da energia livre da reação. Por convenção, as concentrações dos produtos figuram no numerador da expressão da constante de equilíbrio, e as concentrações dos reagentes figuram no denominador. A constante de equilíbrio recebe nomes particulares, de acordo com o nome da reação envolvida. Por exemplo, numa reação de decomposição ou dissociação, Kc é chamado de constante de dissociação.

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[Química II] Existem equilíbrios nos quais a reação no sentido direto ocorre em grande extensão. Consequentemente, no sentido inverso, ocorre em pequena extensão. Nesses equilíbrios, as concentrações dos produtos são grandes, se comparadas às dos reagentes, e o valor do Kc é elevado. Existem equilíbrios em que acontece o oposto, isto é, a reação no sentido direto ocorre em pequena extensão, enquanto a reação no sentido inverso ocorre em grande extensão. Nesses equilíbrios, as concentrações dos produtos são pequenas, se comparadas às dos reagentes, e, consequentemente, o valor do Kc é pequeno.

2.2. DESLOCAMENTO DE EQUILÍBRIO Em Química, a ideia de equilíbrio está associada às reações reversíveis, ou seja, aquelas que ocorrem ao mesmo tempo tanto no sentido direto quanto no sentido inverso. Dizemos que um sistema reversível atingiu o estado de equilíbrio quando as velocidades das reações direta e inversa se tornam iguais e, consequentemente, as quantidades de reagentes e produtos não se alteram mais. Existem, no entanto, certas situações externas capazes de perturbar esse estado de equilíbrio químico, processo que é denominado deslocamento de equilíbrio. Deslocar o equilíbrio de uma reação significa alterar a velocidade da reação direta ou da reação inversa, modificando as concentrações dos reagentes e dos produtos e induzindo o sistema a uma nova condição de equilíbrio. Quando, por algum motivo, a velocidade da reação direta aumenta, dizemos que o equilíbrio do sistema está sendo deslocado para a direita. Por outro lado, quando a reação inversa tem um aumento de velocidade, dizemos que o equilíbrio está se deslocando para a esquerda. Essas situações de desequilíbrio são, porém, transitórias, uma vez que o sistema sempre buscará reestabelecer o estado de equilíbrio. Ao estudar as reações químicas e as condições de equilíbrio, o químico francês Henri Louis Le Chatelier observou que era possível prever a direção do deslocamento do equilíbrio e, a partir disso, propôs em 1888 uma ideia geral que ficou conhecida como Princípio de Le Chatelier: “Quando um sistema em equilíbrio sofre alguma alteração, ele tende a se deslocar de forma a minimizar os efeitos dessa alteração”. O deslocamento de equilíbrio é regido pelo princípio de Le Chatelier e é provocado basicamente por 3 fatores externos: temperatura, pressão e concentração das substâncias.

VARIAÇÃO DA TEMPERATURA Os sistemas em equilíbrio químico sempre apresentam duas reações: uma exotérmica, na qual há liberação de calor, e uma endotérmica, na qual há absorção de calor. Nesses sistemas, o aumento da temperatura desloca o equilíbrio no sentido endotérmico (para a direita), enquanto a diminuição da temperatura desloca o equilíbrio no sentido exotérmico (para a esquerda); neste caso.

Esse comportamento das reações é explicado pelo princípio de Le Chatelier: a absorção de calor pela reação é uma forma de minimizar os efeitos do aumento da temperatura do sistema; ao passo que liberar calor é uma maneira de o sistema minimizar os efeitos da redução da temperatura. Além de causar o deslocamento do equilíbrio, A TEMPERATURA É O ÚNICO FATOR EXTERNO QUE PODE ALTERAR A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO DE UM SISTEMA (KC).

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[Química II] Caso a reação direta for endotermica, o aumento de temperatura deslocara o equilíbrio em direção aos produtos da reação. Caso a reação direta for exotermica, o aumento de temperatura deslocara o equilíbrio em direção aos reagentes da reação.

VARIAÇÃO DA PRESSÃO Segundo o princípio de Le Chatelier, o aumento da pressão total de um sistema desloca o equilíbrio no sentido de menor volume (direita = 1V de N2 + 3 V de H2 e esquerda = 2 V de NH3), pois o efeito da pressão é minimizado com a diminuição do volume. De forma contrária, quando há redução da pressão total do sistema, seu equilíbrio será deslocado no sentido de maior volume, pois o aumento do volume minimiza os efeitos da redução da pressão. A diminuição de volume de um gás, com consequente aumento do número de partículas por unidade de volume (e, assim, aumento da pressão do sistema pois pressão e volume são inversamente proporcionais), é seguida da deslocação da reação no sentido em que diminui o número de partículas, ou seja, sentido do menor número de mols, tendendo a diminuir a pressão do sistema. O contrário é visto quando se diminui a pressão e, logo, aumentando o volume do gás.

VARIAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DAS SUBSTÂNCIAS O aumento da concentração dos reagentes provoca um aumento da velocidade da reação direta, enquanto o aumento da concentração dos produtos faz com que a reação inversa ocorra mais rapidamente. Observe a reação:

C (s) + CO2 (g) ↔ 2 CO (g) Se adicionarmos, por exemplo, CO2 a este sistema equilibrado, haverá um aumento da concentração desta substância, o que provocará um aumento das colisões entre as moléculas do C(s) e do CO2. Com isso, a produção de CO(g) aumentará, deslocando o equilíbrio para a direita. Por outro lado, se adicionarmos CO(g), haverá uma elevação da sua concentração, aumentado à produção de CO2 e C(s). Assim, a velocidade da reação inversa aumentará e o equilíbrio se deslocará para a esquerda. O aumento do valor da concentração de um componente do sistema é seguido do consumo desse componente, até se atingir um novo estado de equilíbrio. Já a diminuição do valor da concentração de um componente do sistema é seguida do consumo dos componentes do lado oposto do mesmo até se atingir um novo estado de equilíbrio. Quando há um aumento da concentração de um ou mais reagentes, o sistema evolui no sentido direto de forma a diminuir a sua concentração. O mesmo acontece com o aumento da concentração dos produtos. Por outro lado, quando há uma diminuição da concentração de um ou mais reagentes, o sistema volta ao estado de equilíbrio, deslocando-se a reação no sentido inverso, diminuindo a concentração dos produtos e aumentando a dos reagentes para que se atinja novamente o estado de equilíbrio. O mesmo acontece no caso inverso. De acordo com o princípio de Le Chatelier, a adição de qualquer substância envolvida na reação desloca o equilíbrio no sentido de consumir esse participante, de forma a minimizar os efeitos desse aumento de concentração. Ao contrário, quando há redução de alguma das substâncias, o equilíbrio é deslocado no sentido de recoloca-la, para que os efeitos da sua redução sejam minimizados. INFLUÊNCIA DE CATALISADORES SOBRE O EQUILÍBRIO QUÍMICO: Os catalisadores são substâncias químicas capazes de acelerar uma reação por meio da diminuição da energia de ativação. Em situações de equilíbrio, a ação do catalisador diminuirá a energia de ativaçãonão provocam deslocamento de equilíbrio. Nesses casos, a única modificação que o catalisador pode provocar é a redução do tempo necessário para que o sistema atinja o equilíbrio químico.

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[Química II]

RESUMINDO EQUILÍBRIO ALTERAÇÃO NO EQUILÍBRIO

RESULTADO

Adição de reagente Adição de produto Retirada de reagente Retirada de produto Aumento da pressão Diminuição da pressão Aumento da temperatura Diminuição da temperatura Adição de catalisador

No sentido dos produtos No sentido dos reagentes No sentido dos reagentes No sentido dos produtos No sentido da contração do volume No sentido da expansão do volume No sentido da reação endotérmica No sentido da reação exotérmica Não ocorre deslocamento

2.3. CASOS ESPECIAIS EFEITO DO ÍON COMUM: Ocorre quando adicionamos uma substância que não faz parte do sistema em equilíbrio, mas após sua ionização um dos íons presentes sem. Desta maneira equivale a elevar a concentração específica daquele íon. Ex.1: Considerando o equilíbrio

AgCl(s) ↔ Ag+(aq) + Cl-(aq)

A adição de NaCl desloca este equilíbrio para os reagentes, pois a ionização deste sal produz íons Cl-, que fazem parte do equilíbrio, ou seja, equivale a elevara concentração do produto (Cl-(aq)).

AÇÃO ÁCIDO-BASE: Processo no qual se adiciona um ácido sobre uma base ou ao contrário. Nestes casos o que acontece é o consumo de íons OH- ou H+.

Ex.2: Considerando o equilíbrio

CH3NH2(g) + H2O  CH3NH3+(aq) + OH-(aq)

Determine o que ocorre com o sistema quando adicionarmos um ácido HX. Quando o ácido é acrescido ao sistema, este sofre dissociação iônica (H+(aq) + X-(aq)), o que não apresenta íon comum, excluindo a situação anterior. Mas como o íon hidrogênio (H+(aq)) consome os íons hidroxila (OH-(aq)) isso seria o equivalente a dizer que estamos consumindo as hidroxilas e deste modo o sistema seria deslocado para os produtos.

Ex.3: Considerando o equilíbrio

2 CrO4-(aq) + 2 H+(aq)  Cr2O7-2(aq) + H2O

Determine o que ocorre com o sistema quando uma corrente de gás amoníaco (NH3) é aplicada. Sendo o gás amoníaco (NH3) uma substância covalente, este não ioniza, deste modo não temos uma aumento de íons hidrogênio H+(aq). Do mesmo modo observa-se que essa substância não faz parte da reação, assim não alteraria o equilíbrio. Mas o equilíbrio SIM será deslocado, isso ocorre porque o amoníaco tem caráter básico e sendo assim consome os íons hidrogênios, deslocando o equilíbrio para os reagentes.

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[Química II]

UNIDADE 3 EQUILÍBRIO IÔNICO Sabe-se que o equilíbrio em Química trata das reações reversíveis, isto é, aquelas que ocorrem tanto direta quanto inversamente, ao mesmo tempo. Quando falamos em equilíbrio iônico, estamos nos referindo a situações especiais de equilíbrio químico em que íons estão presentes nas reações reversíveis. A ionização de ácidos e bases em solução aquosa são os casos mais importantes de equilíbrio iônico. Os ácidos, quando postos em contato com a água, se ionizam e produzem íons H+, as bases se dissociam em solução aquosa, produzindo íons OH–. Veja alguns exemplos: H+ + Cl–

ácido clorídrico: HCℓ

hidróxido de sódio: NaOH

Na+ + OH–

É muito raro que todas as moléculas dos ácidos e das bases sofram ionização em solução aquosa, normalmente, apenas uma parte delas é ionizada. Dessa forma, dizemos que cada ácido e cada base apresenta um grau de ionização, grandeza que determina a porcentagem das moléculas que foram ionizadas em solução aquosa. O grau de ionização é representado pela letra α e corresponde à razão da quantidade de moléculas ionizadas pela quantidade inicial de moléculas totais. Logo: O ácido clorídrico, por exemplo, tem um elevado grau de ionização: 92% das suas moléculas são ionizadas em solução aquosa. Já o ácido cianídrico (HCN), ao contrário, apresenta um baixo grau de ionização, pois, do total de suas moléculas em solução aquosa, apenas 4% se ionizam. Assim como em outras situações de equilíbrio químico, no equilíbrio iônico também existe uma constante de equilíbrio, que é particularmente chamada de constante de ionização. Essa constante é representada por K i, ou ainda, Ka (constante de acidez) para os ácidos e Kb (constante de basicidade) para as bases. Assim, teremos as seguintes constantes para os exemplos acima:

HCℓ (aq)

NaOH(aq)

H+ + Cℓ–

Ka = [H+][ Cℓ–] [HCℓ]

+ – Na+ + OH– Kb = [Na ][OH ] [NaOH]

A partir do valor numérico de Ki, podemos considerar duas hipóteses: QUANDO O VALOR NUMÉRICO DE K É ALTO (denominador da fração bem menor que o numerador), o valor de α é próximo de 100%, logo, a ionização também é alta e, nesse caso, dizemos que se trata de um ácido ou uma base forte; QUANDO O VALOR NUMÉRICO DE K É BAIXO (denominador da fração bem maior que o numerador), o valor de α é próximo de 0%, logo, a ionização também é baixa e, dizemos, então, que se trata de uma base fraca ou ácido fraco.

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[Química II] É importante ressaltar que, em geral, a constante de equilíbrio iônico se aplica a eletrólitos fracos e soluções diluídas, uma vez que o valor de K permanece realmente constante apenas nessas situações. Quando se admite que 100% das moléculas do ácido ou da base se ionizam, dizemos que não se trata de uma situação de equilíbrio iônico, pois a reação possui apenas um sentido, não sendo, portanto, uma reação reversível.

3.1. pH e pOH – EQUILÍBRIO IÔNICO DA ÁGUA Sabemos que as quantidades de íons H+ e OH– determinam o caráter ácido-base de uma solução. Mas, para que possamos compreender melhor como se dá essa medida de acidez e basicidade de soluções, primeiro é preciso entender os mecanismos de um processo muito importante: o equilíbrio iônico da água. Observe a seguinte equação: H2O(ℓ) H+(aq) + OH–(aq) Em estado líquido, uma pequena parte das moléculas de água se dissocia, dando origem aos íons H+ e OH– aquosos. Na reação inversa, esses mesmos íons se combinam e produzem novamente a água líquida. Assim, dizemos que o comportamento da água pura caracteriza uma situação de equilíbrio, que recebe o nome de equilíbrio iônico da água. Por se tratar de um caso de equilíbrio iônico, podemos determinar a constante de equilíbrio da água, ou seja, a razão entre as concentrações dos seus produtos sobre a concentração dos seus reagentes. Veja: k =

–

Conclui-se, portanto, que; Soluções neutras: [H+] = [OH-] = 10-7

Kw = [H+][OH–]

Soluções ácidas:

Kw = 10-7. 10-7  10-14 (a 25 °C)

Soluções básicas: [H+] < [OH-]

[H+] > [OH-]

Mas, por que não aparece a concentração da água no cálculo que fizemos? A resposta é simples: a concentração da água é absolutamente constante (isso pode ser facilmente compreendido se pensarmos que não existe água concentrada nem água diluída). O resultado que obtivemos a partir do cálculo é o que chamamos de produto iônico da água, representado pelo símbolo Kw (K vem de constante e w de water, água em inglês). Perceba que, na água pura, a concentração de H+ (1 x 10-7) é igual à concentração de OH– (1 x 10-7), por isso dizemos que a água pura é neutra a temperatura ambiente. Quando, porém, a concentração de íons H+ é maior que a concentração de OH– de uma solução, dizemos que se trata de uma solução ácida. Ao contrário, quando uma solução apresenta uma concentração de OH–maior que a de H+, dizemos que ela é uma solução básica. Quanto maior a concentração de H+ mais ácida será a solução; Quanto maior a concentração de OH– mais básica (ou alcalina) será a solução; Quando as concentrações de H+ e OH– são iguais, a solução será neutra. O caráter ácido ou básico de uma solução é determinado em função da concentração molar dos íons H+. No entanto, como essas concentrações normalmente são indicadas por números de base decimal com expoente negativo, trabalhar com esses número pode trazer dificuldades matemáticas, fazendo com que um conceito simples de acides e basicidade parecer muito complicado; assim criou-se a escala de pH, que tem a vantagem de trabalhar com valores matemáticos de fácil interpretação.

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[Química II] Define-se o pH (potencial hidrogênionico) como o cologaritmo na base 10 da concentração de H+. De maneira semelhante, podemos determinar o pOH (potencial hidroxiliônico). Baseando-se nesse conhecimento, o bioquímico dinamarquês Soren Sorensen criou duas definições muito importantes: pH (potencial hidrogeniônico) e pOH (potencial hidroxiliônico). Tais conceitos foram criados porque os números que determinam o caráter ácido-base das soluções são expressos com expoentes negativos (10-7, 10-2), o que torna o cálculo mais complexo. A partir disso, Sorensen sugeriu a aplicação de logaritmos para converter esses valores em números mais fáceis de trabalhar. Para calcular o pH e/ou o pOH de uma solução, utilizamos a seguintes expressões matemáticas:

[H+] = M . α [OH-] = M . α pH + pOH = 14 (Se Kw = 10-14) Veja alguns exemplos: Ex. 1: [H+] = 10-3 mol L-1

Ex. 2: [OH–] = 10-4 mol L-1

pH = -log [H+] pH = -log 10-3 pH = – (-3) . log 10 pH = 3

pOH = – log [OH–] pOH = – log 10-4 pOH = -(-4) . log 10 pOH = 4

Se uma solução apresenta, por exemplo, [H+] = 10-3 será classificada como ácida, pois terá um pH = 3. Enquanto uma solução que tem [OH–] = 10-4 é básica, pois apresenta pOH = 4. As soluções neutras têm pH e pOH = 7. SOLUÇÕES ÁCIDAS

SOLUÇÕES NEUTRAS

SOLUÇÕES BÁSICAS

pH < 7 e pOH > 7

pH = 7 e pOH = 7

pH > 7 e pOH < 7

Ex.: suco gástrico, suco de limão, vinagre. pH

pOH

Ex.: água pura, sangue humano, saliva.

Ex.: leite de magnésia, água do mar, cremes dentais.

ÁCIDO

7 NEUTRO

BÁSICO

7 NEUTRO

ÁCIDO

OBSERVAÇÃO: É importante notar que a variação de uma unidade da escala de pH corresponde a uma variação de uma unidade em potência de 10. pH = 4  [H+] = 10 -4 pH = 5  [H+] = 10 -5 pH = 6  [H+] = 10 -6 Com a mudança de pH de 4 para 6, a concentração de H+ mudou de 10 - 4 para 10 – 6, ou seja, uma mudança de 10 2 ou equivalente a 100 vezes menos ácida a solução 6 em relação à solução 4.

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[Química II]

3.2. INDICADORES Normalmente, a medida de pH de uma solução aquosa pode ser feita de duas maneiras: * Com aparelhos eletrônicos, que medem a condutividade elétrica de solução e possuem uma escala já graduada em valores de pH, denominados peagâmetros. * Com o auxílio de chamados indicadores ácidos-base, que são substâncias que mudam de cor com certa faixa de pH ( essa mudança de cor é chamada de viragem do indicador). Alguns dos mais clássicos indicadores são à fenolftaleína que assume cor vermelha em meio básico e incolor em meio ácido, o papel tornassol, que em meio ácido fica vermelho e no meio básico azul. Outro indicador de uso caseiro esta no suco de repolho roxo, que assuem uma gama muito grande de cores:

VEMELHO 3,5

ROSA 6,5

ROXO 9,0

AZUL 11,0

VERDE 13,0

AMARELO 14,0

3.3. pH SAIS Também conhecido como comportamento em solução aquosa, podemos definir o pH dos sais a partir do ácido e base de origem. Sempre o sal vai apresentar o pH de acordo com a relação que ocorre com seus reagentes de origem. De modo simples pode ser assim expresso: Base forte + ácido forte  pH neutro Base forte + ácido fraco  pH básico Base fraca + ácido forte  pH ácido Ex.: NaOH (base forte) + HCl (ácido forte)

 NaCl

2 KOH (base forte) + H2CO3 (ácido fraco)  K2CO3

pH Neutro pH Básico

Fe(OH)2 (base fraca) +2 HNO3 (ácido forte)  Fe(NO3)2 pH Ácido NaOH base forte + H2CO3 ácido fraco  NaHCO3 apesar de ser um sal ácido, devido não ter ocorrido à neutralização total o pH do mesmo é BÁSICO, pois a classificação do sal é independente do pH ou comportamento em solução aquosa. RASCUNHO

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[Química II]

UNIDADE 4 PILHAS E ELETRÓLISE Pilhas e baterias separam cargas elétricas através de reações químicas. Se a carga é removida de alguma forma, a bateria separa mais cargas, transformando energia química em energia elétrica. Uma bateria pode produzir cargas, por exemplo, para forçá-las através do filamento de uma lâmpada incandescente. Sua capacidade para realizar trabalho por reações elétricas é medida em Volt, unidade nomeada por Volta. Um volt é igual a 1 joule de trabalho ou energia por cada Coulomb de carga. A capacidade elétrica de uma bateria para realizar trabalho é denominada Força Eletromotriz, ou fem. Em experimentos com o que se chamava de eletricidade atmosférica, Galvani descobriu que uma perna de rã poderia se contrair quando presa por um gancho bronze em uma treliça de aço. Outro italiano, Alessandro Volta, um professor da Universidade de Pavia, afirmou que o bronze e o aço, separados por um tecido úmido de rã, geravam eletricidade, e que a perna de rã era apenas um detector. Em 1800, Volta conseguiu amplificar o efeito pelo empilhamento de placas feitas de cobre, zinco e papelão úmido respectivamente e fazendo isto ele inventou a bateria. Para melhor entender a eletroquímica, vamos recordar algo sobre oxidação e redução. * OXIDAÇÃO: Quando uma espécie química perde elétrons na reação. * REDUÇÃO: quando uma espécie química recebe elétrons na reação. * AGENTE OXIDANTE: é a substância que sofre redução e provoca oxidação. * AGENTE REDUTOR: é a substância que sofre a oxidação e provoca a redução.

http://efisica.if.usp.br/eletricida de/basico/pilha/pilha_volta/ (acesso em 25/11/2017)

4.1. SÉRIE DE REATIVIDADE QUÍMICA Analisando em conjunto os resultados obtidos na sequência anterior de experiências verificamos que existe uma determinada ordem para que a reação ocorra, isto é, não basta simplesmente juntar duas espécies químicas: um metal e uma solução. A natureza impõe condições para que haja reação entre um determinado par de metal/cátion. Experimentalmente, observamos que: * Al cede elétrons ao Zn ; * Zn cede elétrons ao Cu ; *Cu não cede elétrons ao Zn. Podemos dispor esses metais em uma sequência que indique a preferência em ceder elétrons, ou, como é chamada, uma série de reatividade química.

Au < Ag < Hg < Cu < H < Fe < Zn < Al < Mg < Na < Ca < Ba < K [16]

[Química II]

4.2. PILHAS Pilha é qualquer dispositivo no qual uma reação de oxirredução espontânea produz corrente elétrica. Cátodo é o eletrodo no qual há redução (ganho de elétrons). É o pólo positivo da pilha. Ânodo é o eletrodo no qual há oxidação (perda de elétrons). É o pólo negativo da pilha. Os elétrons saem do ânodo (pólo negativo) e entram no cátodo (pólo positivo) da pilha. A representação convencionada pela IUPAC, obedece à sequência abaixo: Ânodo / Solução do ânodo // Solução do cátodo / Cátodo Exemplo:

Zn / Zn2+ // Cu2+ / Cu

ELETRODO PADRÃO Eletrodo padrão é aquele no qual as concentrações das substâncias em solução é igual a 1 mol/L e a temperatura é de 25°C. No caso de um gás participar do eletrodo, sua pressão deve ser igual a 1 atm. Por convenção, o potencial padrão de eletrodo do hidrogênio é igual a zero e o seu potencial padrão de redução é igual à zero: 2H+ + 2e– ⇒ H2 E0red = 0 (convenção) A IUPAC eliminou o termo potencial de oxidação. Sempre deve ser usada a expressão potencial de redução. A medida do potencial padrão de redução de um dado eletrodo padrão é feita medindo-se a ddp de uma pilha padrão na qual uma das semipilhas é um eletrodo padrão de hidrogênio e a outra é o eletrodo padrão cujo E0red se quer medir. - Quanto maior for o E0red, mais fácil será a redução e mais forte será o oxidante. - Quanto menor for o E0red, mais difícil será a redução e mais fraco será o oxidante. - Quanto maior for o E0red, mais difícil será a oxidação e mais fraco será o redutor. - Quanto menor for o E0red, mais fácil será a oxidação e mais forte será o redutor.

4.3. PILHA DE DANIELL E VOLTA Nesse sistema de transferência de elétrons, podemos aproveitar para produzir corrente elétrica; o procedimento usado pela primeira vez por Alessandro Volta, utilizava placas de cobre e placas de zinco empilhas e dividias umas das outras por algodão embebido em salmoura. As duas placas metálicas, de zinco e cobre, chamadas de eletrodos e o algodão embebido em uma solução eletroquímica, ou seja, que conduz corrente elétrica, formam uma célula ou cela eletroquímica. Para Daniell, os dois eletrodos metálicos ficam em soluções de seus respectivos sulfatos e são unidos por um fio condutor externo e as soluções são unidas por uma ponte salina. Uma pilha pode ser descrita como uma única reação, que é formada ao mesmo tempo por uma reação de oxidação e uma reação de redução. Como podemos observa a reação é formada por duas semi-reações, uma de oxidação e uma de redução, sendo assim podemos escrever uma pilha com essas duas partes.

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[Química II]

http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/upload/conteudo /pilha-de-zinco-cobre.jpg(acesso 30/12/2017)

http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/upload/conteudo/ pilha-de-daniell-funcionamento.jpg(acesso30/12/2017)

Cada semi-reação apresenta uma grandeza denominada de Potencial de Eletrodo, e é simbolizado pela letra ɛ e tem unidade volt. Zn  Zn+2 + 2 eCu+2 +2 e-  Cu

ɛ = + 0,76 V potencial de oxidação ɛ = + 0,34 V potencial de redução

Os potências de eletrodo apresenta propriedades que podem ser descrita conforme abaixo: a) Invertendo-se o sentido de uma semi-reação o sinal do potencial é invertido; b) Quando um semi-reação é multiplicada ou dividida por um número, o valor de potencial não se altera; c) Um potencial positivo indica que a reação é espontânea no sentido em que está escrita; d) Quanto maior o valor de um potencial, maior a tendência da semi-reação ocorrer no sentido em que está escrita.

HTTP://OBJETOSEDUCACIONAIS2.MEC.GOV.BR/BITSTR EAM/HANDLE/MEC/15652/05_TEORIA.HTM (ACESSO 30/11/2017)

CÁLCULO DE ENERGIA ∆ E = E OX + E RED ∆ E = (+0,76) + (+0,34) ∆ E = +1,10 V DA PILHA ACIMA PODE SER SIMPLIFICADO POR UMA EQUAÇÃO DA REAÇÃO GLOBAL DA PILHA Zn + Cu+2  Zn+2 + Cu OU POR UMA NOTAÇÃO OFICIAL; Zn / Zn+2 // Cu+2 / Cu

http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/15652/05_teoria.htm( acesso 25/11/2016)

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[Química II]

RESUMINDO AS PILHAS

4.4. CLASSIFICAÇÃO DOS GERADORES Todos os geradores eletroquímicos desenvolvidos com base na pilha de Volta são constituídos essencialmente de dois eletrodos e um eletrólito, mesmo que sejam diferentes entre si por muitas outras características. Dependendo do trabalho que desenvolvem e de suas propriedades específicas, os geradores eletroquímicos podem ser classificados em dois grupos: * Geradores eletrolíticos primários: não podem ser recarregados; produzem um único processo de descarga, pois suas reações químicas internas são irreversíveis. Dessa maneira, no final de um determinado período de uso, o gerador se esgota, pois seus componentes internos se degradam completamente. Os geradores primários simples são chamados pilhas. Ao conjunto de duas ou mais pilhas (ou células) e aos geradores do segundo grupo dá-se o nome de bateria. * Geradores eletrolíticos secundários recarregáveis. Os geradores secundários incluem todos os modelos de equipamento que permitem cargas e descargas repetidas. Isso acontece porque as transformações químicas que se verificam no interior dos geradores podem ser revertidas se aplicar-se sobre seus terminais determinadas tensões e correntes elétricas.

ELETRÓLISE Nas pilhas, ocorrem algumas reações químicas capazes de produzir espontaneamente corrente elétrica. O processo inverso, em que a passagem de corrente elétrica através de um sistema líquido onde existem íons, produz reações químicas, não é espontâneo e se denominado ELETRÓLISE, tendo sido estudado pela primeira vez por Michael Faraday, em meados do século XIX. Eletrólise é uma reação de oxirredução não-espontânea produzida pela passagem da corrente elétrica. Nesse sistema, os eletrodos empregados são eletrodos inertes, geralmente de platina ou grafite. A eletrólise pode ser dividida em 2 grupos que são eletrólise ígnea e em solução. http://s5.static.brasilescola.uol.com.br/img/2016/10/ esquema-geral-da-eletrolise.jpg(acesso 30/12/2017)

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[Química II]

4.5. ELETRÓLISE ÍGNEA Na eletrólise ígnea, a substância pura está liquefeita ( fundida) e não existe água no sistema. Neste tipo de eletrólise temos a formação de apenas um tipo de íon positivo e um negativo. Na+

Cl-

Na+ + 1 e-  Na0 Reação catódica

Cl -  ½ Cl2 + 1 eReação anódica

NaCl 

http://s2.static.brasilescola.uol.com.br/img/2016/10/ eletrolise-ignea-do-nacl.jpg (acesso 30/11/2017)

4.6. ELETRÓLISE EM SOLUÇÃO Neste tipo de eletrólise devemos considerar não só os íons provenientes do soluto, mas também os da água provenientes de sua ionização. Na+ H+

ClOH –

H+ + 1 e-  1/2 H2 Reação catódica

Cl -  ½ Cl2 + 1 eReação anódica

NaCl  H2O 

Neste tipo de eletrólise teremos a formação de mais de um tipo de íon positivo e mais de um negativo, o que irá provocar uma “briga” entre os íons para que estes possam ser descarregados. http://s5.static.brasilescola.uol.com.br/img/2016/10/ eletrolise-aquosa-do-nacl.jpg(acesso 30/11/2017)

Experimentalmente verificou-se que somente um dos cátions e somente um dos ânions sofrem descarga nos eletrodos e que essa descarga segue a seguinte ordem de prioridade: metais

H+

Al 2 ( 2A) 1 (1A)

mais fácil

mais difícil

ânions não oxigenado OH- ânion oxigenados

OBSERVAÇÃO: No lugar de escrevermos a descarga de OH- proveniente da água ou de bases, podemos escrever a descarga da própria água, cuja reação é dada por: OH- + OH-  H2O + ½ O2 + 2 eEsse fato também é observado nos outros grupos oxigenados, ou seja, grupos oxigenados sempre desprendem O2.

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[Química II] Cátodo da cela eletrolítica é o eletrodo negativo, isto é, ligado ao pólo negativo do gerador. Nele ocorre sempre uma reação de redução. Ânodo da cela eletrolítica é o eletrodo positivo, isto é, ligado ao pólo positivo do gerador. Nele sempre ocorre uma reação de oxidação. Pólo Positivo

Pólo Negativo

Pilha

Cátodo

Ânodo

Célula Eletrolítica

Ânodo

Cátodo

4.7. EQUAÇÃO GERAL DA ELETRÓLISE Durante uma reação de eletrólise, ocorre a deposição de uma determinada massa em cada eletrodo, caso estejamos falando de sólidos ou um determinado volume de gases. Para determinar a quantidade depositada sobre cada eletrodo basta aplicar a equação abaixo:

M= M = Massa eletro depositada (gramas); E = Equivalente grama (massa molar tabela periódica/ carca do íon desprezando o sinal); T = Tempo (segundos); I = Intensidade da corrente (amperes); 96500 = Constante de Coulomb o que equivale a 1 Faraday; Esse valor corresponde à quantidade de energia necessária para eletro depositar um mol de elétrons. Ex. 1 : A eletrólise é muito empregada na indústria com o objetivo de aproveitar parte de metais sucateados. O cobre por exemplo, é um dos metais com maior rendimento no processo de eletrólise, com uma recuperação de aproximadamente 99,99%. Suponha que, em um processo de recuperação de cobre puro, tenha-se eletrolisado uma solução de sulfato de cobre II (CuSO4) durante 3 h, empregando-se uma corrente elétrica de intensidade de 10 A. Determinar a massa de cobre recuperada. M=?

E = 63,5 g/2

T = 3 h x 60 min x 60 seg.

I = 10 A

M = 35,5 g

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[Química II]

UNIDADE 5 RADIOATIVIDADE A radioatividade é um fenômeno nuclear, isto é, deve-se unicamente ao núcleo do átomo. A radioatividade é um fenômeno pelo qual um núcleo atômico instável emite partículas e radiações e a sua forma de obtenção pode ser por fissão ou fusão, conforme descrito abaixo: FISSÃO NUCLEAR: Algumas vezes o núcleo que esta muito além do final do cinturão de estabilidade se quebra em pedaços, em vez de emitir uma sucessão de partículas alfa. Esse processo, a fissão nuclear, é uma maneira, considerada pouco comum, pelo qual o átomo se desintegra espontaneamente. É a divisão do núcleo de um átomo em núcleos menores, com liberação de grande quantidade de energia, durante essas quebras também são liberadas partículas nucleares que podem atingir outros núcleos, dando origem a uma reação em cadeia. Essa reação em cadeia libera uma quantidade enorme de energia e é o princípio de funcionamento das bombas atômicas e reatores nucleares. FUSÃO NUCLEAR: Nas curvas de energia de ligação nuclear podese notar que a conversão de núcleos muito leves em núcleos pesados também resulta num aumento da energia nuclear por núcleos e então pode haver liberação de grandes quantidades de calor, ainda maiores que a fissão. Tais reações são chamadas de fusões nucleares, nesses casos, os núcleos menores se fundem e formam núcleos maiores. É uma junção de núcleos produzindo um núcleo maior, com liberação de uma quantidade enorme de energia. De certa maneira, a fusão nuclear é o fenômeno oposto da fissão nuclear. Reações desse tipo ocorrem no SOL, nas outras estrelas e nas bombas de hidrogênio. RASCUNHO

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https://blogdoenem.com.br/wpcontent/uploa ds//sites/2/2014/03/Fiss%C3%A3oNuclear.jpg (acesso em 30/11/2017)

http://cdn.portalsaofrancisco.com.br/wpcontent/uploads/2016/07/fissao-e-fusaonuclear-017.jpg (acesso em 30/11/2017)

[Química II]

5.1. REAÇÕES NUCLEARES A emissão natural de uma partícula alfa ou beta transforma um determinado núcleo em novo núcleo com número diferente de prótons e/ou massa Assim, cada uma dessas desintegrações radioativas representa a TRANSMUTAÇÃO de um elemento em outro. Transmutação também pode ser efetuada artificialmente.

http://4.bp.blogspot.com/TkjcfDqU 1mU/UWq0wYqGf2I/AAAAAAAAASk /21DVliBW2Hg/s1600/radi.JPG (acesso 30/11/2017)

NATUREZA DAS EMISSÕES: As emissões radioativas podem ser classificadas em três tipos; alfa () , beta (), e gama ().

Observa-se o comportamento das partícula conforme abaixo: Partícula Alfa: desvia pouco para o lado do pólo negativo. Partícula Beta: desvia muito para o lado do pólo positivo. Radiações gama: não sofre desvio ao passar através do campo elétrico.

5.2. LEIS RADIOATIVAS LEI DE SODDY: Quando um elemento radioativo emite uma partícula alfa, seu número atômico diminui duas unidades e seu número de massa diminui quatro unidades. Partículas ALFA: São partículas constituídas de 2 prótons e dois neutrons (conjunto igual do átomo de hélio) emitidas pelo núcleo radioativo. U 235 + 2 α 4  94 Pu 239 235  90 Th 231 + 2 α 4 92 U 92

(reação de bombardeio) (reação de emissão)

LEI DE SODDY, FAJANS, RUSSEL: Quando um elemento radioativo emite uma partícula beta, seu número atômico aumenta em uma unidade e seu número de massa não se altera. Partículas BETA: Cada partícula beta é um elétron emitido pelo núcleo radioativo. Admite-se que a partícula beta (elétron) deva ser formada pela desintegração de um nêutron. De forma mais simplificada podemos dizer que a emissão beta faz com que o átomo perca um nêutron, mas ganhe um próton. U 235 + -1 β 0  91 Pa 235 235  93 Np 235 + -1 β 0 92 U 92

(reação de bombardeio) (reação de emissão)

RADIAÇÕES GAMA: São radiações eletromagnéticas emitidas pelos núcleos de certos átomos, normalmente após emissões alfa ou beta. São as mais penetrantes radiações, portanto são muito energéticas. A principal interação da radiação gama é o efeito foto elétrico. Podemos observar que as emissões são descritas sempre após a seta, e os bombardeios sempre antes da seta. Deste modo fica simples a forma de determinar os números atômicos e de massa dos produtos.

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[Química II]

5.3. PERÍODO DE MEIA VIDA Período de semi desintegração é o tempo necessário para desintegrar a metade dos átomos radioativos presentes em uma amostra. A curva obtida é chamada de CURVA DE DECAIMENTO do elemento radioativo e traduz também a velocidade de desintegração (ou atividade) do elemento. A velocidade média de desintegração, por sua vez, pode ser entendida como o “número de átomos que se desintegram em uma unidade de tempo”. O tempo de meia vida é uma característica de cada radioisótopo e independe da pressão, da temperatura e do composto químico no qual o radioisótopo esteja presente ou que venha a formar (lembre-se de que a radioatividade é uma propriedade dos núcleos dos átomos, e não de sua eletrosfera, que são as responsáveis pelas propriedades químicas dos elementos).

http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/upload/co nteudo/images/decaimento-radioativo-do-iodo131.jpg (acesso em 30/11/2017)

Ex.: A meia vida do isótopo de 11Na24 é de 15 h. Se a quantidade inicial deste isótopo for de 4 g, qual a massa deste isótopo após 75 h? 4g

15 h

30 h

0,5 g

45 h

0,25 g

60 h

0,125 g

75 h

REATORES NUCLEARES E FUNCIONAMENTO

http://brasilescola.uol.com.br/quimica/reator-nuclear.htm (acesso em 17/12/2017)

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[Química II]

UNIDADE 6 INTRODUÇÃO A ORGÂNICA No final do século XVIII, os químicos começaram a se dedicar ao estudo das substâncias presentes nos organismos vivos, com o objetivo de isolá-las e, então, poder identifica-las. Dentro de pouco tempo, eles já notaram que as substâncias obtidas a partir de organismos vivos apresentavam características diferentes daquelas obtidas a partir dos minerais, como os compostos orgânicos. Através desses estudos, ainda no fim do século XVIII, o químico Carl Wilhelm Scheele conseguiu isolar o ácido lático do leite, a ureia da urina, o ácido cítrico do limão, o ácido tartárico da uva, entre outras substâncias. Com base nessas descobertas, no ano de 1770, o químico sueco Torbern Bergman definiu que os compostos orgânicos eram aqueles que poderia ser obtidos a partir de organismos vivos, enquanto os compostos inorgânicos eram as substâncias originadas da matéria não viva. Nesse mesmo período, o químico Antonie Laurent Lavoisier conseguiu estudar muitos desses compostos orgânicos e verificou que todos continham o elemento carbono. Já no início do século XIX, Jöns Jakob Berzelius propôs que somente os seres vivos eram capazes de produzir os compostos orgânicos, ou seja, que tais substâncias jamais poderiam ser obtidas artificialmente (sintetizadas). Essa ideia ficou conhecida, então, como a teoria da força vital. Porém, no ano de 1828, o químico Friedrich Wöhler conseguiu obter a ureia, um composto orgânico presente na urina dos animais, a partir do cianeto de amônio, uma substância mineral, através da seguinte reação:

Cianato de amônio

ureia

Depois da síntese de Wöhler, vários outros compostos orgânicos foram sintetizados e, então, os cientistas passaram a crer que qualquer substância química poderia ser obtida de forma artificial. Assim, a teoria da força vital caiu por terra definitivamente, e os compostos orgânicos passaram a ser definidos como os compostos do elemento carbono. Em 1848, Gmelin (Leopold) chamou a atenção para o fato de que todos os compostos orgânicos continham carbono e em 1859, Kekulé (Friedrich August von) definia a Química Orgânica como a química dos compostos de carbono. Os orgânicos, têm em sua composição o carbono e o hidrogênio. Compostos que tenham carbono, mas sem hidrogênio, são considerados compostos de transição. Os inorgânicos não contém carbonos. * Exemplos de compostos em transição: CO2, CaC2, etc.; * Exemplos de compostos inorgânicos: H2O, HCl, etc.; * Exemplos de compostos orgânicos: CH4, C2H4O2; Tradicionalmente, alguns compostos contendo carbono são estudados na Química Inorgânica: monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), carbonatos (CaCO3), bicarbonatos (NaHCO 3), cianetos (KCN). Existem autores que dão a eles o nome de compostos de transição.

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[Química II]

6.1. CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS PONTOS DE FUSÃO E DE EBULIÇÃO: Nos compostos orgânicos, os pontos de fusão e de ebulição, em geral, são mais baixos do que nas substâncias inorgânicas. Isso ocorre porque as ligações entre as moléculas dos compostos orgânicos são mais fracas, o que faz com que elas se rompam com mais facilidade. POLARIDADE: As substâncias orgânicas são unidas predominantemente por ligações covalentes, que ocorrem com mais frequência entre os átomos de carbono ou entre átomos de carbono e hidrogênio da cadeia. Quando as moléculas desses compostos são formadas apenas por carbono ou por carbono e hidrogênio, eles são apolares, porém, quando existem outros elementos químicos além de carbono e hidrogênio, as moléculas tendem a apresentar alguma polaridade. SOLUBILIDADE: Devido à diferença de polaridade, as substâncias orgânicas apolares são praticamente insolúveis em água (polar), mas solúveis em outros solventes orgânicos. Já os compostos orgânicos polares tendem a se dissolver em água, como corre com o álcool, o açúcar, a acetona, entre outros. COMBUSTIBILIDADE: Grande parte dos compostos orgânicos podem sofrer combustão (queima), como é o caso da gasolina e outros combustíveis usados em automóveis, do butano presente no gás de cozinha, da parafina da vela, etc. Os compostos orgânicos podem ser divididos em dois grandes grupos: COMPOSTOS ORGÂNICOS NATURAIS: São aqueles produzidos pelos seres vivos, como, por exemplo, carboidratos, proteínas, lipídios, ácidos nucleicos (DNA e RNA), vitaminas, petróleo, gás natural, metano, entre outros. COMPOSTOS ORGÂNICOS SINTÉTICOS: São aqueles sintetizados artificialmente por indústrias químicas e laboratórios, como plástico, gasolina, medicamentos, fibras têxteis, corantes, borracha sintética, silicone, inseticidas, adoçantes artificiais, etc. Desde o fim do século XIX até os dias atuais, a Química Orgânica tem evoluído de forma exponencial. Prova disso é o número de compostos orgânicos já conhecidos: entre naturais e sintéticos estima-se que atualmente se conhecem cerca de 18.000.000 dessas substâncias. Se compararmos esse número com a quantidade de compostos inorgânicos, teremos uma noção da rapidez dessa evolução: hoje são conhecidas menos de 200.000 substâncias inorgânicas.

POSTULADOS DE KEKULÉ Através de seus estudos sobre a Química Orgânica, o químico alemão Friedrich A. Kekulé observou que o átomo de carbono apresenta algumas características muito particulares, que o distingue dos demais elementos. Para explicar o comportamento e as propriedades do carbono, Kekulé formulou 3 princípios que ficaram conhecidos como Postulados de Kekulé. Tais postulados foram propostos no século XIX e são resultantes do trabalho de diversos cientistas, em especial, do químico Archibald Scott Couper e, claro, do próprio Kekulé. Assim, é comum também denomina-los Postulados de Couper-Kekulé. PRIMEIRO POSTULADO: O carbono é tetravalente O elemento carbono pertence à família 4A/14 da tabela periódica, portanto, apresenta 4 elétrons na última camada eletrônica. Para formar o octeto e, assim, adquirir a estabilidade eletrônica, o átomo de carbono compartilha seus 4 elétrons com mais 4 elétrons de outros átomos. Dessa forma, dizemos que o carbono é tetravalente, isto é, pode formar 4 ligações com outros átomos, sejam de carbono ou de outros elementos.

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[Química II]

SEGUNDO POSTULADO: As quatro valências do carbono são iguais entre si Numa mesma molécula orgânica, o átomo que faz ligação com o carbono pode ocupar qualquer uma das 4 posições. Observe o exemplo:

Embora o átomo de Cl esteja em posições diferentes na cadeia, as quatro estruturas acima representam o mesmo composto orgânico: o clorometano (CH3 Cl). TERCEIRO POSTULADO: O carbono forma cadeias O átomo de carbono é capaz de se unir com outros átomos e formar estruturas de diversos tamanhos e disposições, que recebem o nome de cadeias carbônicas. Essas cadeias são responsáveis pelo formato das moléculas dos compostos orgânicos. Veja alguns exemplos:

O carbono não é o único elemento químico que pode formar encadeamentos: alguns outros elementos como o enxofre e o nitrogênio, por exemplo, também apresentam essa característica. No entanto, somente o carbono pode constituir cadeias tão diversificadas, extensas e quimicamente estáveis. A tetravalência do carbono, sua capacidade de se ligar com vários tipos de elementos químicos e de formar cadeias carbônicas são as propriedades responsáveis pelo enorme número de compostos orgânicos já conhecidos. Por isso, a Química Orgânica é definida como a área da Química que trata dos compostos de carbono com características específicas.

6.2. CLASSIFICAÇÃO DO CARBONO

Os elementos de carbonos que compõem a cadeia carbônica são classificados de acordo com a quantidade de ligações que fazem com outros carbonos: • PRIMÁRIO: carbono que está ligado somente a um átomo de carbono; • SECUNDÁRIO: ligado a dois átomos de carbono; • TERCIÁRIO: ligado a três átomos de carbono; • QUATERNÁRIO: ligado a quatro átomos de carbono.

[27]

[Química II] TIPO DE LIGAÇÃO: O carbono realiza ligações do tipo covalente com ametais (C, O, S, Cl, Br, I, F, etc.) e hidrogênio. Estas ligações podem ser do tipo σ ou π de acordo com o entrosamento de orbitais na realização da ligação. A interpenetração entre dois orbitais atômicos, resultando num orbital molecular pode se dar de forma linear, quando eles pertencem a um mesmo eixo (ligação sigma) ou pode se dar de forma paralela, quando eles pertencem a eixos paralelos (ligação pi) quando no mesmo eixo chamamos de interpenetração em paralelo. A ligação sigma se estabelece quando dois átomos se ligam por uma ligação simples, uma ligação dupla ou uma ligação tripla. A ligação pi se estabelece quando dois átomos se ligam por uma ligação dupla ou uma tripla. As ligações pi são dependentes das ligações sigma. Isto quer dizer que uma ou duas ligações pi sempre estão acompanhadas de uma ligação sigma. Ligação Simples = uma ligação sigma (σ)

A–B

Ligação Dupla = uma ligação sigma (σ) e uma ligação pi (π )

A=B

Ligação Tripla = uma ligação sigma (σ) e duas ligações pi (π)

A≡B

É importante prever quando dois átomos unidos por ligação covalente fazem ligação do tipo σ ou π. * Ligações simples são do tipo σ * Em ligações duplas, uma das ligações é do tipo σ e a adicional é do tipo π * No caso de ligação tripla, uma das ligações é do tipo σ e duas são do tipo π. Repare que, nesta molécula, existe uma ligação dupla, que contém uma ligação π e uma σ, e quatro ligações σ carbono-hidrogênio.

6.3. HIBRIDAÇÃO O átomo de carbono, a exemplo de Boro e Berílio, sofre hibridização ao se ligar para adquirir a estabilidade química (configuração similar à de um gás nobre). Entendamos melhor a hibridização do carbono: as ligações covalentes normais são realizadas por emparelhamento de elétrons. Para isto, o elétron deve estar desemparelhado em seu orbital. Para aumentar as possibilidades de ligação, o átomo de carbono sofre o processo de hibridização, onde orbitais s, com dois elétrons e completo, e p se fundem para aumentar as possibilidades de ligação com o aumento do número de elétrons desemparelhados já que um dos elétrons do subnível s se deslocará para o novo orbital formado. Por exemplo, para realizar quatro ligações simples, fundem-se um orbital s com três orbitais p, originando quatro orbitais iguais sp3, cada um com um elétron desemparelhado em seu orbital e passível de emparelhamento de elétrons (ligação). Ao realizar ligações duplas e triplas, a quantidade de orbitais hibridizados é igual ao número de ligações σ realizadas pelo átomo. As ligações π são realizadas entre orbitais p e não entre orbitais hibridizados. A tabela abaixo relaciona a quantidade de ligações σ e π com o tipo de hibridização do carbono. Ligações no carbono

Hibridização

4σ

sp3

3σ e1π

sp2

2σ e2π

[28]

Modelo

[Química II]

6.4. CLASSIFICAÇÃO DAS CADEIAS CARBÔNICAS Uma característica muito peculiar do átomo de carbono é sua capacidade de formar ligações com outros átomos e formar estruturas estáveis denominadas encadeamentos ou cadeias carbônicas. As cadeias carbônicas são conjuntos de átomos de carbono e heteroátomos que formam as moléculas dos compostos orgânicos. Hoje já é conhecida uma enorme variedade de cadeias carbônicas, que podem ser classificadas de acordo com determinados critérios. ♦ CADEIA ABERTA, ACÍCLICA OU ALIFÁTICAS: Quando não há fechamento na cadeia carbônica; apresentam duas extremidades ou pontas de cadeia. ♦ CADEIA FECHADA OU CÍCLICA: Quando há fechamento na cadeia, formando um ciclo ou anel. As cadeias fechadas são também chamadas de cadeias cíclicas. Apresentam seus átomos ligados entre si formando um ciclo figura geométrica ou anel. Podem ser classificadas quanto à presença de um anel aromático ou não. Essas cadeias são subdivididas em duas classes: ♦ CADEIAS ALICÍCLICAS OU NÃO AROMÁTICAS: quando a cadeia fechada não apresenta o anel benzênico.

RESSONÂNCIA: É a deslocalização dos pares eletrônicos π (pi) das ligações duplas do anel aromático, exercendo um efeito igual em todas as regiões da estrutura. O efeito de ressonância dá estabilidade à molécula. Este deslocamento é representado por um círculo no centro do anel. Cada anel possui três ligações π (pi). O comprimento da ligação dupla é menor do que a ligação simples. ♦ CADEIAS AROMÁTICAS – quando são formadas por pelo menos um anel benzênico. De acordo com o número de anéis benzênicos que apresentam, essas cadeias se subdividem em: Cadeias aromáticas mononucleares – formadas por um único anel benzênico.

Cadeias aromáticas polinucleares – formadas por mais de um anel benzênico.

Polinucleares isolados – quando os anéis não apresentam átomos de carbono em comum.

Polinucleares condensados – quando existem átomos de carbono em comum nos anéis.

[29]

[Química II] ♦ CADEIA MISTA: Quando uma parte da cadeia é fechada e outra parte é acíclica.

♦ CADEIA CARBÔNICA NORMAL: Quando a cadeia segue apenas uma sequência e só aparecem carbonos primários e secundários.

♦ CADEIA CARBÔNICA RAMIFICADA: Quando se formam prolongamentos na cadeia, que são chamados de ramos ou ramificações. Nesse tipo de cadeia, além de carbonos primários e secundários, podem existir, também, carbonos terciários e quaternários.

♦ CADEIA CARBÔNICA SATURADA: Quando existem apenas ligações simples entre os átomos de carbono.

♦ CADEIA CARBÔNICA INSATURADA: Quando existem não só ligações simples, mas, também, ligações duplas ou triplas entre os átomos de carbono

♦ CADEIA CARBÔNICA HOMOGÊNEA: quando a cadeia não apresenta átomos diferentes entre os carbonos, ou seja, é formada apenas por átomos de carbono.

♦ CADEIA CARBÔNICA HETEROGÊNEA: quando a cadeia principal é composta por átomos de carbono e também de outros elementos. Nesse caso, os outros átomos pertencentes à cadeia principal são denominados heteroátomos.

Atenção: É importante ressaltar que essas quatro classificações são independentes entre si, ou seja, uma não elimina as outras.

[30]

[Química II]

RESUMINDO CLASSIFICAÇÕES DE CADEIAS

RASCUNHO

[31]

[Química II]

UNIDADE 7 HIDROCARBONETOS Hidrocarbonetos são compostos formados exclusivamente de carbono e hidrogênio, que também são chamados hidrocarburetos, carboidretos, carbetos, carburetos ou carbonetos de hidrogênio.

CLASSIFICAÇÃO E OCORRÊNCIA Os hidrocarbonetos se classificam de acordo com a proporção dos átomos de carbono e hidrogênio presentes em sua composição química. Assim, denominam-se hidrocarbonetos saturados os compostos ricos em hidrogênio, enquanto os hidrocarbonetos ditos insaturados apresentam uma razão hidrogênio/carbono inferior e são encontrados principalmente no petróleo e em resinas vegetais. Os grupos de hidrocarbonetos constituem as chamadas séries homólogas, em que cada termo (composto orgânico) difere do anterior em um átomo de carbono e dois de hidrogênio. Os termos superiores da série homóloga saturada, de peso molecular mais alto, encontram-se em alguns tipos de petróleo e como elementos constituintes do pinho, da casca de algumas frutas e dos pigmentos das folhas e hortaliças. Os hidrocarbonetos etilênicos, primeiro subgrupo dos insaturados, estão presentes em muitas modalidades de petróleo em estado natural, enquanto os acetilênicos, que compõem o segundo subgrupo dos hidrocarbonetos insaturados, obtêm-se artificialmente pelo processo de craqueamento (ruptura) catalítico do petróleo. Os hidrocarbonetos aromáticos foram assim chamados por terem sido obtidos inicialmente a partir de produtos naturais como resinas ou bálsamos, e apresentarem odor característico. Com o tempo, outras fontes desses compostos foram descobertas. Até a segunda guerra mundial, por exemplo, sua fonte mais importante era o carvão. Com o crescimento da demanda, durante e após a guerra, outras fontes foram pesquisadas. Atualmente, grande parte dos compostos aromáticos, base de inúmeros processos industriais, se obtém a partir do petróleo.

ESTRUTURA E NOMENCLATURA A estrutura das moléculas dos hidrocarbonetos baseia-se na tetravalência do carbono, isto é, em sua capacidade de ligar-se, quimicamente, a quatro outros átomos, inclusive de carbono, simultaneamente. Assim, as sucessões de átomos de carbono podem formar cadeias lineares, ramificadas em ziguezague, que lembram anéis e estruturas de três dimensões.

7.1 . HIDROCARBONETOS SATURADOS ALCANOS: São hidrocarbonetos alifáticos saturados, ou seja, cadeia aberta simples com ligações que podem ser ramificadas ou normal. NOMENCLATURA: Cadeia normal: Prefixo + ano Cadeia ramificada: Nº do carbono + prefixo FÓRMULA GERAL: Cn H2n+2 (n = número de átomos) Exemplo: no caso do Butano C4H10, o número de H é 2 n + 2, dobro de C mais 2.

[32]

[Química II]

Butano

Metano

A fórmula empírica molecular dos hidrocarbonetos saturados, também chamados alcanos ou parafinas, é CnH2n+2, segundo a qual n átomos de carbono combinam-se com 2n + 2 átomos de hidrogênio para formarem uma molécula. Valores inteiros sucessivos de n dão origem aos termos distintos da série: metano (CH4), etano (C2H6), propano (C3H8), butano (C4H10) etc. A partir do quarto termo da série, o butano, os quatro carbonos podem formar uma cadeia linear ou uma estrutura ramificada. No primeiro caso, o composto se denomina n-butano. Na estrutura ramificada, um átomo de carbono se liga ao carbono central da cadeia linear formada pelos outros três, formando o isobutano, ou pode dar origem a uma estrutura cíclica, própria do composto chamado ciclobutano, em que os átomos de carbono das extremidades estão ligados entre si. A existência de compostos com mesma fórmula molecular, mas com estruturas diferentes, é fenômeno comum nos hidrocarbonetos, designado como isomeria estrutural. As substâncias isômeras possuem propriedades físicas e químicas semelhantes, mas não idênticas, e formam, em certos casos, moléculas completamente diferentes. Os termos da série saturada são nomeados a partir do butano com o prefixo grego correspondente ao número de átomos de carbono constituintes da molécula: penta, hexa, hepta etc., acrescidos da terminação “ano”. Nos cicloalcanos, hidrocarbonetos de cadeia saturada com estrutura em anel, a nomenclatura faz-se com a anteposição da palavra “ciclo” ao nome correspondente ao hidrocarboneto análogo na cadeia linear. Finalmente, os possíveis isômeros presentes na série saturada cíclica se distinguem por meio de números, associados à posição da ramificação no ciclo. Os cicloalcanos possuem praticamente as mesmas características, porém possuem uma cadeia fechada ou cíclica. Um exemplo é o ciclopropano que possui a forma geométrica de um triângulo onde cada vértice representa um carbono. Exemplo:

7.2. HIDROCARBONETOS INSATURADOS O primeiro grupo de hidrocarbonetos insaturados, constituído pelos compostos etilênicos, também chamados alcenos, alquenos ou olefinas, tem como característica estrutural a presença de uma dupla ligação entre dois átomos de carbono. Sua fórmula molecular é CnH2n e os primeiros termos da série homóloga correspondente recebem o nome de etileno ou eteno (C2H4), propileno ou propeno (C3H6), butileno ou buteno (C4H8) etc. Os termos seguintes têm uma nomenclatura análoga à dos hidrocarbonetos saturados, acrescidos da terminação “eno”. A posição da dupla ligação na molécula dos alcenos pode dar origem a diferentes isômeros. Para distinguilos, o número do primeiro carbono a conter essa ligação precede o nome do hidrocarboneto na nomenclatura desses compostos. Existem, ainda, hidrocarbonetos etilênicos com mais de uma dupla ligação — denominados dienos, quando possuem duas ligações, e polienos, com três ou mais. O grupo mais importante dessa classe de hidrocarbonetos constitui-se de compostos com duplas ligações em posições alternadas, os dienos conjugados. A nomenclatura dos alcenos de estrutura anelar, ditos cicloalquenos, é formalmente análoga à dos cicloalcanos.

[33]

[Química II] ALCENOS: São hidrocarbonetos alifáticos insaturados que apresentam uma dupla ligação. NOMENCLATURA: Prefixo + eno O número que indica a posição da ligação dupla deve ser a menor possível e deve ser representado antecedendo o termo eno. FÓRMULA GERAL: Cn H2n CH2 = CH2

Ciclo buteno  ET (2 carbonos) + EN (uma dupla ligação) + O

Exemplo: H2C = CH – CH2 – CH3 but-1-eno (C4H8) Os alcenos também possuem cadeias fechadas como é o caso do ciclobuteno ALCADIENOS: São hidrocarbonetos alifáticos insaturados por duas ligações duplas. Os alcadienos segue as mesmas regras vistas para os outros hidrocarbonetos insaturados. Nesse caso, como existem duas ligações na cadeia, o seu nome é precedido de dois números, quando necessário. NOMENCLATURA: Prefixo + dieno FÓRMULA GERAL: Cn H2n-2 Exemplo: CH2 = C = CH – CH2 – CH3 penta-1,2-dieno

Ciclo buta -1,3- dieno

ALCINOS: São hidrocarbonetos alifáticos insaturados por um tripla ligação. As regras para estabelecer a nomenclatura dos alcinos são as mesmas que foram utilizadas para os alcenos. Os alcinos ou alquinos (de fórmula molecular CnH2n-2), também conhecidos como hidrocarbonetos acetilênicos e componentes do segundo grupo dos compostos insaturados, apresentam ligação tripla em sua estrutura e sua nomenclatura é similar à dos alcenos, com a terminação “ino” que lhes é própria. Os cicloalquinos inferiores (de baixo peso molecular) são instáveis, sendo o ciclo-octino, com oito átomos de carbono, o menor alcino cíclico estável conhecido. NOMENCLATURA: Prefixo + ino O numero que indica a posição da ligação tripla deve ser a menor possível e deve ser representado após o prefixo do carbono. FÓRMULA GERAL: Cn H2n-2

4 – metilpent -2- ino

Exemplo: CH C – CH3 Prop-1-ino

HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS A estrutura do benzeno, base dos hidrocarbonetos aromáticos, foi descrita pela primeira vez por Friedrich August Kekulé, em 1865. Segundo ele, a molécula do benzeno tem o formato de um hexágono regular com os vértices ocupados por átomos de carbono ligados a um átomo de hidrogênio. Para satisfazer a tetravalência do carbono, o anel benzênico apresenta três duplas ligações alternadas e conjugadas entre si, o que lhe confere sua estabilidade característica. Os hidrocarbonetos da série homóloga benzênica subdividem-se em três grupos distintos. O primeiro constitui-se de compostos formados pela substituição de um ou mais átomos de hidrogênio do anel pelos radicais de hidrocarbonetos. Esses compostos têm seus nomes derivados do radical substituinte, terminado em “il”, e seguidos da palavra “benzeno”.

[34]

[Química II] Alguns, no entanto, apresentam denominações alternativas (ou vulgares), mais comumente empregadas. Assim, o metil-benzeno é conhecido como tolueno, o dimetil-benzeno como xileno etc. No segundo grupo, encontram-se os compostos formados pela união de anéis benzênicos por ligação simples entre os átomos de carbono, como a bifenila, ou com um ou mais átomos de carbono entre os anéis. Por último, o terceiro grupo de hidrocarbonetos aromáticos constitui-se de compostos formados por condensação de anéis benzênicos, de modo que dois ou mais átomos de carbono sejam comuns a mais de um anel, tais como o naftaleno, com dois anéis, e o antraceno, com três. Exemplos:

benzeno

Fenil benzeno ou difenilo

Metil benzeno ou

1,2-dimetil benzeno ou

tolueno

naftaleno

1,4-dimetil benzeno

ou para dimetil benzeno

orto dimetil benzeno

antraceno

fenantreno

Isopropil benzeno ou cumeno

Vinil benzeno ou estireno

7.3. SÉRIES ORGÂNICAS  SÉRIES HOMÓLOGAS: Embora os compostos orgânicos sejam comumente classificados por funções (como álcoois, ésteres, ácidos carboxílicos, aminas, amidas, etc.), a enorme variedade dessas substâncias exige novas subdivisões que possam facilitar o estudo da Química Orgânica. Uma dessas subdivisões é a série homóloga, que consiste numa sequência de compostos orgânicos pertencentes à mesma função, mas que se diferem pela presença de um ou mais grupos CH2. Todos os compostos orgânicos que formam uma séria homóloga são denominados homólogos. Veja a seguir alguns exemplos de séries homólogas.  SÉRIE HOMÓLOGA DOS ALCANOS: Sequência de hidrocarbonetos acíclicos e saturados. METANO

CH4

CH3 – CH3

C2H6

PROPANO

CH3 – CH2 – CH3

C3H8

BUTANO

CH3 – CH2 – CH2 – CH3

C4H10

ETANO

+ CH2 + CH2 + CH2

Observe que, nos compostos desta série, o número de átomos de hidrogênio equivale ao dobro do número de carbonos mais dois. O metano, por exemplo, tem uma cadeia carbônica formada por 1 átomo de carbono e 4 átomos de hidrogênio (1 x 2 = 2, 2 + 2 = 4). Logo, dizemos que a fórmula geral dos alcanos é CnH2n+2.Esta fórmula representa qualquer alcano quando n equivale a um número inteiro.

[35]

[Química II]  SÉRIE HOMÓLOGA DOS ALCENOS: Sequência de hidrocarbonetos acíclicos com uma ligação dupla. ETENO

CH2 = CH2

C2H4

PROPENO

CH2 = CH – CH3

C3H6

BUT-1-ENO

CH2 = CH – CH2 – CH3

C4H8

+ CH2 + CH2

Nesta série homóloga, o número de átomos de hidrogênio dos compostos corresponde ao dobro do número de átomos de carbono, então, podemos dizer que sua fórmula geral é CnH2n.  SÉRIE HOMÓLOGA DOS ALCINOS: Sequência de hidrocarbonetos acíclicos com uma ligação tripla. ETINO

CH ≡ CH

C2H2

PROPINO

CH ≡ C – CH3

C3H4

BUT-1-INO

CH ≡ C – CH2 – CH3

C4H6

+ CH2 + CH2

Em todos os compostos dessa sequência, o número de átomos de hidrogênio equivale ao dobro do número de átomos de carbono menos dois, por isso, os alcinos são representados pela fórmula geral CnHn-2.

PROPRIEDADES E APLICAÇÕES Os hidrocarbonetos em geral são insolúveis em água, mas se solubilizam prontamente em substâncias orgânicas como o éter e a acetona. Os primeiros termos das séries homólogas são gasosos, enquanto os compostos de maior peso molecular são líquidos ou sólidos. Graças a sua capacidade de decompor-se em dióxido de carbono e vapor d’água, em presença de oxigênio, com desprendimento de grande quantidade de energia, torna-se possível a utilização de vários hidrocarbonetos como combustíveis. Os hidrocarbonetos saturados, ou parafinas, caracterizam-se sobretudo por ser quimicamente inertes. Industrialmente, são empregados no processo de craqueamento (cracking) ou ruptura, a elevadas temperaturas, e produzem misturas de compostos de estruturas mais simples, saturados ou não. A hidrogenação catalítica dos alcenos é utilizada, em escala industrial, para a produção controlada de moléculas saturadas. Esses compostos são usados ainda como moderadores nucleares e como combustíveis (gás de cozinha, em automóveis etc.). Os hidrocarbonetos insaturados com duplas ligações têm a capacidade de realizar reações de adição com compostos halogenados e formam importantes derivados orgânicos. Além disso, com a adição de moléculas de alcenos, é possível efetuar a síntese dos polímeros, empregados industrialmente no fabrico de plásticos (polietileno, teflon, poliestireno etc.) e de fibras sintéticas para tecidos (orlon, acrilan etc.). Além disso, faz parte da gasolina uma importante mistura de alquenos. Metade da produção de acetileno é utilizada, como oxiacetileno, na soldagem e corte de metais. Os hidrocarbonetos aromáticos, além de bons solventes, são empregados na produção de resinas, corantes, inseticidas, plastificantes e medicamentos. Apesar da existência de milhões de compostos orgânicos diferentes, podemos agrupá-los quanto à semelhança de suas propriedades químicas. A esse conjunto, damos o nome de FUNÇÃO QUÍMICA. Essas substâncias podem ser reconhecidas pela presença de um átomo ou grupo de átomos específicos denominados GRUPOS FUNCIONAIS (parte da molécula onde ocorre a maioria das reações químicas. É a parte que determina, efetivamente, as propriedades químicas do composto, e também algumas propriedades físicas).

[36]

[Química II]

7.4. COMPOSTOS ORGÂNICOS HIDROGENADOS HIDROCARBONETO Alcano ou parafina Alceno ou alqueno Alcino ou alquino Alcadieno ou dieno Cicloalcano Ciclano Cicloparafina Cicloalceno Cicleno Cicloolefina

TIPO DE CADEIA CARBÔNICA Aberta e saturada Aberta com dupla ligação Aberta com tripla ligação Aberta com duas duplas ligações

EXEMPLO CH4 CH2 = CH2 CH ≡ CH H2C = C = CH2

Areno ou aromático

Apresentam pelo menos um anel benzênico

Fechada e saturada

Fechada com dupla ligação

COMPOSTOS AROMÁTICOS: Os compostos aromáticos são hidrocarbonetos que apresentam um ou mais anéis benzênicos em sua molécula. O anel benzênico (ou anel aromático), representado pela fórmula C6H6, é uma estrutura cíclica muito estável, que se caracteriza pela alternância de ligações simples e duplas entre os carbonos.

Benzeno

Bifenileno

naftaleno

Diferente dos demais hidrocarbonetos, a nomenclatura dos compostos aromáticos é bastante peculiar. Conforme as normas da IUPAC, o nome dos aromáticos deve ser formado da seguinte maneira: ♦ Para as substâncias formadas por um único anel benzênico e pelo menos uma ramificação saturada, o nome é composto pelo nome das ramificações benzeno, seguido da palavra benzeno. É necessário numerar os carbonos a partir da ramificação mais simples e continuar no sentido em que as outras ramificações recebam os menores números possíveis. Observe os exemplos:

3- etil -1,2-dimetil benzeno

1,4-dimetil benzeno ou para dimetil benzeno

[37]

[Química II] ♦ Quando existem exatamente duas ramificações na cadeia, podem ser utilizados, ainda, os prefixos orto (o), que indica a posição 1,2 dos carbonos; meta (m), para a posição 1,3; e para (p), indicando a posição 1,4. Veja um exemplo:

m – dimetilbenzeno

o – dimetilbenzeno

Embora haja uma nomenclatura oficial, é bem mais comum o uso de nomes particulares para os derivados do benzeno, como, por exemplo:

naftaleno

Metil benzeno ou

tolueno

antraceno

O termo “aromático” surgiu no século XIX e sua origem está associada à fragrância de alguns desses compostos, como o benzeno, responsável pelo cheiro do carvão destilado, e o benzaldeído, que confere aroma a certas frutas. Posteriormente os químicos perceberam que tais substâncias apresentavam um comportamento muito diferente dos outros compostos orgânicos e, então, descobriram que isso se deve à presença do anel benzênico na estrutura. As principais fontes de compostos aromáticos são o carvão mineral e o petróleo. A hulha, carvão fóssil mais abundante na natureza, é rica em arranjos de anéis benzênicos, por isso, é largamente utilizada na produção de diversos tipos de aromáticos, desde os mais simples, como o benzeno e o tolueno, até os mais complexos, como o antraceno e fenantreno. O petróleo, ao contrário do carvão, não contêm tantos compostos aromáticos e, portanto, é usado para obtenção de hidrocarbonetos benzênicos mais leves. A maioria das substâncias orgânicas é tóxica, porém, os aromáticos são muito mais nocivos à saúde humana do que qualquer outra classe. Muitos dos compostos aromáticos são considerados agentes cancerígenos, como é o caso do benzeno, que aumenta o risco de se desenvolver linfomas e leucemias. O tolueno também é muito prejudicial, sendo o responsável pela dependência química da droga popularmente conhecida como cola de sapateiro. O benzopireno, encontrado na fumaça do cigarro e em carnes assadas e defumadas, é um dos cancerígenos mais potentes que existe, podendo desencadear o câncer de pulmão. RASCUNHO

[38]

benzopireno

[Química II]

7.5. NOMENCLATURA DOS HIDROCARBONETOS Para nomeá-los devemos considerar três partes: PREFIXO + INFIXO + SUFIXO NO de Carbonos 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 PREFIXO met et prop but pent hex hept oct non dec undec LIGAÇÃO

SIMPLES

DUPLA

TRIPLA

INFIXO

FUNÇÃO SUFIXO

DUAS DUPLAS Dien

TRÊS DUPLAS trien

DUAS TRIPLAS diin

HIDROCARBONETO o

7.6. RADICAIS Radicais são grupos formados, geralmente a partir de hidrocarbonetos, que perderam um ou mais hidrogênios. Dependendo de onde será retirado o hidrogênio os radicais podem ser classificados em: NORMAL (n): Possuem valência livre em carbono primário. Metil ou metila

n - propil ou n- propila O uso do n a partir de três carbonos é recomendado, pois, esse radical já apresenta carbonos primários e secundário

Etil ou etila

SECUNDÁRIO (SEC ou S): Possuem valência livre em carbono secundário. Sec – propil(a)

Sec – butil(a)

s – propil(a)

s – butil(a)

TERCIÁRIO (TERT ou t): Possuem valência livre em carbono terciário. Tert – butil(a) t – butil(a) ISO (i): Possuem um metil preso ao penúltimo carbono a partir da valência livre. Iso – propil(a) ou i – propil(a)

Iso – butil(a)

Observe que este radical também pode ser chamado de SEC

i – butil(a)

OUTROS RADICAIS IMPORTANTES:

OBS.; Não e´radical aromático

FENIL

BENZIL

ORTO-TOLUIL

[39]

META-TOLUIL

PARA-TOLUIL

ETENIL ou VINIL

[Química II]

UNIDADE 8 FUNÇÕES ORGÂNICAS A principal diferença entre os compostos orgânicos e os compostos inorgânicos é que aqueles apresentam átomos de carbono ligados diretamente a hidrogênio. Assim, o metano (CH4) é um composto orgânico, mas o ácido carbônico (H2CO3), não. Os compostos orgânicos podem ser classificados conforme os átomos constituintes, radicais ligantes ou natureza das ligações. Assim, essas características agrupam os compostos por semelhança que formam, então, as funções orgânicas:

HIDROCARBONETOS: São compostos constituídos por, apenas, átomos de carbono e hidrogênio. Sendo essa função composta por uma ampla gama de combustíveis (metano, propano, acetileno).

8.1. FUNÇÕES OXIGENADAS FENOL: Nos fenóis, o grupo funcional é a hidroxila, assim como nos álcoois. A diferença entre esses dois grupos é que, nos álcoois, a hidroxila está ligada a um carbono saturado, enquanto nos fenóis, o grupo –OH está ligados a um átomo de carbono do anel aromático. O hidroxibenzeno é o fenol mais simples e mais importante desse grupo de compostos orgânicos. É utilizado pela indústria na produção de antissépticos, ácido pícrico, fenolftaleína, entre outras aplicações. Os fenóis também podem ser classificados conforme a quantidade de hidroxilas presentes na molécula: MONOFENÓIS: Apresentam apenas uma hidroxila; DIFENÓIS: Apresentam duas hidroxilas; POLIFENÓIS: Apresentam 3 ou mais hidroxilas; Hidróxi benzeno ou Fenol Na nomenclatura IUPAC dos fenóis, utiliza-se o prefixo hidroxi seguido do nome do hidrocarboneto.

ENOL: É caracterizado pela presença de hidroxila ligada a um carbono insaturado. A nomenclatura dos álcoois, segundo a IUPAC, deve ser feita da seguinte forma: NÚMERO DE CARBONOS + TIPO DE LIGAÇÃO (EN) + SUFIXO OL Exemplo:

CH3– CH = CH - OH PROP- 1 - EN-1- OL 3 CARBONOS + LIGAÇÃO DUPLA + TERMINAÇÃO OL

ÁLCOOL:

Os álcoois são constituídos por radicais de hidrocarbonetos ligados a uma ou mais hidroxilas. Entretanto, nunca podem ser considerados bases de Arrhenius (pois não liberam essa hidroxila em meio aquoso). O grupo funcional dos álcoois é a hidroxila. De acordo com o número de hidroxilas, os álcoois podem ser classificados em: MONOÁLCOOIS – apresentam apenas um grupo hidroxila. Este grupo ainda é subdividido de acordo com o tipo de carbono no qual a hidroxila está ligada;

[40]

[Química II] ÁLCOOL PRIMÁRIO – hidroxila ligada a um carbono primário; ÁLCOOL SECUNDÁRIO – hidroxila ligada a um carbono secundário; ÁLCOOL TERCIÁRIO – hidroxila ligada a um carbono terciário; DIÁLCOOIS – contêm dois grupos hidroxila; POLIÁLCOOIS – contêm três ou mais grupos hidroxila; A nomenclatura dos álcoois, segundo a IUPAC, deve ser feita da seguinte forma: NÚMERO DE CARBONOS + TIPO DE LIGAÇÃO (AN) + SUFIXO OL Exemplo:

CH3– CH2 –OH ETAN-1- OL 2 CARBONOS + LIGAÇÃO SIMPLES + TERMINAÇÃO OL

Etanol e metanol são dois exemplos de álcoois importantes. O etanol (ou álcool etílico) é utilizado como combustível de automóveis e na produção de bebidas alcóolicas. Já o metanol é usado como solvente em reações industriais, além de ser matéria prima para a produção de alguns polímeros, como a fórmica.

ALDEÍDO: Os aldeídos são compostos orgânicos que apresentam o grupo carbonila

(C = O) ligado à cadeia

carbônica ou por um radical orgânico (alifático ou aromático)

Segundo as regras da IUPAC, a nomenclatura dos aldeídos recebe a terminação al. Deve-se considerar a cadeia mais longa que possui o grupo funcional e numerá-la a partir dele.

METANAL

Como exemplo de aldeído, podemos citar o metanal (aldeído fórmico ou formaldeído) é usado na conservação de cadáveres e de peças anatômicas e na produção de plásticos, explosivos e medicamentos.

CETONAS:

As cetonas São compostas por dois radicais orgânicos (alifáticos ou aromáticos) ligados entre si pelo grupo carbonila (CO). É a essa função que pertence à acetona comercial (propanona – CH3COCH3). Na nomenclatura IUPAC desses compostos utiliza-se a terminação ona, e a numeração da cadeia deve começar pela extremidade mais próxima do grupo funcional.

PROPANONA

O exemplo mais característico do grupo das cetonas é a propanona (ou dimetil-cetona), conhecida comercialmente como acetona. Trata-se de um líquido extremamente volátil e de odor forte, muito usado como solvente de esmaltes, tinas e vernizes.

ÁCIDO CARBOXÍLICO:

Os ácidos carboxílicos são compostos orgânicos que apresentam um ou mais grupos carboxila (– COOH) ligados à cadeia carbônica. Geralmente, são ácidos fracos (liberam poucos íons H+ em meio aquoso).

[41]

[Química II] A nomenclatura oficial dos ácidos carboxílicos é feita da seguinte maneira: ÁCIDO + NÚMERO DE CARBONOS DA CADEIA + TIPO DE LIGAÇÃO + TERMINAÇÃO ÓICO Exemplo:

CH3 – COOH ÁCIDO ETANÓICO ÁCIDO + 2 CARBONOS + LIGAÇÃO SIMPLES (NA) + ÓICO

Um exemplo de ácido carboxílico é o ácido acético, presente no vinagre, sendo responsável pelo seu sabor azedo. Existem, ainda, grupos derivados dos ácidos carboxílicos, que são os sais orgânicos, os ésteres, os anidridos orgânicos e os cloretos de ácidos.

ÉTER:

Todo composto orgânico que apresenta um átomo de oxigênio ligado a duas cadeias carbônicas recebe o nome de éter. Sendo estas cadeias também de hidrocarbonetos (radicais alquila ou arila). Os éteres, também chamados de óxidos orgânicos, possuem 3 fórmulas gerais: R – O – R’, Ar – O – Ar e Ar – O – R (onde R representa um radical e Ar, um anel aromático).

De acordo com a IUPAC, existem duas maneiras de dar nome aos éteres: 1º. Colocando o termo óxi para a cadeia menor e ano para a cadeia maior. Veja: CH3 – O – CH2 – CH3 MET + OXI + ETANO = METÓXIETANO 2º. Escrevendo os radicais em ordem alfabética e acrescentando a palavra éter no final: METIL + OXIGÊNIO + ETIL = ETIL METIL ÉTER Um dos principais exemplos dessa classe de compostos é o éter comum (CH3 – CH2– O – CH2 – CH3), muito usado como anestésico por inalação, e como solvente polar em indústrias químicas e laboratórios.

ÉSTER:

Os ésteres são formados pela substituição do hidrogênio que forma a carboxila dos ácidos carboxílicos por um grupo alquila (R) ou arila (Ar). São semelhantes aos éteres por possuírem átomos de oxigênio entre as cadeias carbônicas (radicais). Porém, diferem-se destes por possuírem um grupo carbonila (CO) também entre os carbonos. Assim, a molécula é estruturada por: radical – carbonila – oxigênio – radical. A reação entre o ácido carboxílico e o álcool onde se obtém os ésteres é chamada de esterificação. número de carbonos da cadeia + tipo de ligação + terminação oato de radical do ácido do álcool



+ Ácido benzoico Ácido carboxílico

Metanol Álcool

BENZOATO DE METILA Éster

[42]

H2O

[Química II] EXEMPLO: Como exemplo de éster podemos citar, os triglicérides (ou triéster de glicerina), que compõe óleos e gorduras indispensáveis à alimentação humana. É bom salientar que, além dos ésteres orgânicos (alifáticos ou aromáticos) existem também ésteres inorgânicos, obtidos dos correspondentes ácidos minerais. Nos dois casos, a nomenclatura é semelhante à dos sais. Os ésteres orgânicos de massas moleculares baixas são líquidos incolores e de cheiro agradáveis (usados em essências de frutos); à medida que a massa molecular aumenta, passam a líquidos oleosos (óleos vegetais e animais); ésteres de massa molecular elevada são sólidos (gordura e ceras). Não possuindo “pontes de hidrogênios”, os ésteres tem pontos de ebulição menores que os dos álcoois e ácidos de igual massa molecular. Pelo mesmo motivo, os ésteres são insolúveis em águas. São, contudo, em solventes orgânicos usuais. ESSÊNCIAS DE FRUTOS – Ésteres de ácidos inferiores e médios com álcoois inferiores e médios. ÓLEOS E GORDURAS – Ésteres de glicerol com ácidos graxos. CERAS – Ésteres de ácidos graxos com álcoois superiores.

SAIS ORGÂNICOS:

Os ácidos orgânicos, assim como os ácidos inorgânicos, também dão origem a sais quando reagem com bases, num processo denominado reação de salificação. CH3 – COOH + Ácido carboxílico +

NaOH Base



CH3 – COONa sal orgânico

+ +

H2O água

Esses sais são aplicado à produção de aditivos alimentares, medicamentos, além de serem utilizados pela indústria têxtil no tingimento de couro e na fixação de corantes em tecidos.

ANIDRIDOS: Os anidridos são compostos orgânicos obtidos a partir da desidratação de ácidos carboxílicos. O mais importante componente desse grupo é o anidrido acético, largamente utilizado pela indústria química e farmacêutica na síntese de substâncias orgânicas. ANIDRIDO ACÉTICO GRUPO FUNCIONAL

CLORETOS: Nos ácidos carboxílicos, a troca da hidroxila que forma a carboxila pelo cloro dá origem aos cloretos de ácido (ou cloretos de acila). Não se trata propriamente de uma função oxigenada porque, além de carbono, hidrogênio e oxigênio, eles também apresentam cloro na cadeia. Porém, os cloretos são citados como derivados de ácidos carboxílicos são substituintes dos ácidos carboxílicos em várias reações. RASCUNHO

[43]

CLORETO DE BENZOÍLA

[Química II]

8.2. FUNÇÕES NITROGENADAS AMINAS: São compostos nitrogenados onde até três radicais orgânicos (arila ou alquila) se ligam a um átomo de nitrogênio pela substituição de átomos de hidrogênio da molécula de amônia. De modo que um radical liga-se ao -NH2, dois radicais a -NH e três radicais a -N. CLASSIFICAÇÃO: Aminas são compostos derivados do NH3, pela substituição de um, dois, ou três hidrogênios por radicais alquila ou arila. Daí a classificação das aminas em primarias, secundárias e terciárias:

AMINA PRIMÁRIA

AMINA SECUNDÁRIA

AMINA TERCIÁRIA

Outras classificações usuais são aminas alifáticas e aminas aromáticas; ou, ainda, monoaminas, diaminas, triaminas, etc. Conforme o numero de grupos aminos, na molécula. Os nomes das aminas são formados com a terminação AMIN. No entanto, são usados nomes especiais, principalmente para aminas aromáticas:

METILAMINA

TRIMETILAMINA

FENILAMINA

Em funções mistas, usa-se o prefixo AMINO: Ácido amino - acético As metilamina e etilamina são gases. Aminas alifáticas, de 3 a 12 carbonos, são líquidos tóxicos, com “cheiro de peixe”; os pontos de ebulição não são altos, porque as “pontes de hidrogênios” nas aminas são mais fracas do que nos álcoois. Aminas com mais de 12 carbonos são sólidos incolores e inodoros. As aminas são usadas em certos tipo de sabões, na vulcanização da borracha e em inúmeras sínteses orgânicas. Em particular, as aminas aromáticas são importantíssimas na fabricação de corantes. As aminas são denominadas “bases orgânicas”, pois apresentam caráter básico fraco, idêntico ao do amoníaco. Estes sais são decompostos por bases fortes, pois os “hidróxidos” das aminas são instáveis, exatamente como o NH4OH. O caráter básico das aminas é devido as par eletrônico livre que existe no nitrogênio, exatamente como no NH3. As aminas alifáticas primarias são bases um pouco mais fortes que o amoníaco, pois o grupo alquila “empurra” elétrons para um grupo amino, aumentando a densidade eletrônica no nitrogênio e facilitando a “captura” do H+, para formar o R-NH3+. As aminas alifáticas secundárias, tendo dois grupos de alquilas, são bases mais fortes que as aminas primárias. Seguindo este raciocínio, as aminas terciárias deveriam ser ainda mais fortes; no entanto, elas são mais fracas que o próprio NH3; isto se explica porque a existência de três grupos alquilas “ao redor” do nitrogênio deixa “pouco espaço” para a fixação do H + e a formação do R3NH+; este fenômeno é conhecido , em química orgânica, pelo nome de impedimento entérico ou espacial. As aminas aromáticas são bases fraquíssimas, pois o par eletrônico do nitrogênio “foge” para o anel (fenômeno de ressonância), de modo que o H+ dificilmente poderá protonizá-lo. Generalizando, podemos dizer que qualquer grupo que “empurra” elétrons para o hidrogênio, ira aumentar a basicidade da amina; caso contrário, a basicidade ira diminuir.

[44]

[Química II] AMIDAS: Amidas são compostos derivados do NH3 pela substituição de um, dois ou três hidrogênios por radicais acilas. São bem parecidas, exceto pela presença do grupo carbonila. Assim, até três radicais acila (RCO) se ligam a um átomo de nitrogênio pela substituição de átomos de hidrogênio do amoníaco. Ou seja, as amidas possíveis são: RCONH2, (RCO)2NH, e (RCO)3N. Ao contrario das aminas, não são comuns amidas com dois ou três radicais no mesmo nitrogênio. No entanto, são comuns amidas com radical alquila ou arila no nitrogênio estes são compostos “mistos”, em parte amida e em parte amina; a letra N (maiúscula) que aparece no nome indica nitrogênio São comuns também amidas secundárias cíclicas, denominadas imidas. Os nomes das amidas derivam dos ácidos correspondentes, trocando-se a terminação ÓICO ou ICO por AMIDA. A formamida (H – CONH2) é um liquido incolor; as demais são sólidas. As amidas mais simples são solúveis em água devido à polaridade de suas moléculas. Seus pontos de ebulição são altos devido as formação de “pontes de hidrogênios duplas”, como acontece com os ácidos. As amidas são usadas em inúmeras sínteses; a poliamida mais importante é o náilon. URÉIA é a diamida do acido carbônico. É um sólido branco, cristalino solúvel em água e constitui um dos produtos finais do metabolismo dos animais, sendo eliminada pela urina. A ureia é muito importante, pois é largamente usada como adubo, na alimentação do gado, como estabilizador de explosivos e na produção de resinas e medicamentos. Sendo uma diamina, a ureia tem caráter básico um pouco mais forte que as amidas comuns. A ureia também sofre hidrólise na presença de ácido ou bases fortes ou , então, sob a ação da enzima urease.

HALETOS ORGÂNICOS: São compostos formados por halogênios (com NOx -1) que substituem átomos de hidrogênio pela reação de halogenação. É nessa função orgânica que se encontram os CFC (clorofluorcarbonetos).

R-X Onde X é um halogênio (7A ou 17) CH3 – CH2 – Cl  cloreto de etila ou cloro etano

RASCUNHO

[45]

[Química II]

RESUMINDO AS NOMENCLATURAS FUNÇÃO

HIDROCARBONETO

GRUPO FUNCIONAL Cn H(2n+2)

NOMENCLATURA

EXEMPLO

PREFIXO + ANO

CH 4

PREFIXO + no + ENO

Cn H(2n)

CH 2

ET-1-ENO MATURAÇÃO FRUTAS

ET-1-INO ACETILENO

PREFIXO + no + INO

Cn H(2n-2)

HC 2

METANO GÁS LIXO

CH3

FENOL

ENOL ÁLCOOL

C C

ÁCIDO CARBOXÍLICO

PREF + AN + no + OL

ET -1- EN - 1 - OL

HC 3

METANAL FORMOL

HC 3 HC 3

O H

CH3

CH 2

PROPAN-2-ONA ACETONA

CH 2

CH 3

ETÓXI ETANO ÉTER SULFÚRICO OU COMUM

HC 3

PREF + AN + ÓICO

O OH

Ác. ETANÓICO ACÉTICO ou VINAGRE

O O

CH 2

O OH

ETAN --1 -- OL ÁLCOOL ETÍLICO

PREFIXO + ÓXI PREFIXO + ANO

o - metilfenol ou o - cresol

HC 2

PREF + no + EN + no + OL

PREF + AN + no + ONA

ÉTER

Hidróxi benzeno ou fenol

PREF + AN + AL

CETONA

HIDRÓXI + AROMÁTICO

ALDEIDO

ÉSTER

PREF + AN + OATO DE RADICAL

HC 3

O O

CH3

ETANOATO DE METILA

O O

CH 2

METANOATO DE ETILA

CH 3

- NH2 AMINA

- NH –

RADICAL (IS) + AMINA FENIL AMINA

-N– AMIDA

CONH2

HIDROCARBONETO + AMIDA N – METIL BENZAMIDA

NITROCOMPOSTO

- NO2

NITRO + HIDROCARBONETO TNT – TRINITROTOLUENO

[46]

[Química II]

RESUMINDO AS PROPRIEDADES FUNÇÃO

GRUPO FUNCIONAL

POLARIDADE

SOLUBILIDADE

PONTO DE FUSÃO e EBULIÇÃO

FORÇAS INTERMOLECULARES

APOLAR

INSOLÚVEL

BAIXO

VAN DER VAALS

POUCO POLAR

POUCO SOLÚVEL

ELEVADO

PONTES DE HIDROGÊNIO

X–X–X

POLAR

SOLÚVEL

ELEVADO

PONTES DE HIDROGÊNIO

POLAR

SOLÚVEL

MODERADO

DIPOLO – DIPOLO

POUCO POLAR

POUCO SOLÚVEL

MODERADO

DIPOLO – DIPOLO

POUCO POLAR

INSOLÚVEL

BAIXO

DIPOLO – DIPOLO

MUITO POLAR

SOLÚVEL

MUIO ELEVADO

PONTES DE HIDROGÊNIO

POLAR

POUCO SOLÚVEL

MODERADO

DIPOLO – DIPOLO

Cn H(2n+2) HIDROCARBONETO

Cn H(2n) Cn H(2n-2) OH

FENOL ENOL ÁLCOOL

C C

ALDEIDO

CETONA

ÉTER ÁCIDO CARBOXÍLICO ÉSTER

O OH

O O

- NH2 AMINA

- NH – -N–

POLAR POUCO POLAR APOLAR

SOLÚVEL POUCO SOLÚVEL

ELEVADO

INSOLÚVEL

ELEVADO

AMIDA

CONH2

MUITO POLAR

SOLÚVEL

NITROCOMPOSTO

- NO2

POUCO POLAR

INSOLÚVEL

RASCUNHO

[47]

MUITO ELEVADO

MUITO ELEVADO MUITO ELEVADO

PONTES DE HIDROGÊNIO PONTES DE HIDROGÊNIO VAN DER VAALS PONTES DE HIDROGÊNIO DIPOLO – DIPOLO

[Química II]

UNIDADE 9 ISOMERIA A descoberta do fenômeno da isomeria, na primeira metade do século XIX, mostrou que as propriedades das substâncias químicas não dependem unicamente de sua composição, mas também do arranjo espacial dos átomos dentro da molécula. Isomeria é o fenômeno relacionado à existência de dois ou mais compostos químicos com fórmulas e pesos moleculares idênticos, mas propriedades diferentes. Por ser menos frequente nos compostos inorgânicos, é considerada uma qualidade própria das substâncias orgânicas. O grande número de combinações possíveis das longas cadeias de carbono favorece seu aparecimento. O conceito de isomeria envolve, portanto, aspectos relacionados com a posição dos átomos na molécula e a natureza das ligações atômicas. Um bom exemplo é o dado pela fórmula C2H4O2, que se refere de uma só vez a três compostos diferentes. Foram descritos dois tipos de isomeria: a estrutural e a espacial. A estrutural engloba todos os casos em que os isômeros são identificados por meio de suas fórmulas estruturais, com átomos ligados de maneira diferente. É classificada em isomeria de posição, de cadeia, de função e de compensação (metameria). Já a espacial abrange os casos em que os isômeros só podem ser identificados pelo desenvolvimento de sua fórmula espacial. É dividida em isomeria ótica e geométrica (cis-trans).

9.1. ISÔMEROS ESTURTURAIS OU ISOMERIA PLANA Isômeros se definem como substâncias diferentes que apresentam a mesma fórmula molecular, mas se diferem em alguns aspectos. A Isomeria plana aborda os isômeros através do estudo de suas fórmulas estruturais planas.

ISOMERIA DE FUNÇÃO:

Os isômeros possuem mesma fórmula molecular, mas pertencem a funções diferentes. Essa isomeria ocorre principalmente com álcoois e éteres, aldeídos e cetonas, ácidos carboxílicos e ésteres. Exemplo:

C2 H6 O METÓXI METANO

ETANOL

Éter dimetílico e álcool etílico possuem a mesma fórmula molecular: C2H6O, mas pertencem a diferentes funções; respectivamente éter e álcool.

ISOMERIA DE POSIÇÃO: Os isômeros possuem o mesmo tipo de cadeia e pertencem à mesma função, mas apresentam diferença na posição de um grupo funcional, de uma insaturação ou de uma ramificação. Exemplos: Isômeros dimetilbenzeno ou xilenos C8H16 (orto, meta e para).

ORTO (1,2)

META (1,3)

As três estruturas apresentam diferença na posição dos grupos - CH3 (ramificações).

[48]

PARA (1,4)

[Química II] ISOMERIA DE CADEIA:

os isômeros pertencem à mesma função, mas apresentam diferentes tipos de

cadeia. Exemplo:

C3 H6 PROPENO CADEIA ABERTA (alifática)

CICLO PROPANO CADEIA FECHADA (cíclica)

Propeno e Ciclopropano possuem mesma fórmula molecular (C3H6) e pertencem à mesma função (hidrocarbonetos), mas se diferem no tipo de cadeia. As cadeias em análise podem apresentar até mais de um ponto de divergência de classificação, fato que não altera em nada em seu critério de fenômeno isomérico.

ISOMERIA DE COMPENSAÇÃO OU METAMERIA:

Num caso particular, toma-se como referência a posição relativa de um heteroátomo. Os isômeros pertencem à mesma função, apresentam o mesmo tipo de cadeia, mas se diferem na posição do heteroátomo. Heteroátomo: átomo diferente de carbono presente nas cadeias carbônicas. Exemplo:

C4 H11 N METIL-PROPIL AMINA

DIETIL AMINA

A fórmula molecular C4H11N é a mesma para ambas as cadeias, elas também pertencem à mesma função (Amina), porém o diferencial está na posição do heteroátomo: N (Nitrogênio). Na metil-propil amina, o nitrogênio se posiciona na extremidade da cadeia e na dietil amina está centralizado.

ISOMERIA DE DINÂMICA OU TAUTOMERIA:

Também conhecida por Isomeria dinâmica, nela os isômeros pertencentes a funções químicas diferentes estabelecem um equilíbrio químico dinâmico em solução. Um transforma-se no outro pela migração de um átomo de hidrogênio na molécula. É o caso, por exemplo, do aldeído acético e do álcool vinílico: O álcool vinílico, apesar do nome, não é um álcool, porque apresenta a hidroxila presa a um carbono insaturado. Pertence a um grupo de compostos muito instáveis, chamados enóis. Uma pequena quantidade de aldeído se decompõe quando dissolvido em água, para dar origem ao álcool vinílico. Como essa substância é instável, também sofre decomposição e regenera o aldeído. Estabelece-se, assim, um equilíbrio dinâmico entre as duas. Exemplo 1: PROP-1-EN-1-OL

C3H6O

PROPANAL

C3H6O

PROPANONA

Exemplo 2: PROP-1-EN-2-OL

Podemos Observar que temos dois isômeros dinâmicos; no exemplo 1 o enol se transformando em aldeído e no exemplo 2 o enol se transformando em cetona. É importante ressaltar que mesmo que o propanal e a propanona possuam a mesma fórmula molecular (C3H6O) este NÃO SÃO isômeros DINÂMICOS pois cetona não pode originar aldeídos nem aldeídos gerar cetonas pelo deslocamento de elétrons ∏.

[49]

[Química II]

9.2. ISOMERIA ESPACIAL A isomeria espacial faz uma análise espacial da molécula, ela é dividida em: isomeria geométrica e isomeria óptica. Isômeros espaciais são compostos que possuem a mesma fórmula molecular, mas se diferem na fórmula estrutural. Só é possível perceber a diferença através da análise espacial da molécula. Existem dois tipos de isomeria espacial: geométrica e óptica.

ISOMERIA GEOMÉTRICA:

Também conhecida como isomeria cis-trans, a geométrica ocorre em compostos em que há uma rigidez na estrutura molecular. Essa rigidez está quase sempre associada à presença de uma dupla ligação ou de anéis de átomos na substância. Na maioria dos compostos em que dois carbonos estão ligados por uma dupla ligação, cada um deles também faz ligações simples com dois outros átomos (ou grupos de átomos), que podem diferir entre si. Os dois átomos de carbono e os quatro átomos, ou grupos de átomos, diretamente ligados a eles estão presos num mesmo plano pela dupla ligação. Existem portanto dois arranjos diferentes: um, chamado cis, em que os dois átomos ou grupos idênticos estão do mesmo lado da dupla ligação, e outro, chamado trans, em que estão em lados opostos. Em cada par, o isômero cis difere do trans tanto física quanto quimicamente. No but-2-eno, por exemplo, verifica-se que os dois grupamentos metil (CH3) ligados a carbonos diferentes podem estar do mesmo lado da dupla ligação. Nesse caso, o nome completo do isômero é cis-but-2-eno. Quando o grupamento está em lados opostos, o isômero é chamado trans.

CIS-BUT-2-ENO

TRANS-BUT-2-ENO

Para cada dupla ligação, podem existir dois isômeros geométricos. Quando há n duplas ligações, o número de isômeros geométricos possíveis é 2n. Em compostos cíclicos, pode-se considerar que o anel divide o espaço em dois planos. Assim, os radicais estão localizados no mesmo plano ou em planos opostos. Os diastereoisômeros de cadeia fechada não possuem a ligação dupla, mas pelo menos dois átomos de carbono do ciclo devem possuir ligantes diferentes entre si e iguais ao do outro átomo de carbono, como no exemplo abaixo:

cis-1,2-dimetilciclobutano

trans-1,2-dimetilciclobutano

Isômeros geométricos possuem propriedades químicas distintas. Para exemplificar como as propriedades químicas também variam de um isômero geométrico para o outro, veja o caso do ácido maleico e do ácido fumárico mostrados abaixo. O ácido maleico é o isômero cis e o fumárico é o isômero trans. Visto que as carboxilas do ácido maleico se encontram no mesmo plano espacial, elas podem interagir e sofrer uma desidratação intramolecular, liberando uma molécula de água e, assim, produzindo o anidrido maleico. Porém, o ácido fumárico não é capaz de realizar uma desidratação intramolecular e, portanto, não produz um anidrido. Isso ocorre porque os seus grupos carboxila estão em planos opostos.

[50]

[Química II]

ÁCIDO MALEICO Ácido cis-butenodióico

ÁCIDO FUMÁRICO Ácido trans-butenodióico

A isomeria geométrica ou diastereoisomeria cis-trans ocorre tanto em compostos de cadeia aberta quanto em compostos de cadeia fechada. Essa isomeria só pode ser visualizada por meio dos arranjos espaciais de seus átomos, ou seja, a isomeria geométrica cis-trans não se trata de uma isomeria plana, que pode ser vista apenas pelas fórmulas estruturais dos isômeros, mas é uma estereoisomeria ou isomeria espacial. A característica necessária para que a isomeria cis-trans ocorra em compostos de cadeia aberta é que os ligantes de cada átomo de carbono que realiza a ligação dupla sejam diferentes entre si e iguais aos ligantes do outro carbono. Por exemplo, a fórmula estrutural do cloro-etileno está representada a seguir de duas formas. Observe que apesar de parecer que o arranjo espacial dos átomos de cloro das duas fórmulas está diferente, na verdade, trata-se da mesma substância. Elas apenas foram escritas ao contrário, uma em relação à outra:

é igual a

No entanto, no caso do 1,2-dicloroetileno, teremos sim dois isômeros cis-trans:



Observe que ao traçarmos um plano imaginário para visualizar espacialmente o arranjo dos átomos nas moléculas, veremos que os ligantes iguais ficam em lados opostos no primeiro isômero, que é então denominado de isômero TRANS, que vem do latim e significa “ATRAVÉS DE”. Já na segunda estrutura, os ligantes iguais ficam do mesmo lado do plano, sendo então denominado de isômero CIS, que quer dizer “PRÓXIMO DE”.

Assim, temos: cis-1,2-dicloroeteno

trans-1,2-dicloroeteno

Essa diferença na estrutura pode até parecer pouca coisa, porém, representa uma grande diferença nas características físicas e químicas desses isômeros. A Estereoisomeria pode ser explicada e visualizada somente por meio de fórmulas espaciais. Esteroisômeros são compostos que possuem o mesmo grupo funcional, o mesmo tipo de insaturação, a mesma estrutura, heteroátomo ou substituinte. Eles se diferem apenas pela configuração das moléculas, isto é, pelo arranjo espacial dos átomos.

[51]

[Química II] 1º) COMPOSTOS SATURADOS: Quando sofrem uma rotação em torno das ligações simples, os átomos das moléculas isômeras adquirem arranjos atômicos diferentes. Por exemplo, observe os modelos das moléculas do etano a seguir, caracterizados por meio da representação de Newman e fórmulas em cavalete das moléculas do Etano:

I - Estrela

II - Eclipse

I - Estrela

II - Eclipse

Respectivamente: Projeção de Newman e fórmulas em cavalete das moléculas do Etano. A molécula do etano na conformação I- estrela é a mais estável porque passa por um mínimo de energia potencial. Conforme vai rotacionando, esta energia vai aumentando e, ao adquirir a conformação II- eclipse, atinge o seu máximo. Dessa forma, a maioria das moléculas do etano encontra-se na forma I – estrela, ou seja, na conformação mais estável. 2º) COMPOSTOS INSATURADOS DE CADEIAS ABERTAS (ACÍCLICAS) E DE CADEIAS CÍCLICAS: Ao contrário dos compostos saturados vistos anteriormente, os compostos insaturados não sofrem rotação, pois a ligação dupla é rígida e isso causaria o seu rompimento. a) DIASTEROISÔMEROS CIS-TRANS EM COMPOSTOS INSATURADOS DE CADEIA ABERTA: Neste caso, os ligantes de cada átomo de carbono da dupla são diferentes entre si. Observe os exemplos de isômeros geométricos do 1,2 – dicloroeteno abaixo.

Isômeros geométricos do 1,2 – dicloroeteno A primeira conformação é do 1,2 – dicloroeteno CIS, porque quando cada átomo de carbono da dupla apresenta um átomo de hidrogênio, este está no mesmo lado do plano. Já o segundo composto é denominado 1,2 – dicloroeteno TRANS, porque seus átomos de hidrogênio ligados aos carbonos da dupla estão em lados opostos do plano. B) DIASTEROISÔMEROS CIS-TRANS EM COMPOSTOS DE CADEIAS CÍCLICAS (FECHADAS): Os compostos cíclicos também não sofrem uma rotação completa em torno de seus eixos, porque sua estrutura é rígida e isso causaria o rompimento do ciclo. Neste caso, para que ocorra isomeria cis-trans, é necessário que pelo menos dois carbonos do ciclo possuam ligantes diferentes entre si e iguais aos de outro átomo de carbono. Seguindo a mesma regra para os compostos insaturados de cadeia fechada, traçamos uma reta imaginária, separando os eixos do plano espacial destes átomos de carbono e observando se seus ligantes iguais estão do mesmo lado (cis) ou de lados opostos (trans). Exemplo:

Cis-1,2dimetilciclopentano Trans-1,2dimetilciclopentano

[52]

[Química II] 3º) Isomeria E-Z: O sistema de isomeria E-Z é usado no lugar da nomenclatura cis-trans em alcenos cujos átomos de carbono da dupla possuem em conjunto mais que dois ligantes diferentes. Este sistema E-Z foi criado pelo químico orgânico inglês Christopher Kelk Ingold (1893-1970), pelo químico orgânico bósnio e naturalizado suíço Vladimir Prelog (1906-1998) e colaboradores. Ele serve para acabar com um impasse denominado cis-trans, quando se aplica a alcenos cujos átomos da dupla possuem mais de dois ligantes diferentes. NO SISTEMA E - Z TEM MAIOR PRIORIDADE O LIGANTE CUJO ÁTOMO IMEDIATAMENTE LIGADO AO CARBONO DA DUPLA TIVER MAIOR NÚMERO ATÔMICO. Ex.: considere do 3 - metilpent – 2 –eno, temos: O isômero I é denominado Z-3- metilpent–2–eno, porque os ligantes de maior número atômico de cada carbono da dupla estão do mesmo lado (a letra Z vem da palavra alemã zusammen, que significa junto; e a letra E, vem da palavra alemã entgegen, que significa oposto). Já o isômero II, é denominado E – 3 - metilpent – 2 – eno, pois os ligantes de maior número atômico de cada carbono da dupla estão de lados opostos. Imagine que tenhamos um alceno que apresente os ligantes dos carbonos da dupla todos diferentes entre si, como o caso apresentado logo a seguir do 1-cloro-2-flúor-1-iodoeteno:

Fórmulas do 1-cloro-2-flúor-1-iodoeteno Observe que, nesse caso, o sistema de nomenclatura cis-trans para indicar o tipo de isomeria geométrica que ocorre poderia causar certa ambiguidade e dúvidas, pois não teríamos grupos de ligantes iguais para determinar se eles estão do mesmo lado do plano ou se estão em lados opostos. Assim, em casos como esse ou quando temos pelo menos dois ligantes em conjunto, incluindo os dois carbonos da dupla, diferentes, aplicamos outro tipo de nomenclatura no lugar da cis-trans: o sistema E-Z. Desse modo, vamos observar novamente as moléculas do 1cloro-2-flúor-1-iodoeteno e determinar qual é o ligante de cada carbono da dupla que possui maior número atômico:

Consultando uma tabela periódica, conseguimos determinar que, entre os ligantes do carbono x, o de maior número atômico é o F (Z = 9), enquanto entre os ligantes do carbono y, o de maior número atômico é o I (Z = 53). Assim, na molécula à esquerda, os ligantes considerados de prioridade estão do mesmo lado do plano, sendo esse o isômero “Z”; mas na estrutura à direita, os ligantes de maior número atômico estão em lados opostos do plano, constituindo o isômero “E”.

Z-1-CLORO-2-FLÚOR-1-IODOETENO

E-1-CLORO-2-FLÚOR-1-IODOETENO

[53]

[Química II] ISOMERIA ÓPTICA:

A isomeria óptica estuda os isômeros opticamente ativos que possuem mesma fórmula molecular, mas que se diferenciam pelo tipo de desvio do plano da luz polarizada. Isomeria óptica estuda o comportamento das substâncias que têm a propriedade de desviar o plano de vibração da luz, elas são, por isso, denominadas de isômeros ópticos. No mesmo contexto temos o conceito de simetria, que define o comportamento de objetos frente ao espelho. Uma estrutura para ser considerada simétrica precisa apresentar um plano de simetria: quando colocada diante de um espelho reflete uma imagem idêntica a ela. COMPOSTOS ASSIMÉTRICOS: a imagem refletida é diferente da original. O par objeto-imagem não são sobreponíveis. Imaginemos duas moléculas frente ao espelho (ilustrado por um traço):

CLORO-METANO

ÁCIDO LÁTICO

Repare que as moléculas de Cloro-metano são sobreponíveis (se sobrepõe), ou seja, a imagem refletida no espelho é exatamente igual (objeto = imagem). Já a molécula de Ácido láctico tem seu reflexo no espelho de forma invertida, as imagens não são sobreponíveis (objeto ≠ imagem). Trata-se dos isômeros ácido l-láctico e ácido d-láctico. Essa análise é muito importante, uma vez que os aspectos fisiológicos destes isômeros se diferenciam. O ácido l-láctico é produto da fermentação de açúcares e o d-lático está presente nos músculos. O carbono quiral do ácido láctico, é aquele no qual os quatro ligantes diferentes e este determina as condições para isomeria óptica. Em que CH3, OH, H e COOH são todos ligantes diferentes. ÁCIDO LÁTICO

Se os compostos têm a mesma fórmula estrutural e apresentam atividade óptica diferente (capacidade de desviar o plano da luz polarizada), a isomeria é denominada óptica. Os isômeros ópticos são pares de substâncias simétricas uma em relação à outra (como a mão direita e a esquerda). Cada uma delas gira o plano da luz polarizada num sentido. Esse fenômeno é característico dos compostos que apresentam um átomo de carbono assimétrico (ligado a quatro radicais ou átomos diferentes entre si). As substâncias que desviam o plano da luz para a direita são chamadas de dextrógiras (representadas pelo sinal +) e as que desviam para a esquerda, levógiras (representadas pelo sinal -). A atividade óptica é a única propriedade física que diferencia esses compostos, chamados isômeros ópticos, enantiômeros ou antípodas ópticos. Só é possível detectar a diferença destes isômeros quando os mesmos são submetidos a um feixe de luz polarizada: eles desviam o plano de vibração da luz. Vale a pena ressaltar que as propriedades químicas e físicas destes compostos são iguais, mas suas aplicações biológicas são bastante diferentes, como se observa nos açúcares.

[54]

[Química II]

A assimetria molecular ocorre quando existir, na estrutura da molécula, pelo menos um carbono assimétrico, veja a demonstração: A estrutura apresenta o carbono com quatro ligantes diferentes entre si. Esse carbono é destacado por um asterisco (C*) e recebe o nome de carbono assimétrico ou quiral. A≠B≠C≠D Quando um composto apresentar mais de um carbono assimétrico, podemos utilizar a FÓRMULA DE LE BEL e VAN’T HOFF para determina o número de isômeros possíveis: ISÔMEROS ÓPTICOS (ativos) = 2n MISTURAS RACÊMICAS (inativos) = 2n-1 Onde n é o número de carbonos assimétricos.

INFORMAÇÕES IMPORTANTES ISÔMERO ÓPTICO: Todo isômero aquele que desvia o plano de luz polarizada. DEXTRÓGIRO ( d ou + ): É o isômero que desvia o plano de luz polarizada para a direita. LEVÓGIRO ( l ou - ): É o isômero que desvia o plano de luz polarizada para a esquerda. ENANTIOMORFOS OU ANTÍPODAS ÓPTICOS: d e l com o mesmo ângulo de desvio da luz em sentidos opostos. MISTURA RACÊMICA (R): Mistura de enatiomorfos ou inativo por compensação externa. DIASTEROISÔMERO: Mistura de isômeros que não enantiomorfos. ISÔMEROS ATIVOS: São os isômeros capazes de desviar a luz polarizada (d + e l –). ISÔMERO INATIVO: Todo aquele que não desvia o plano de luz polarizada.

RASCUNHO

[55]

[Química II]

UNIDADE 10 REAÇÕES ORGÂNICAS

10.1. ALCANOS Os alcanos realizam reações de substituição, já que não ocorre a possibilidade de quebra de ligação, para entrada de outro “ligante”, uma vez que a ligação que ocorre entre os átomos de carbono são ligações fortes (σ). Observamos que temos sub produtos; estas reações devemos obedecer a regar de Makovnikov. “Nas reações de substituição, substituímos o hidrogênio do carbono menos hidrogenado”. As reações mais importantes que os alcanos fazem são: HALOGENAÇÃO

SUB PRODUTO

NITRAÇÃO

SULFONAÇÃO

10.2. ALCENOS Os alcenos realizam reações de adição, já que ocorre a possibilidade de quebra de ligação, para entrada de outros “ligantes”, uma vez que a ligação que ocorre entre os átomos de carbono são ligações fracas (π). Nestas reações devemos obedecer a regra de Makovnikov: “Nas reações de adição, o hidrogênio se adiciona ao carbono mais hidrogenado da dupla ligação”.

[56]

[Química II] As reações mais importantes que os alcenos fazem são:

HIDROGENAÇÃO

Método Sabartier- Senderens HALOGENAÇÃO Ocorre rompimento de ligação ∏ e entrada de halogênio em cada carbono ADIÇÃO DE H-X ocorre rompimento de ligação ∏ e entrada de haidrogênio ao carbono mais hidrogenado, obedecendo a regra de Markovnikov ADIÇÃO DE ÁGUA

OXIDAÇÃO: Pode ser compreendido além de processo envolvendo a perda de elétrons ou também como processo de ganho de oxigênio ou perda de hidrogênios. OXIDAÇÃO BRANDA Ocorre com soluções diluídas, neutras ou levemente básicas, de permanganato de potássio (reativo de BAEYER) a frio. É branda, pois rompe apenas a ligação π. O produto formado é um diálcool vicinal.

OXIDAÇÃO ENERGÉTICA Ocorre com soluções ácidas concentradas de permanganato de potássio sob aquecimento. Chamada de energética, pois rompe a estrutura e ocorre a formação de dois ou mais produtos. Se dupla for em carbono primário  CO2 e H2O ; se dupla em carbono secundário  ácido carboxílico; se dupla em carbono terciário  cetona.

OZONÓLISE Processo que também rompe a cadeia em duas partes, mas devido a quantidade limitada de oxigênio forma-se o cetona e /ou aldeído , não chegando a oxidar completamente a ácido carboxílico.

[57]

[Química II]

10.3. ALCINOS Os alcinos realizam reações de adição, já que ocorre a possibilidade de quebra de ligação, para entrada de outros “ligantes”, uma vez que a ligação que ocorre entre os átomos de carbono são 2 ligações fracas (π). Nestas reações podem acontecer processos totais ou parciais, mas ambos obedecem à regra de Makovnikov.

1 - HIDROGENAÇÃO PARCIAL

HIDROGENAÇÃO TOTAL

2 - HALOGENAÇÃO PARCIAL

HALOGENAÇÃO TOTAL

3 - ADIÇÃO DE HX PARCIAL

ADIÇÃO DE HX TOTAL

4 - ADIÇÃO DE H2O

O produto da hidratação é um ENOL, que é instável, para estabilizar ocorre deslocamento ;

[58]

[Química II]

10.4. AROMÁTICOS O anel aromático é uma estrutura bastante estável; assim tornam-se difíceis reações de adição nesse anel, mesmo com a existência de elétrons π. Desse modo, as reações de adição que ocorrem no anel benzênico só acontecem em condições bastante energéticas, ou seja, em temperaturas altas, sob pressão elevada e muitas vezes em presença de catalisadores.

REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO Ao contrário, as reações de substituição são bem mais fáceis de acontecer. HALOGENAÇÃO

NITRAÇÃO

SULFONAÇÃO

ALQUILAÇÃO

Método de Friedel – Crafts

ACILAÇÃO

Método de Friedel – Crafts

[59]

[Química II] Quando o anel aromático já tiver um de seus hidrogênios substituídos, este substituto passa a se chamar de orientador, e deverá “indicar” onde o novo substituto deve entrar no aromático; em função dele. DIRIGÊNCIA DA SUBSTITUIÇÃO EM AROMÁTICOS ORTO-PARA DIRIGENTES META-DIRIGENTES

Nas reações acima, devido o aromático estar ligado com o grupo metil (-CH3), ou seja, um grupo SATURADOAS as maiores possibilidades de respostas são as posições ORTO e PARA.

Na reação acima, devido o aromático estar ligado com o grupo sulfônico (-HSO3), ou seja, um grupo INSATURADO a maior possibilidade de entrada é META.

10.5. OUTRAS REAÇÕES OXIDAÇÃO: Pode ser compreendido além de processo envolvendo a perda de elétrons; também como processo de ganho de oxigênio ou perda de hidrogênios. REDUÇÃO: Processo de ganho de hidrogênios ou perda de oxigênio.

[60]

[Química II]

DESIDRATAÇÃO: Processo no qual ocorre à remoção de uma ou mais moléculas de água. É muito comum o uso de ácido sulfúrico para facilitar essa retirada. Este ácido é conhecido como agente desidratante em função desta ação. DESIDRATAÇÃO INTRAMOLECULAR

DESIDRATAÇÃO INTERMOLECULAR

ESTERIFICAÇÃO E HIDRÓLISE: A esterificação é a qual se obtém um éster. Nesta reação ocorre uma desidratação entre as funções ácido carboxílico e um álcool. A hidrólise é compreendida como a reação contrária, ou seja, a quebra de um éster pela adição de água. ÁCIDO CARBOXÍLICO

+ ÁLCOOL

ÉSTER

+ ÁGUA

SAPONIFICAÇÃO: É a reação de obtenção de sabão. Essa reação ocorre entre um ácido graxo (ácido carboxílico de cadeia longa) e uma base forte (geralmente hidróxido de sódio). ÁCIDO CARBOXÍLICO

SAL DE ÁCIDO CARBOXÍLICO

+ BASE FORTE

[61]

+ ÁGUA

[Química II]

EXERCÍCIOS: ENEM + vestibulares UNIDADE 1. CINÉTICA

3. (ENEM) Para explicar a absorção de nutrientes, bem como a função das microvilosidades das membranas das células que revestem as paredes internas do intestino delgado, um estudante realizou o seguinte experimento: Colocou 200 mL de água em dois recipientes. No primeiro recipiente, mergulhou, por 5 segundos, um pedaço de papel liso, como na FIGURA 1; no segundo recipiente, fez o mesmo com um pedaço de papel com dobras simulando as microvilosidades, conforme FIGURA 2. Os dados obtidos foram: a quantidade de água absorvida pelo papel liso foi de 8 mL, enquanto pelo papel dobrado foi de 12 mL.

1. (ENEM) A liberação dos gases clorofluorcarbonos (CFCs) na atmosfera pode provocar a deplação de ozônio (O3) na estratosfera. O ozônio estratosférico é responsável por absorver parte da radiação ultravioleta emitida pelo sol, a qual é nociva aos seres vivos. Esse processo, na camada de ozônio, é ilustrado simplicadamente na figura:

Quimicamente, a destruição do ozônio na atmosfera por gases CFCs é decorrênica da: A) clivagem da molécula de ozônio pelos CFCs para produzir espécies radicalares. B) produção de oxigênio molecular a partir de ozônio, catalisada por átomos de cloro. C) oxidação do monóxido de cloro por átomos de oxigênio para produzir átomos de coro. D) reação direta entre os CFCs e o ozônio para produzir oxigênio molecular e monóxido de cloro. E) reação de substituição de um dos átomos de oxigênio na molécula de ozônio por átomos de cloro.

Com base nos dados obtidos, infere-se que a função das microvilosidades intestinais com relação à absorção de nutrientes pelas células das paredes internas do intestino é a de: A) manter o volume de absorção. B) aumentar a superfície de absorção. C) diminuir a velocidade de absorção. D) aumentar o tempo de absorção. E) manter a seletividade na absorção. 4. (ENEM) Alguns fatores podem alterar a rapidez das reações químicas. A seguir destacam-se três exemplos no contexto da preparação e da conservação de alimentos: 1. A maioria dos produtos alimentícios se conserva por muito mais tempo quando submetidos à refrigeração. Esse procedimento diminui a rapidez das reações que contribuem para a degradação de certos alimentos. 2. Um procedimento muito comum utilizado em práticas de culinária é o corte dos alimentos para acelerar o seu cozimento, caso não se tenha uma panela de pressão. 3. Na preparação de iogurtes, adicionam-se ao leite bactérias produtoras de enzimas que aceleram as reações envolvendo açúcares e proteínas lácteas.

2. (ENEM) A hematita (α-Fe2O3), além de ser utilizada para obtenção do aço, também é utilizada como um catalisador de processos químicos, como na síntese da amônia, importante matéria-prima da indústria agroquímica. MEDEIROS, M. A. F. Química Nova na Escola, São Paulo, v. 32, n. 3, ago. 2010 (adaptado).

O uso da hematita viabiliza economicamente a produção da amônia, por que: A) diminui a rapidez da reação. B) diminui a energia de ativação da reação. C) aumenta a variação da entalpia da reação. D) aumenta a quantidade de produtos formados. E) aumenta o tempo do processamento da reação.

[62]

[Química II] Com base no texto, quais os fatores que influenciam a rapidez das transformações químicas relacionadas aos exemplos 1,2 e 3, respectivamente? A) Temperatura, superfície de contato e concentração. B) Concentração, superfície de contato e catalisadores. C) Temperatura, superfície de contato e catalisadores. D) Superfície de contato, temperatura e concentração. E) Temperatura, concentração e catalisadores.

8. (UFRGS) Para a obtenção de um determinado produto, realiza-se uma reação em 2 etapas. O caminho dessa reação é representado no diagrama abaixo.

5. (UFRGS) O ácido hidrazóico HN3 é um ácido volátil e tóxico que reage de modo extremamente explosivo e forma hidrogênio e nitrogênio, de acordo com a reação abaixo. 2 HN3  H2 + 3 N2 Considere as afirmações abaixo, sobre essa reação. I - A etapa determinante da velocidade da reação é a etapa 2. II - A reação é exotérmica. III- A energia de ativação da etapa 1 é maior que a energia de ativação da etapa 2. Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas II. C) Apenas III. D) Apenas II e III. E) I, II e III.

Sob determinadas condições, a velocidade de decomposição do HN3 é de 6,0 x 10-2 mol. L– 1. min -1. Nas mesmas condições, as velocidades de formação de H2 e de N2 em mol. L– 1. min -1 são, respectivamente, A) 0,01 e 0,03. B) 0,03 e 0,06. C) 0,03 e 0,09. D) 0,06 e 0,06. E) 0,06 e 0,18. 6. (UFRGS) Uma reação genérica em fase aquosa apresenta a cinética descrita abaixo. 3A+B→2C

V = k[A]2 . [B]

9. (ENEM) O tempo de meia-vida é definido como o tempo necessário para que a concentração inicial de reagente seja reduzida à metade. Uma reação química do tipo A  B tem a concentração do reagente A e a velocidade instantânea de decomposição monitoradas ao longo do tempo, resultando na tabela abaixo.

A velocidade dessa reação foi determinada em dependência das concentrações dos reagentes, conforme os dados relacionados a seguir. [A] (mol.L– 1) 0,01 0,02 0,01 0,02

[B] (mol.L – 1) 0,01 0,01 0,02 0,02

V (mol.L– 1. min– 1) 3,0 x 10– 5 X 6,0 x 10– 5 Y

t (min) 0 5 10 15 20

Assinale, respectivamente, os valores de X e Y que completam a tabela de modo adequado. A) 6,0 x 10– 5 e 9,0 x 10– 5 B) 6,0 x 10– 5 e 12,0 x 10– 5 C) 12,0 x 10– 5 e 12,0 x 10– 5 D) 12,0 x 10– 5 e 24,0 x 10– 5 E) 18,0 x 10– 5 e 24,0 x 10– 5

[A] (mol. L–1) 1,20 0,85 0,60 0,42 0,30

v (mol. L–1 .min–1) 0,0832 0,0590 0,0416 0,0294 0,0208

A ordem dessa reação e o tempo de meia-vida do reagente A são, respectivamente, A) ordem zero, 5 minutos. B) primeira ordem, 5 minutos. C) primeira ordem, 10 minutos. D) segunda ordem, 5 minutos. E) segunda ordem, 10 minutos.

7. (UFRGS) Na reação NO2(g) + CO(g)  CO2(g) + NO(g) a lei cinética é de segunda ordem em relação ao dióxido de nitrogênio e de ordem zero em relação ao monóxido de carbono. Quando, simultaneamente, dobrar-se a concentração de dióxido de nitrogênio e reduzir-se a concentração de monóxido de carbono pela metade, a velocidade da reação: A) será reduzida a um quarto do valor anterior. B) será reduzida à metade do valor anterior. C) não se alterará. D) duplicará. E) aumentará por um fator de 4 vezes.

10. (UFRGS) A reação global de oxidação do SO2 é representada por SO2(g) + ½ O2  SO3(g). Na presença de NO2, essa reação é processada em duas etapas que ocorrem no mesmo recipiente, conforme representado abaixo. NO2(g) + SO2(g)  SO3(g) + NO(g) NO(g) + ½ O2(g)  NO2(g)

[63]

[Química II] Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. Em relação à reação global, o NO2 é um ........ e sua concentração ........ com o tempo. A) reagente – diminui B) reagente – não se altera C) catalisador – diminui D) catalisador – não se altera E) produto – aumenta

I - A barreira de energia de ativação da reação direta é de 256 kJ. II - Como a reação é exotérmica, sua velocidade diminuirá com o aumento da temperatura. III - A presença de catalisador tornará a reação mais exotérmica. Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas II. C) Apenas III. D) Apenas I e II. E) Apenas I, II e III.

11. (UFRGS) Considere a reação abaixo. N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g)

14. (UFRGS) A reação relógio, equacionada abaixo, é uma curiosa reação bastante usada em demonstrações, na qual duas soluções quase incolores são misturadas e, após um determinado tempo, a mistura adquire subitamente uma coloração azul intensa, devido à formação de um complexo do iodo molecular com amido adicionado como indicador.

Para determinar a velocidade da reação, monitorou-se a concentração de hidrogênio ao longo do tempo, obtendo-se os dados contidos no quadro que segue. Tempo (s) 0 120

Concentração (mol.L-1) 1,00 0,40

–

A) 0,10 mol. L min .

A respeito dessa reação, considere as seguintes afirmações. I - A coloração azul aparece quando o iodo molecular formado na primeira etapa acumula, pois não é mais consumido na segunda etapa da reação. II - O tempo necessário para o aparecimento da cor azul não depende da concentração de tiossulfato. III - Para que haja formação da coloração azul, é necessário que o tiossulfato esteja estequiometricamente em excesso. Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas II. C) Apenas I e II. D) Apenas II e III. E) I, II e III.

–1

I2 (aq) +2 S2O3

B) 0,20 mol. L min . C) 0,30 mol. L min . D) 0,40 mol.L min . E) 0,60 mol L min . 12. (UFRGS) A reação N2O4(g) → 2 NO2(g) é um processo que segue uma cinética de primeira ordem, e -3 -1

sua constante de velocidade a 25 °C é de 1,0 × 10 s . –1

Partindo-se de uma concentração inicial 2,00 mol L de N2O4, a taxa inicial de formação de NO2 será: -3

–1 -1

-3

–1 -1

-3

–1 -1

-3

–1 -1

-3

–1 -1

A) 1,0 × 10 mol. L s . B) 2,0 × 10 mol. L s . C) 4,0 × 10 mol. L s .

(aq) (aq)

→ I2 (aq) + 2 SO4

(aq)

+ S2O8

Com base nos dados apresentados, é correto afirmar que a velocidade média de formação da amônia será:

→2I

–

(aq)

+ S4O 6

(aq)

(lenta)

(aq)

(rápida)

GABARITO UNIDADE 1

D) 8,0 × 10 mol. L s . E) 16,0 × 10 mol. L s .

1. B 8. D

13. (UFRGS) Abaixo, está representado o perfil de energia ao longo do caminho da reação de isomerização do cis-but-2-eno para o trans-but-2-eno.

2. B 9. C

3. B 10. D

4. C 11. B

5. C 12. C

6. D 13. A

7. E 14. A

UNIDADE 2. EQUILÍBRIO QUÍMICO 1. (ENEM) Após seu desgaste completo, os pneus podem ser queimados para a geração de energia. Dentre os gases gerados na combustão completa da borracha vulcanizada, alguns são poluentes e provocam a chuva ácida. Para evitar que escapem para a atmosfera, esses gases podem ser borbulhados em uma solução aquosa contendo uma substância adequada. Considere as informações das substâncias listadas no quadro.

Considere as seguintes afirmações a respeito da velocidade dessa reação.

[64]

[Química II] Substância Fenol Piridina Metilamina Hidrogenofosfato de potássio Hidrogenosulfato de potássio

Equilíbrio em solução aquosa C6H5OH + H2O ↔ C6H5O- + H3O+ C5H5N + H2O ↔ C5H5NH+ + OH CH3NH2 + H2O ↔ CH3NH3+ + OH HPO4-2 + H2O ↔ H2PO4- + OH HSO4 + H2O ↔ SO4-2 + H3O+

Com base nos valores das constantes de equilíbrio das reações II, III e IV a 25oC, qual o valor numérico da constante de equilíbrio da reação I? A) 4,5×10-26 B) 5,0×10-5 C) 0,8×10-9 D) 0,2×105 E) 2,2×102

Valor da constante de equilíbrio 1,3 x 10-10 1,7 x 10-9 4,4 x 10-4

4. (ENEM) A tabela lista os valores de pH de algumas bebidas consumidas pela população.

2,8 x 10-2

Bebida Refrigerante Café Vinho Suco de limão Chá

3,1 x 10-2

Dentre as substâncias listadas no quadro, aquela capaz de remover com maior eficiência os gases poluentes é o (a): A) fenol. B) piridina. C) metilamina. D) hidrogenofosfato de potássio. E) hidrogenosulfato de potássio.

O esmalte dos dentes é constituído de hidroxiapatita (Ca5(PO4)3OH), um mineral que sofre desmineralização em meio ácido, de acordo com a equação química: Ca5(PO4)3 OH(s) ↔ 5 Ca+2 (aq) + 3 PO4 3- (aq) + OH- (aq)

2. (ENEM) Hipoxia ou mal das alturas consiste na diminuição de oxigênio (O2) no sangue arterial do organismo. Por essa razão, muitos atletas apresentam mal-estar (dores de cabeça, tontura, falta de ar, etc.) ao praticarem atividade física em altitudes elevadas. Nessas condições, ocorrerá uma diminuição na concentração de hemoglobina oxigenada (HbO2) em equilíbrio no sangue, conforme a relação: Hb(aq) + O2(aq)

pH 5,0 3,0 4,5 2,5 6,0

Das bebidas listadas na tabela, aquela com menor potencial de desmineralização dos dentes é o: A) chá. B) café. C) vinho. D) refrigerante. E) suco de limão.

HbO2(aq)

5. (ENEM) A formação de estalactites depende da reversibilidade de uma reação química. O carbonato de cálcio (CaCO3) é encontrado em depósitos subterrâneos na forma de pedra calcária. Quando um volume de água rica em CO2 dissolvido infiltra-se no calcário, o minério dissolve-se formando íons Ca2+ e HCO3- . Numa segunda etapa, a solução aquosa desses íons chega a uma caverna e ocorre a reação inversa, promovendo a liberação de CO2 e a deposição de CaCO3, de acordo com a equação apresentada.

Mal da montanha. Disponível em: www.feng.pucrs.br. Acesso em: 11 fev. 2015 (adaptado).

A alteração da concentração de hemoglobina oxigenada no sangue ocorre por causa do (a): A) elevação da pressão arterial. B) aumento da temperatura corporal. C) redução da temperatura do ambiente. D) queda da pressão parcial de oxigênio. E) diminuição da quantidade de hemácias

Ca2+(aq) + 2 HCO3 -(aq) ↔ CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l) ΔH = + 40,94 kJ/mol

3. (ENEM) Vários ácidos são utilizados em indústrias que descartam seus efluentes nos corpos d’água, como rios e lagos, podendo afetar o equilíbrio ambiental. Para neutralizar a acidez, o sal carbonato de cálcio pode ser adicionado ao efluente, em quantidades apropriadas, pois produz bicarbonato, que neutraliza a água. As equações envolvidas no processo são apresentadas:

KOTZ, J. C.; TREICHEL, P. L.; WEAVER, G. C. Química geral e reações químicas. São Paulo: Cengage Learning, 2010 (adaptado).

Considerando o equilíbrio que ocorre na segunda etapa, a formação de carbonato será favorecida pelo (a): A) diminuição da concentração de íons OH- no meio. B) aumento da pressão do ar no interior da caverna. C) diminuição da concentração de HCO3- no meio. D) aumento da temperatura no interior da caverna. E) aumento da concentração de CO2 dissolvido.

(I) CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l) Ca2+(aq) + 2 HCO3-(aq) + 2(II) HCO3 (aq) H (aq) + CO3 (aq) K1 = 3,0 × 10-11 2+ 2(III) CaCO3(s) Ca (aq) + CO3 (aq) K2 = 6,0 × 10-9 + (IV) CO2(g) + H2O(l) H (aq) + HCO3 (aq) k3 = 2,5 × 10-7

[65]

[Química II] 6. (ENEM) Os refrigerantes tem-se tornado cada vez mais o alvo de politicas públicas de saúde. Os de cola apresentam ácido fosfórico, substância prejudicial à fixação de cálcio, o mineral que é o principal componente da matriz dos dentes. A cárie e um processo dinâmico de desequilíbrio do processo de desmineralização dentária, perda de minerais em razão da acidez. Sabe-se que o principal componente do esmalte do dente e um sal denominado hidroxiapatita. O refrigerante, pela presença da sacarose, faz decrescer o pH do biofilme (placa bacteriana), provocando a desmineralização do esmalte dentário. Os mecanismos de defesa salivar levam de 20 a 30 minutos para normalizar o nível do pH, remineralizando o dente. A equação química seguinte representa esse processo:

8. (ENEM) Devido ao seu alto teor de sais, a água do mar é imprópria para o consumo humano e para a maioria dos usos da água doce. No entanto, para a indústria, a água do mar é de grande interesse, uma vez que os sais presentes podem servir de matériasprimas importantes para diversos processo. Nesse contexto, devido a sua simplicidade e ao seu baixo potencial de impacto ambiental, o método da precipitação fracionada tem sido utilizado para a obtenção dos sais presentes na água do mar. Tabela 1: Solubilidade em água de alguns compostos presentes na água do mar a 25 oC SOLUTO

FÓRMULA

Brometo de sódio Carbonato de cálcio Cloreto de sódio Cloreto de magnésio Sulfato de magnésio Sulfato de cálcio

GROISMAN, S. Impacto do refrigerante nos dentes é avaliado sem tirá-lo da dieta. Disponível em: http://www.isaude.net. Acesso em: 1 maio 2010 (adaptado).

NaBr CaCO3 NaCl MgCl2 MgSO4 CaSO4

SOLUBILIDADE g/kg de H2O 1,20 x 103 1,30 x 10-2 3,60 x 102 5,41 x 102 3,60 x 102 6,80 x 10-1

Pitombo, L.R.M.; Marcondes, M.E.R.; GEPEC. Grupo de pesquisa em Educação em Química. Química e Sobrevivência: Hidrosfera Fonte de Materiais. São Paulo: EDUSP,2005 (adaptado).

Considerando que uma pessoa consuma refrigerantes diariamente, poderá ocorrer um processo de desmineralização dentaria, devido ao aumento da concentração de: A) OH-, que reage com os íons Ca2+, deslocando o equilíbrio para a direita. B) H+, que reage com as hidroxilas OH-, deslocando o equilíbrio para a direita. C) OH-, que reage com os íons Ca2+, deslocando o equilíbrio para a esquerda. D) H+, que reage com as hidroxilas OH-, deslocando o equilíbrio para a esquerda. E) Ca2+, que reage com as hidroxilas OH-, deslocando o equilíbrio para a esquerda.

Suponha que uma indústria objetiva separar determinados sais de uma amostra de água do mar a 25 °C, por meio da precipitação fracionada. Se essa amostra contiver somente os sais destacados na tabela, A seguinte ordem de precipitação será verificada: A) Carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio, cloreto de magnésio e, por último, brometo de sódio. B) Brometo de sódio, cloreto de magnésio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio, sulfato de cálcio e, por último, carbonato de cálcio. C) Cloreto de magnésio, sulfato de magnésio e cloreto de sódio, sulfato de cálcio, carbonato de cálcio e, por último, brometo de sódio. D) Brometo de sódio, carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio e, por último, cloreto de magnésio. E) Cloreto de sódio, sulfato de magnésio, carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, cloreto de magnésio e, por último, brometo de sódio.

7. (ENEM) Às vezes, ao abrir um refrigerante, percebese que uma parte do produto vaza rapidamente pela extremidade do recipiente. A explicação para esse fato está relacionada à perturbação do equilíbrio químico existentes entre alguns dos ingredientes do produto, de acordo com a equação: CO2(g) + H2O(l) ↔ H2CO3(aq). A alteração do equilíbrio anterior, relacionada ao vazamento do refrigerante nas condições descritas, tem como consequência a: A) liberação de CO2 para o ambiente. B) elevação da temperatura do recipiente. C) elevação da pressão interna no recipiente. D) elevação da concentração de CO2 no líquido. E) formação de uma quantidade significativa de H2O.

9. (UFRGS) Considere os dados termodinâmicos da reação abaixo, na tabela a seguir. CO(g) + NO2(g) ↔ CO2(g) + NO(g) Substância ∆H1 (KJ.mol-1)

CO -110,5

CO2 33,2

NO -393,5

NO2 90,3

Com base nesses dados, considere as seguintes afirmações sobre o deslocamento do equilíbrio químico dessa reação.

[66]

[Química II] I - O aumento da temperatura desloca no sentido dos produtos. II - O aumento da pressão desloca no sentido dos produtos. III - A adição de CO2 desloca no sentido dos reagentes. Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas II. C) Apenas III. D) Apenas I e II. E) I, II e III.

12. (UFRGS) O equilíbrio de solubilidade do cloreto de prata é expresso pela reação AgCl(s)  Ag+(aq) + Cl–(aq), cuja constante de equilíbrio tem o valor 1,7 x 10 –10. Sobre esse equilíbrio, é correto afirmar que: A) uma solução em que [Ag+] = [Cl–] = 1,0.x.10.–5 mol.L–1 será uma solução supersaturada. B) a adição de cloreto de prata sólido a uma solução saturada de AgCl irá aumentar a concentração de cátions prata. C) a adição de cloreto de sódio a uma solução saturada de AgCl irá diminuir a concentração de cátions prata. D) a adição de nitrato de prata a uma solução supersaturada de AgCl irá diminuir a quantidade de AgCl precipitado. E) a mistura de um dado volume de uma solução em que [Ag+] = 1,0 x 10 –6 mol.L–1, com um volume igual de uma solução em que [Cl–].=.1,0.x 10.–6 mol.L–1, irá produzir precipitação de AgCl.

10. (UFRGS) O sulfato de cálcio CaSO4 possui produto de solubilidade igual a 9 x 10-6. Se uma quantidade suficientemente grande de sulfato de cálcio for adicionada a um recipiente contendo 1 litro de água, qual será, ao se atingir o equilíbrio, a concentração, em mol. L-1, esperada de Ca2+ em solução aquosa? A) 9,0 x 10-6. B) 4,5 x 10-6. C) 3,0 x 10-6. D) 1,5 x 10-3. E) 3,0 x 10-3.

13. (UFRGS) Recentemente, cientistas conseguiram desenvolver um novo polímero que, quando cortado ao meio, pode regenerar-se. Esse material foi chamado de Terminator, em alusão ao T-1000 do filme Exterminador do Futuro 2, que era feito de uma liga metálica que se autorreparava. No polímero Terminator, a união das cadeias poliméricas é feita por dissulfetos aromáticos. Esses dissulfetos sofrem uma reação de metátese reversível à temperatura ambiente e sem a necessidade de catalisador. A autorreparação acontece quando a reação de metátese ocorre entre duas unidades que foram cortadas.

11. (UFRGS) serve a figura abaixo, sobre o perfil de energia de uma reação em fase gasosa.

Considere as seguintes afirmações a respeito dessa reação. I- A posição de equilíbrio é deslocada a favor dos produtos, sob aumento de temperatura. II- A posição de equilíbrio é deslocada a favor dos reagentes, sob aumento de pressão. III- A velocidade da reação inversa aumenta com a temperatura.

Considere as afirmações abaixo, sobre essa reação. I - A reação de metátese nunca chega ao equilíbrio porque é reversível. II - A adição de catalisador leva a uma alteração no valor da constante do equilíbrio. III- A quantidade de material autorregenerado permanece inalterada em função do tempo, quando atingir o estado de equilíbrio. Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas II. C) Apenas III. D) Apenas I e III. E) I, II e III.

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

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[Química II] 14. (UFRGS) Abaixo estão mostradas duas reações em fase gasosa, com suas respectivas constantes de equilíbrio. CO(g) + H2O(g) ↔ CO2(g) + H2(g) CH4(g) + H2O(g) ↔ CO(g) + 3 H2(g)

2. (ENEM) Alguns profissionais burlam a fiscalização quando adicionam quantidades controladas de solução aquosa de hidróxido de sódio a tambores de leite de validade vencida. Assim que o teor de acidez, em termos de ácido lático, encontram-se na faixa permitida pela legislação, o leite adulterado passa a ser comercializado. A reação entre o hidróxido de sódio e o ácido lático pode ser representada pela equação química:

K = 0,23 K = 0,20

Pode-se concluir que, nessas mesmas condições, a constante de equilíbrio para a reação: CH4(g) + 2 H2O(g) ↔ CO2(g) + 4 H2(g) é de:

CH3CH(OH)COOH(aq) + NaOH(aq)  CH3CH(OH)COONa(aq) + H2O(l)

A) 0,030. B) 0,046. C) 0,230. D) 0,430. E) 1,150.

A consequência dessa adulteração é o (a): A) aumento do pH do leite. B) diluição significativa do leite. C) precipitação do lactato de sódio. D) diminuição da concentração de sais. E) aumento da concentração dos íons H+.

GABARITO UNIDADE 2 1. D 8. A

2. D 9. C

3. B 10. E

4. D 11. E

5. D 12. C

6. B 13. C

7. A 14. B

3. (ENEM) Cinco indústrias de ramos diferentes foram instaladas ao longo do curso de um rio. O descarte dos efluentes dessas indústrias acarreta impacto na qualidade de suas águas. O pH foi determinado em diferentes pontos desse rio, a 25 °C, e os resultados são apresentados no quadro.

UNIDADE 3. EQUILÍBRIO IÔNICO 1. (ENEM) Diversos produtos naturais podem ser obtidos de plantas por processo de extração. O lapachol é da classe das naftoquinonas. Sua estrutura apresenta uma hidroxila enólica (pKa = 6,0) que permite que esse composto seja isolado da serragem dos ipês por extração com solução adequada seguida de filtração simples. Considere que pKa = - log Ka, em que Ka é a constante ácida da reação de ionização do lapachol.

Pontos de coleta Antes da primeira indústria Entre a primeira e a segunda indústria Entre a segunda e a terceira indústria Entre a terceira e a quarta indústria Entre a quarta e a quinta indústria Após a quinta indústria

Valor do pH 5,5 5,5 7,5 7,0 7,0 6,5

A indústria que descarta características básicas é a: A) primeira. B) segunda. C) terceira. D) quarta. E) quinta.

efluente

com

4. (ENEM) Um pesquisador percebe que o rótulo de um dos vidros em que guarda um concentrado de enzimas digestivas está ilegível. Ele não sabe qual enzima o vidro contém, mas desconfia que seja uma protease gástrica, que age no estômago digerindo proteínas. Sabendo que a digestão no estômago é ácida e no intestino é básica, ele monta cinco tubos de ensaio com alimentos diferentes, adiciona o concentrado de enzimas em soluções com pH determinado e aguarda para ver se a enzima age em algum deles. O tubo de ensaio em que a enzima deve agir para indicar que a hipótese do pesquisador está correta é aquele que contém: A) cubo de batata em solução com pH = 9. B) pedaço de carne em solução com pH = 5. C) clara de ovo cozida em solução com pH = 9. D) porção de macarrão em solução com pH = 5. E) bolinha de manteiga em solução com pH = 9.

Lapachol COSTA, P. R. R. et al. Ácidos e bases em química orgânica. Porto Alegre: Bookman, 2005 (adaptado).

Qual solução deve ser usada para extração do lapachol de serragem do ipê com maior eficiência? A) Solução de Na2CO3 para formar um sal de lapachol. B) Solução-tampão ácido acético/acetato de sódio (pH = 4,5). C) Solução de NaCl a fim de aumentar a força iônica do meio. D) Solução de Na2SO4 para formar um par iônico com lapachol. E) Solução de HCl a fim de extraí-lo por meio de reação ácido-base.

[68]

[Química II] 5. (ENEM) Uma das etapas do tratamento da água é a desinfecção, sendo a cloração o método mais empregado. Esse método consiste na dissolução do gás cloro numa solução sob pressão e sua aplicação na água a ser desinfetada. As equações das reações químicas envolvidas são:

7. (ENEM) Uma dona de casa acidentalmente deixou cair na geladeira à água proveniente do degelo de um peixe, o que deixou um cheiro forte e desagradável dentro do eletrodoméstico. Sabe-se que o odor característico de peixe se deve às aminas e que esses compostos se comportam como bases. Na tabela são listadas as concentrações hidrogeniônicas de alguns materiais encontrados na cozinha, que a dona de casa pensa em utilizar na limpeza da geladeira.

Cl2(g) + 2 H2O(l) ↔ HClO(aq) + H3O+(aq) + Cl− (aq) HClO(aq) + H2O(l) ↔ H3O+(aq) + ClO−(aq) pKa = − log Ka = 7,53

A ação desinfetante é controlada pelo ácido hipocloroso, que possui um potencial de desinfecção cerca de 80 vezes superior ao ânion hipoclorito. O pH do meio é importante, porque influência na extensão com que o ácido hipocloroso se ioniza. Para que a desinfecção seja mais efetiva, o pH da água a ser tratada deve estar mais próximo de: A) 0. B) 5. C) 7. D) 9. E) 14.

Material Suco de limão Leite Vinagre Álcool Sabão Carbonato de sódio/ barrilha

Concentração de H3O+ (mol/L) 10-2 10-6 10-3 10-8 10-12 10-12

Dentre os materiais listados, quais são apropriados para amenizar esse odor? A) Álcool ou sabão. B) Suco de limão ou álcool. C) Suco de limão ou vinagre. D) Suco de limão, leite ou sabão. E) Sabão ou carbonato de sódio/barrilha.

6. (ENEM) À medida que se expira sobre uma solução de azul de bromotimol e hidróxido de sódio (NaOH), sua coloração azul característica vai se alterando. O azul de bromotimol é um indicador ácido-base que adquire cor azul em pH básico, verde em pH neutro e amarela em pH ácido. O gás carbônico (CO2) expirado reage com a água presente na solução (H2O), produzindo ácido carbônico (H2CO3). Este pode reagir com o NaOH da solução inicial, produzindo bicarbonato de sódio (NaHCO3):

8. (ENEM) O pH do solo pode variar em faixa significativa devido a várias causas. Por exemplo, o solo de áreas com chuvas escassas, mas com concentrações elevadas do sal solúvel carbonato de sódio (Na2CO3), torna-se básico devido à reação de hidrólise do íon carbonato, segundo o equilíbrio:

CO2 + H2O → H2CO3 H2CO3 + NaOH → NaHCO3 + H20 ARROIO, A. et al. Química Nova na Escola, São Paulo, v. 29, 2006.

CO3-2(aq) + H2O(l) ↔ HCO3-(aq) + OH-(aq)

O que a pessoa irá observar à medida que expira no recipiente contendo essa solução? A) A solução mudará de cor, de azul para verde, e, em seguida, de verde para amarelo. Com o acréscimo de ácido carbônico, o pH da solução irá reduzir até tornarse neutro. Em seguida, um excesso de ácido carbônico tornará o pH da solução ácido. B) A solução somente terá sua cor alterada de azul para amarelo, pois será formado um excesso de ácido carbônico no recipiente, o que reduzirá bruscamente o pH da solução. C) A cor da solução não será alterada com o acréscimo de ácido carbônico. Isso porque o meio é inicialmente neutro e a presença de ácido carbônico não produzirá nenhuma mudança no pH da solução. D) A solução mudará de azul para verde e, em seguida, de verde para azul. Isso ocorrerá em função da neutralização de um meio inicialmente básico acompanhado de um aumento de pH na solução, à medida que ácido carbônico é adicionado ao meio. E) A cor da solução alterará de azul para amarelo e, em seguida, de amarelo para verde. Esse comportamento é justificado pelo fato de o ácido carbônico reduzir bruscamente o pH da solução e depois ser neutralizado pelo restante de NaOH presente no meio.

Esses tipos de solos são alcalinos demais para fins agrícolas e devem ser remediados pela utilização de aditivos químicos. BAIRD, C. Química ambiental São Paulo: Artmed, 1995 (adaptado).

Suponha que, para remediar uma amostra desse tipo de solo, um técnico tenha utilizado como aditivo a cal virgem (CaO). Nesse caso, a remediação: A) foi realizada, pois o caráter básico da cal virgem promove o deslocamento do equilíbrio descrito para a direita, em decorrência da elevação de pH do meio. B) foi realizada, pois o caráter ácido da cal virgem promove o deslocamento do equilíbrio descrito para a esquerda, em decorrência da redução de pH do meio. C) não foi realizada, pois o caráter ácido da cal virgem promove o deslocamento do equilíbrio descrito para a direita, em decorrência da redução de pH do meio. D) não foi realizada, pois o caráter básico da cal virgem promove o deslocamento do equilíbrio descrito para a esquerda, em decorrência da elevação de pH do meio. E) não foi realizada, pois o caráter neutro da cal virgem promove o deslocamento do equilíbrio descrito para a esquerda, em decorrência da manutenção de pH do meio.

[69]

[Química II] 9. (ENEM) O rótulo de uma garrafa de água mineral natural contém as seguintes informações: Características físico-química

Valor

pH a 25 0C

7,54

Condutividade elétrica a 25 0C

151 (µS/cm)

Resíduo da evaporação a 180 0C

126,71 (mg/L)

Composição química Bicarbonato Cálcio Sódio Magnésio Carbonatos Sulfatos Potássio Fosfatos Fluoretos

11. (UFRGS) Considere as seguintes afirmações sobre o comportamento de ácidos em solução aquosa. I - O grau de ionização de um ácido fraco, como o ácido acético, aumenta com o aumento da diluição. II - A maior concentração de um ácido forte acarreta maior grau de ionização e maior constante de ionização. III- A segunda constante de ionização de um ácido poliprótico é sempre menor que a primeira constante. Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas II. C) Apenas III. D) Apenas I e III. E) I, II e III.

mg/L 93,84 15,13 14,24 3,62 2,09 2,30 1,24 0,20 0,20

As informações químicas presentes no rótulo de vários produtos permitem classificar o produto de várias formas de acordo com seu gosto, seu cheiro, sua aparência, sua função, entre outras. As informações da tabela permitem concluir que essa água é: A) gasosa. B) insípida. C) levemente azeda. D) um pouco alcalina. E) radioativa na fonte.

12. (UFRGS) A tabela abaixo relaciona as constantes de acidez de alguns ácidos fracos. ÁCIDO HCN HCOOH CH3COOH

CONSTANTE 4,9 × 10-10 1,8 × 10-4 1,8 × 10-5

A respeito das soluções aquosas dos sais sódicos dos ácidos fracos, sob condições de concentrações idênticas, pode-se afirmar que a ordem crescente de pH é: A) cianeto < formiato < acetato. B) cianeto < acetato < formiato. C) formiato < acetato < cianeto. D) formiato < cianeto < acetato. E) acetato < formiato < cianeto.

10. (ENEM) Sabões são sais de ácidos carboxílicos de cadeia longa utilizados com a finalidade de facilitar, durante processos de lavagem, a remoção de substâncias de baixa solubilidade em água, por exemplo, óleos e gorduras. A figura a seguir representa a estrutura de uma molécula de sabão.

13. (UFRGS) A água mineral com gás pode ser fabricada pela introdução de gás carbônico na água, sob pressão de aproximadamente 4 atm. Sobre esse processo, considere as afirmações abaixo. I - Quando o gás carbônico é introduzido na água mineral, provoca a diminuição na basicidade do sistema. II - Quando a garrafa é aberta, parte do gás carbônico se perde e o pH da água mineral fica mais baixo. III - Como o gás carbônico é introduzido na forma gasosa, não ocorre interferência na acidez da água mineral. Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas III. C) Apenas I e II. D) Apenas II e III. E) I, II e III.

Sal de ácido carboxílico Em solução, os ânions do sabão podem hidrolisar a água e, desse modo, formar o ácido carboxílico correspondente. Por exemplo, para o estearato de sódio, é estabelecido o seguinte equilíbrio: CH3(CH2)16COO- + H2O ↔ CH3(CH2)16COOH + OHUma vez que o ácido carboxílico formado é pouco solúvel em água e menos eficiente na remoção de gorduras, o pH do meio deve ser controlado de maneira a evitar que o equilíbrio acima seja deslocado para a direita. Com base nas informações do texto, é correto concluir que os sabões atuam de maneira: A) mais eficiente em pH básico. B) mais eficiente em pH ácido. C) mais eficiente em pH neutro. D) eficiente em qualquer faixa de pH. E) mais eficiente em pH ácido ou neutro.

14. (UFRGS) Para obter um bom azeite, são necessárias azeitonas de qualidade provenientes de um olival bem tratado. Portugal destaca-se por produzir excelentes azeitonas cujos olivais são plantados em um solo com valores de pH próximos de 8,0. Atualmente empresários gaúchos têm investido no plantio de oliveiras.

[70]

[Química II] No Rio Grande do Sul, onde o pH do solo varia entre 4,0 a 5,0, estudos indicaram à necessidade de elevar o pH do solo à no mínimo 6,5, a fim de viabilizar o plantio das oliveiras com boa produtividade. Sobre esses dados, são feitas as seguintes afirmações. I - A concentração de OH- em um solo português com pH = 8 é na ordem de 10-6 mol.L-1. II - O solo português é mais ácido que o solo gaúcho. III- A correção do solo gaúcho pode ser feita através da adição de calcário, a fim de obter um solo com pH=6,5. Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas II. C) Apenas I e III. D) Apenas II e III. E) I, II e III.

A etapa de obtenção do alumínio ocorre no: A) ânodo, com formação de gás carbônico. B) cátodo, com redução do carvão na caixa de aço. C) cátodo, com oxidação do alumínio na caixa de aço. D) ânodo, com depósito de alumínio nas barras de grafita. E) cátodo, com fluxo de elétrons das barras de grafita para a caixa de aço. 3. (ENEM) A invenção do LED azul, que permite a geração de outras cores para compor a luz branca, permitiu a construção de lâmpadas energeticamente mais eficientes e mais duráveis do que as incandescentes e fluorescentes. Em um experimento de laboratório, pretende-se associar duas pilhas em série para acender um LED azul que requer 3,6 volts para o seu funcionamento. Considere as semirreações de redução e seus respectivos potenciais mostrados no quadro.

GABARITO UNIDADE 3 1. A 8. D

2. A 9. D

3. C 10. A

4. B 11. D

5. B 12. C

6. A 13. A

7. C 14. C

UNIDADE 4. PILHAS E ELETRÓLISE

Semirreação de redução Ce+4(aq) + e-  Ce3+ (aq)

E (V) + 1,61

Cr2O72-(aq) + 14 H+ (aq) + 6 e-  2 Cr3+ (aq) + 7 H2O(l)

+ 1,33

Ni (aq) + 2 e  Ni(s) Zn2+(aq) + 2 e-  Zn(s)

- 0,25 - 0,76

1. (ENEM) A eletrólise é um processo não espontâneo de grande importância para a indústria química. Umas de suas aplicações é a obtenção do gás cloro e do hidróxido de sódio, a partir de uma solução aquosa de cloreto de sódio. Nesse procedimento, utiliza-se uma célula eletroquímica, como ilustrado.

Qual associação em série de pilhas fornece diferença de potencial, nas condições-padrão, suficiente para acender o LED azul?

SHREVE, R. N.; BRINK Jr., J. A. Indústrias de processos químicos. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1997 (adaptado).

No processo eletrolítico secundário obtido é o: A) vapor de água. B) oxigênio molecular. C) hipoclorito de sódio. D) hidrogênio molecular. E) cloreto de hidrogênio.

ilustrado,

produto

2. (ENEM) A obtenção do alumínio dá-se a partir da bauxita (Al2O3. 3 H2O), que é purificada e eletrolisada numa temperatura de 1 000 °C. Na célula eletrolítica, o ânodo é formado por barras de grafita ou de carvão, que são consumidas no processo de eletrólise, com formação de gás carbônico, e o cátodo é uma caixa de aço coberta de grafita.

[71]

[Química II] Esse sólido é aquecido até a obtenção de um pó branco, isento de água e constituído unicamente por alumina. Finalmente, esse pó é aquecido até sua fusão e submetido a uma eletrólise, cujos produtos são o metal puro fundido (Al) e o gás carbônico (CO2).

SILVA FILHO, E. B.; ALVES, M. C. M.; DA MOTTA, M. Lama vermelhada indústria de beneficiamento de alumina: produção, características, disposição e aplicações alternativas. Revista Matéria, n. 2, 2007.

Nesse processo, as funções das etapas A e B são, respectivamente: A) oxidar a alumina e outras substâncias e reduzir seletivamente a alumina. B) solubilizar a alumina e outras substâncias e induzir a precipitação da alumina. C) solidificar as impurezas alcalinas e deslocar o equilíbrio no sentido da alumina. D) neutralizar o solo ácido do minério e catalisar a reação de produção da alumina. E) romper as ligações químicas da alumina e diminuir o calor de formação do alumínio.

4. (ENEM) TEXTO I Biocélulas combustíveis são uma alternativa tecnológica para substituição das baterias convencionais. Em uma biocélula microbiológica, bactérias catalisam reações de oxidação de substratos orgânicos. Liberam elétrons produzidos na respiração celular para um eletrodo, onde fluem por um circuito externo até o cátodo do sistema, produzindo corrente elétrica. Uma reação típica que ocorre em biomoléculas microbiológicas utiliza o acetato como substrato.

6. (ENEM) A calda bordalesa é uma alternativa empregada no combate a doenças que afetam folhas de plantas. Sua produção consiste na mistura de uma solução aquosa de sulfato de cobre (II), CuSO4, com óxido de cálcio, CaO, e sua aplicação só deve ser realizada se estiver levemente básica. A avaliação rudimentar da basicidade dessa solução é realizada pela adição de três gotas sobre uma faca de ferro limpa. Após três minutos, caso surja uma mancha avermelhada no local da aplicação, afirma-se que a calda bordalesa ainda não está com a basicidade necessária. O quadro apresenta os valores de potenciais padrão de redução (E0) para algumas semirreações de redução.

AQUINO NETO, S. Preparação e caracterização de bioanodos para biocélula a combustível etanol/O2. Disponível em: www.teses.usp.br. Acesso em: 23 jun. 2015 (adaptado).

TEXTO II Em sistemas bioeletroquímicos, os potenciais padrão (E°’) apresentam valores característicos. Para as biocélulas de acetato, considere as seguintes semirreações de redução e seus respectivos potenciais: 2 CO2 + 7 H+ + 8 e-  CH3COO- + 2 H2O O2 + 4 H+ + 4 e-  2 H2O

Semirreação de redução Ca2+ + 2 e-  Ca Fe3+ + 3 e-  Fe Cu2+ + 2 e-  Cu Cu+ + e-  Cu Fe3+ + 3e-  Fe +2

E°’ = - 0,3 V E°’ = 0,8 V

SCOTT, K.; YU, E. H. Microbial electrochemical and fuel cells: fundamentals and applications. Woodhe ad Publishing Series in Energy, n. 88, 2016 (adaptado).

E° (V) - 2,87 - 0,04 + 0,34 + 0,52 + 0,77

MOTTA, I. S. Calda bordalesa: utilidades e preparo. Dourados: Embrapa, 2008 (adaptado).

Nessas condições, qual é o número mínimo de biocélulas de acetato, ligadas em série, necessárias para se obter uma diferença de potencial de 4,4 V: A) 3 B) 4 C) 6 D) 9 E) 15

A equação química que representa a reação de formação da mancha avermelhada é: A) Ca2+(aq) + 2 Cu+ (aq)  Ca(s) + 2 Cu2+ (aq). B) Ca2+(aq) + 2 Fe2+(aq)  Ca(s) + 2 Fe3+(aq). C) Cu2+ (aq) + 2 Fe2+(aq)  Cu(s) + 2 Fe3+(aq). D) 3 Ca2+(aq) + 2 Fe(s) 3 Ca(s) + 2 Fe3+(aq). E) 3 Cu2+(aq) + 2 Fe(s) 3 Cu(s) + 2 Fe3+(aq).

5. (ENEM) A bauxita é o minério utilizado na fabricação do alumínio, a qual apresenta Al2O3 (alumina) em sua composição. Após o trituramento e lavagem para reduzir o teor de impurezas, o minério é misturado a uma solução aquosa de NaOH (etapa A). A parte sólida dessa mistura é rejeitada e a solução resultante recebe pequenos cristais de alumina, de onde sedimenta um sólido (etapa B).

[72]

[Química II] 7. (ENEM) O alumínio é um metal bastante versátil, pois, a partir dele, podem-se confeccionar materiais amplamente utilizados pela sociedade. A obtenção ocorre pela eletrólise da bauxita, que é purificada e dissolvida em criolita fundida (Na3AlF6) e eletrolisada a cerca de 1 000 °C. Há liberação do gás dióxido de carbono (CO2), formado a partir da reação de um dos produtos da eletrólise com o material presente nos eletrodos. O ânodo formado por barras de grafita submergidas na mistura fundida. O cátodo é uma cabeça de ferro coberta de grafita. A reação global do processo é: 2 Al2O3(l) + 3 C (s)  4 Al (l) + 3 CO2 (g)

9. (ENEM) Se dermos uma mordida em um pedaço de papel alumínio colocado em cima de uma obturação de amálgama (combinação do mercúrio metálico com metais e/ou ligas metálicas), sentiremos uma dor causada por uma corrente que pode chegar até 30 μA. SILVA, R. R. et al. Química Nova na Escola, São Paulo, n. 13, maio 2001 (adaptado).

O contato dos materiais metálicos citados produz: A) uma pilha, cujo fluxo de elétrons é espontâneo. B) uma eletrólise, cujo fluxo de elétrons não é espontâneo. C) uma solução eletrolítica, cujo fluxo de elétrons é espontâneo. D) um sistema galvânico, cujo fluxo de elétrons não é espontâneo. E) um sistema eletrolítico, cujo fluxo de elétrons não é espontâneo.

Na etapa de obtenção do alumínio líquido, as reações que ocorrem no cátodo e ânodo são: A)

cátodo ânodo

Al+3 + 3 e-  Al 2 O2-  O2 + 4 eC + O2  CO2

cátodo

2 O2-  O2 + 4 eC + O2  CO2 Al+3 + 3 e-  Al

B) ânodo cátodo C) ânodo cátodo D) ânodo

cátodo ânodo

10. (ENEM) O Instituto Luiz Coimbra (UFRJ) lançou o primeiro ônibus urbano movido a hidrogênio do Hemisfério Sul, com tecnologia inteiramente nacional. Sua tração provém de três fontes de energia, sendo uma delas a pilha de combustível, na qual o hidrogênio, gerado por um processo eletroquímico, reage com o oxigênio do ar, formando água. FRAGA, I. Disponível em: http://cienciahoje.uol.com.br. Acesso em: 20 jul. 2010 (adaptado).

Al+3 + 3 e-  Al 2 O2-  O2 + 4 eC + O2  CO2

A transformação de energia que ocorre na pilha de combustível responsável pelo movimento do ônibus decorre da energia cinética oriunda do (a): A) calor absorvido na produção de água. B) expansão gasosa causada pela produção de água. C) calor liberado pela reação entre o hidrogênio e o oxigênio. D) contração gasosa causada pela reação entre o hidrogênio e o oxigênio. E) eletricidade gerada pela reação de oxirredução do hidrogênio com o oxigênio.

Al+3 + 3 e-  Al C + O2  CO2 2 O2-  O2 + 4 e2 O2-  O2 + 4 eAl+3 + 3 e-  Al C + O2  CO2

11. (ENEM) O boato de que os lacres das latas de alumínio teriam um alto valor comercial levou muitas pessoas a juntarem esse material na expectativa de ganhar dinheiro com sua venda. As empresas fabricantes de alumínio esclarecem que isso não passa de uma “lenda urbana”, pois ao retirar o anel da lata, dificulta-se a reciclagem do alumínio. Como a liga do qual é feito o anel contém alto teor de magnésio, se ele não estiver junto com a lata, fica mais fácil ocorrer à oxidação do alumínio no forno. A tabela apresenta as semirreações e os valores de potencial padrão de redução de alguns metais:

8. (ENEM) A revelação das chapas de raios X gera uma solução que contém íons prata na forma de Ag(S2O3)23-. Para evitar a descarga desse material no ambiente, a recuperação de prata metálica pode ser feita tratando eletroquimicamente essa solução com uma espécie adequada. O quadro apresenta semirreações de redução de alguns íons metálicos. Semirreação de redução Ag(S2O3)2-3(aq) + eAg(s) + 2 S2O3-2(aq) Cu+2(aq) + 2 eCu(s) Pt+2(aq) + 2 ePt(s) Al+3(aq) + 3 eAl(s) Sn+2(aq) + 2 eSn(s) Zn+2(aq) + 2 eZn(s)

E0 (v) + 0,02 + 0,34 + 1,20 - 1,66 - 0,14 - 0,76

Semirreação Li+ + e– → Li K+ + e– → K Mg2+ + 2 e– → Mg Al3+ + 3 e– → Al Zn2+ + 2 e– → Zn Cu2+ + 2 e– → Cu

BENDASSOLLI,J.A.et.al. Procedimentos para a recuperação de Ag de resíduos líquidos e Sólidos. Química Nova. V.26.n.4.2003 (adaptado)

Das espécies apresentadas, a adequada para essa recuperação é: A) Cu(s) B) Pt (s) C) Al +3(aq) D) Sn(s) E) Zn+2(aq)

Potencial Padrão de Redução (V) –3,05 –2,93 –2,36 –1,66 –0,76 +0,34 Disponível em: www.sucatas.com . Acesso em: 28 fev. 2012 (adaptado).

[73]

[Química II] Com base no texto e na tabela, que metais poderiam entrar na composição do anel das latas com a mesma função do magnésio, ou seja, proteger o alumínio da oxidação nos fornos e não deixar diminuir o rendimento da sua reciclagem? A) Somente o lítio, pois ele possui o menor potencial de redução. B) Somente o cobre, pois ele possui o maior potencial de redução. C) Somente o potássio, pois ele possui potencial de redução mais próximo do magnésio. D) Somente o cobre e o zinco, pois eles sofrem oxidação mais facilmente que o alumínio. E) Somente o lítio e o potássio, pois seus potenciais de redução são menores do que o do alumínio.

Com base no texto e na figura, a produção de energia elétrica por meio da célula a combustível hidrogênio/oxigênio diferencia-se dos processos convencionais por quê: A) transforma energia química em energia elétrica, sem causar danos ao meio ambiente, porque o principal subproduto formado é a água. B) converte energia química contida nas moléculas dos componentes em energia térmica, sem que ocorra a produção de gases poluentes nocivos ao meio ambiente. C) transforma energia química em energia elétrica, porém emite gases poluentes da mesma forma que a produção de energia a partir dos combustíveis fósseis. D) converte energia elétrica proveniente dos combustíveis fósseis em energia química, retendo os gases poluentes produzidos no processo sem alterar a qualidade do meio ambiente. E) converte a energia potencial acumulada nas moléculas de água contidas no sistema em energia química, sem que ocorra a produção de gases poluentes ao meio ambiente.

12. (ENEM) A eletrólise é muito empregada na indústria com o objetivo de reaproveitar parte dos metais sucateados. O cobre, por exemplo, é um dos metais com maior rendimento no processo de eletrólise, com uma recuperação de aproximadamente 99,9%. Por ser um metal de alto valor comercial e de múltiplas aplicações, sua recuperação torna-se viável economicamente. Suponha que, em um processo de recuperação de cobre puro, tenha-se eletrolisado uma solução de sulfato de cobre (II) (CuSO4) durante 3 h, empregandose uma corrente elétrica de intensidade igual a 10 A. A massa de cobre puro recuperada é de aproximadamente: Dados: Constante de Faraday F = 96500 C/mol; Massa molar em g/mol: Cu = 63,5. A) 0,02 g. B) 0,04 g. C) 2,40 g. D) 35,5 g. E) 71,0 g.

14. (ENEM) Iniciativas do poder público para prevenir o uso de bebidas alcoólicas por motoristas, causa de muitos acidentes nas estradas do país, trouxeram à ordem do dia, não sem suscitar polêmica, o instrumento popularmente conhecido como bafômetro. Do ponto de vista de detecção e medição, os instrumentos normalmente usados pelas polícias rodoviárias do Brasil e de outros países utilizam o ar que os “suspeitos” sopram para dentro do aparelho, através de um tubo descartável, para promover a oxidação do etanol a etanal. O método baseia-se no princípio da pilha de combustível: o etanol é oxidado em meio ácido sobre um disco plástico poroso coberto com pó de platina (catalisador) e umedecido com ácido sulfúrico, sendo um eletrodo conectado a cada lado desse disco poroso. A corrente elétrica produzida, proporcional à concentração de álcool no ar expirado dos pulmões da pessoa testada, é lida numa escala que é proporcional ao teor de álcool no sangue. O esquema de funcionamento desse detector de etanol pode ser visto na figura.

13. (ENEM) O crescimento da produção de energia elétrica ao longo do tempo tem influenciado decisivamente o progresso da humanidade, mas também tem criado uma série de preocupações: o prejuízo ao meio ambiente. Nos próximos anos, uma nova tecnologia de geração de energia elétrica deverá ganhar espaço: as células a combustível hidrogênio/oxigênio.

As reações eletroquímicas envolvidas no processo são: ELETRODO A: CH3CH2OH (g) → CH3CHO (g) + 2 H+ (aq) + 2 eELETRODO B: ½ O2 (g) + 2 H+ (aq) + 2 e- → H2O (l)

VILLULLAS,H.M.; TICIANELLI,E.A;GONZÁLEZ,E.R. 0 Química Nova Na Escola N 15, maio 2002.

BRAATHEN, P. C. Hálito culpado: o princípio químico do bafômetro. Química nova na escola. São Paulo, nº 5, maio 1997 (adaptado).

[74]

[Química II]

UNIDADE 5. RADIOATIVIDADE

No estudo das pilhas, empregam-se códigos e nomenclaturas próprias da Química, visando caracterizar os materiais, as reações e os processos envolvidos. Nesse contexto, a pilha que compõe o bafômetro apresenta o: A) eletrodo A como cátodo. B) etanol como agente oxidante. C) eletrodo B como polo positivo. D) gás oxigênio como agente redutor. E) fluxo de elétrons do eletrodo B para o eletrodo A.

1. (ENEM) A técnica do carbono-14 permite a datação de fósseis pela medição dos valores de emissão beta desse isótopo presente no fóssil Para um ser em vida, o máximo são 15 emissões beta/(min.g). Após a morte, a quantidade de 14C se reduz pela metade a cada 5 730 anos. A prova do carbono 14. Disponível em: http://noticias.terra.com.br. Acesso em: 9 nov. 2013 (adaptado).

Considere que um fragmento fóssil de massa igual a 30 g foi encontrado em um sítio arqueológico, e a medição de radiação de radiação apresentou 6750 emissões beta por hora. A idade desse fóssil, em anos, é: A) 450. B) 1 433. C) 11 460. D) 17 190. E) 27 000.

15. (ENEM) Para que apresente condutividade elétrica adequada a muitas aplicações, o cobre bruto obtido por métodos térmicos é purificado eletroliticamente. Nesse processo, o cobre bruto impuro constitui o ânodo da célula, que está imerso em uma solução de CuSO4. Á medida que o cobre impuro é oxidado no ânodo, íons Cu+2 da solução são depositados na forma na forma pura no cátodo. Quanto ás impurezas metálicas, algumas são oxidadas, passando à solução, enquanto outras simplesmente se desprendem do ânodo e se sedimentam abaixo dele. As impurezas sedimentadas são posteriormente processadas, e sua comercialização gera receitas que ajuda a cobrir os custos do processo. A série eletroquímica a seguir lista o cobre e alguns metais presentes como impurezas no cobre bruto de acordo com suas forças redutoras relativas.

2. (ENEM) O avanço científico e tecnológico da física nuclear permitiu conhecer, com maiores detalhes, o decaimento radioativo dos núcleos atômicos instáveis, desenvolvendo-se algumas aplicações para a radiação de grande penetração no corpo humano, utilizada, por exemplo, no tratamento do câncer. A aplicação citada no texto se refere a qual tipo de radiação? A) Beta. B) Alfa. C) Gama. D) Raios X. E) Ultravioleta.

Ouro Platina Prata Cobre

FORÇA REDUTORA

3. (ENEM) A energia nuclear é uma alternativa aos combustíveis fósseis que, se não gerenciada de forma correta, pode causar impactos ambientais graves. O princípio da geração dessa energia pode se basear na reação de fissão controlada do urânio por bombardeio de nêutrons, como ilustrado:

Chumbo Níquel zinco Entre as impurezas metálicas que constam na série apresentada, as que se sedimentam abaixo do ânodo de cobre são: A) Au, Pt, Ag, Zn, Ni e Pb. B) Au, Pt e Ag. C) Zn, Ni e Pb. D) Au e Zn. E) Ag e Pb.

235

Um grande risco decorre da geração do chamado lixo atômico, que exige condições muito rígidas de tratamento e armazenamento para evitar vazamentos para o meio ambiente. Esse lixo é prejudicial, pois: A) favorece a proliferação de microorganismos termófilos. B) produz nêutrons livres que ionizam o ar, tornando-o condutor. C) libera gases que alteram a composição da atmosfera terrestre. D) acentua o efeito estufa decorrente do calor produzido na fissã E) emite radiação capaz de provocar danos à saúde dos seres vivos.

GABARITO UNIDADE 4 1. D 8. D 15. B

2. E 9. A

3. C 10. E

4. B 11. E

5. B 12. D

6. E 13. A

U + n 95Sr + 139Xe + 2 n + energia

7. A 14. C

[75]

[Química II] 4. (ENEM) Primeiro, em relação àquilo a que chamamos água, quando congela, parece-nos estar a olhar para algo que se tornou pedra ou terra, mas quando derrete e se dispersa, esta se torna bafo e ar; o ar, quando é queimado, torna-se fogo; e, inversamente, o fogo, quando se contrai e se extingue, regressa à forma do ar; o ar, novamente concentrado e contraído, torna-se nuvem e nevoeiro, mas, a partir destes estados, se for ainda mais comprimido, torna-se água corrente, e de água torna-se novamente terra e pedras; e deste modo, como nos parece, dão geração uns aos outros de forma cíclica.

6. (ENEM) A bomba reduz neutros e neutrinos, e abana-se com o leque da reação em cadeia ANDRADE, C. D. Poesia completa e prosa. Rio de Janeiro: Aguilar, 1973 (fragmento).

Nesse fragmento de poema, o autor refere-se à bomba. A) fissão do 235U ocorre liberação de grande quantidade de calor, que dá continuidade à reação. B) fissão do 235U ocorre liberação de energia, que vai desintegrando o isótopo 238U, enriquecendo-o em mais 235U. C) fissão do 235U ocorre uma liberação de nêutrons, que bombardearão outros núcleos. D) fusão do 235U com 238U ocorre formação de neutrino, que bombardeará outros núcleos radioativos. E) fusão do 235U com 238U ocorre formação de outros elementos radioativos mais pesados, que desencadeiam novos processos de fusão.

PLATÃO. Timeu-Crítias. Coimbra: CECH, 2011.

Do ponto de vista da ciência moderna, os “quatro elementos” descritos por Platão correspondem, na verdade, às fases sólida, líquida, gasosa e plasma da matéria. As transições entre elas são hoje entendidas como consequências macroscópicas de transformações sofridas pela matéria em escala microscópica. Excetuando-se a fase de plasma, essas transformações sofridas pela matéria, em nível microscópico, estão associadas a uma: A) troca de átomos entre as diferentes moléculas do material. B) transmutação nuclear dos elementos químicos do material. C) redistribuição de prótons entre os diferentes átomos do material. D) mudança na estrutura espacial formada pelos diferentes constituintes do material. E) alteração nas proporções dos diferentes isótopos de cada elemento presente no material.

7. (ENEM) A elevação da temperatura das águas de rios, lagos e mares diminui a solubilidade do oxigênio, pondo em risco as 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 do 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 de 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.

5. (ENEM) Pesquisadores recuperaram DNA de ossos de mamute (Mammuthus primigenius) encontrados na Sibéria, que tiveram sua idade de cerca de 28 mil anos confirmada pela técnica do carbono-14.

8. (ENEM) Partículas beta, ao atravessarem a matéria viva, colidem com uma pequena porcentagem de moléculas e deixam atrás de si um rastro aleatoriamente pontilhado de radicais livres e íons quimicamente ativos. Essas espécies podem romper ainda outras ligações moleculares, causando danos celulares.

FAPESP. DNA de mamute é revelado. Disponível em: http:// agencia.fapesp.br.Acesso em: 13 ago. 2012 (adaptado).

A técnica de datação apresentada no texto só é possível devido à: A) proporção conhecida entre carbono-14 e carbono12 na atmosfera ao longo dos anos. B) decomposição de todo o carbono-12 presente no organismo após a morte. C) fixação maior do carbono-14 nos tecidos de organismos após a morte. D) emissão de carbono-12 pelos tecidos de organismos após a morte. E) transformação do carbono-12 em carbono-14 ao longo dos anos.

HEWITT, P. G. Física conceitual. Porto Alegre: Bookman, 2002 (adaptado).

A capacidade de gerar os efeitos descritos dá-se por que tal partícula é um: A) elétron e, por possuir massa relativa desprezível, tem elevada energia cinética translacional. B) nêutron e, por não possuir carga elétrica, tem alta capacidade de produzir reações nucleares. C) núcleo do átomo de hélio (He) e, por possuir massa elevada, tem grande poder de penetração. D) fóton e, por não possuir massa, tem grande facilidade de induzir a formação de radicais livres. E) núcleo do átomo de hidrogênio (H) e, por possuir carga positiva, tem alta reatividade química.

[76]

[Química II] 9. (ENEM) Glicose marcada com nuclídeos de carbono11 é utilizada na medicina para se obter imagens tridimensionais do cérebro, por meio de tomografia de emissão de pósitrons. A desintegração do carbono-11 gera um pósitron, com tempo de meia-vida de 20,4 min, de acordo com a equação da reação nuclear: 11 6C



Segundo o texto, um indivíduo irradiado por uma fonte radioativa é exposto ao risco de: A) transformar-se em um corpo radioativo. B) absorver a radiação e armazená-la. C) emitir radiação e contaminar outras pessoas. D) sofrer alterações gênicas e desenvolver câncer. E) transportar a radiação e contaminar outros ambientes.

+ 1e0 (pósitron)

A partir da injeção de glicose marcada com esse nuclídeo, o tempo de aquisição de uma imagem de tomografia é de cinco meias-vidas. Considerando que o medicamento contém 1,00 g do carbono-11, a massa, em miligramas, do nuclídeo restante, após a aquisição da imagem, é mais próxima de: A) 0,200. B) 0,969. C) 9,80. D) 31,3. E) 200.

12. (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.

10. (ENEM) Observe atentamente a charge.

Disponível em: http://ocorporesponde.blogspot.com. Acesso em: 14 jun. 2011.

Além do risco de acidentes, como o referenciado na charge, o principal problema enfrentado pelos países que dominam a tecnologia associada às usinas termonucleares é: A) a escassez de recursos minerais destinados à produção do combustível nuclear. B) a produção dos equipamentos relacionados às diversas etapas do ciclo nuclear. C) o destino final dos subprodutos das fissões ocorridas no núcleo do reator. D) a formação de recursos humanos voltados para o trabalho nas usinas. E) o rigoroso controle da Agência Internacional de Energia Atômica.

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.

11. (ENEM) Os materiais radioativos emitem diferentes tipos de radiação. A radiação gama, por exemplo, por sua alta energia e penetração, consegue remover elétrons dos átomos dos tecidos internos e romper ligações químicas por ionização, podendo causar mutação no DNA. Já as partículas beta têm o mesmo efeito ionizante, mas atuam sobre as células da pele. RODRIGUES JR., A. A. O que é radiação? E contaminação radioativa? Vamos esclarecer. Física na Escola. V. 8, nº 2, 2007. São Paulo: Sociedade Brasileira de Física (adaptado).

[77]

[Química II] 13. (ENEM) Radioisótopos são frequentemente utilizados em diagnósticos por imagem. Um exemplo é aplicação de iodo-131 para detectar possíveis problemas associados à glândula tireoide. Para o exame, o paciente incorpora o isótopo radioativo pela ingestão de iodeto de potássio, o qual se concentrará na região a ser analisada. Um detector de radiação varre a região e um computador constrói a imagem que irá auxiliar no diagnóstico. O radioisótopo em questão apresenta um tempo de meia-vida igual há 8 minutos e emite radiação gama e partículas beta em seu decaimento radioativo.

2. (ENEM) A forma das moléculas, como representadas no papel, nem sempre é planar. Em um determinado fármaco, a molécula contendo um grupo não planar é biologicamente ativa, enquanto moléculas contendo substituintes planares são inativas. O grupo responsável pela bioatividade desse fármaco é:

Química nuclear na medicina. Disponível em: www.qmc.ufsc.br. Acesso em: 28 jul. 2010 (adaptado).

No decaimento radioativo do iodo-131, tem-se a: A) produção de uma partícula subatômica com carga positiva. B) possibilidade de sua aplicação na datação de fósseis. C) formação de um elemento químico com diferente número de massa. D) emissão de radiação que necessita de um meio material para se propagar. E) redução de sua massa a um quarto da massa inicial em menos de meia hora.

2. C 9. D

3. E 10. D

4. D 11. D

5. A 12. D

6. C 13. E

e) 3. (ENEM) O estudo de compostos orgânicos permite aos analistas definir propriedades físicas e químicas responsáveis pelas características de cada substância descoberta. Um laboratório investiga moléculas quirais cuja cadeia carbônica seja insaturada, heterogênea e ramificada. A fórmula que se enquadra nas características da molécula investigada é: A) CH3–(CH)2–CH(OH)–CO–NH–CH3. B) CH3–(CH)2–CH(CH3)–CO–NH–CH3. C) CH3–(CH)2–CH(CH3)–CO–NH2. D) CH3–CH2–CH(CH3)–CO–NH–CH3. E) C6H5–CH2–CO–NH–CH3.

GABARITO UNIDADE 5 1. C 8. A

7. B

UNIDADE 6. INTRODUÇÃO A ORGÂNICA 1. (ENEM) O hidrocarboneto representado pela estrutura química a seguir pode ser isolado a partir das folhas ou das flores de determinadas plantas. Além disso, sua função é relacionada, entre outros fatores, a seu perfil de insaturações.

4. (ENEM) No Brasil e no mundo têm surgido movimentos e leis para banir o uso de sacolas plásticas, em supermercados, feitas de polietileno. Obtida a partir do petróleo, a matéria-prima do polietileno é o gás etileno, que depois de polimerizado dá origem ao plástico, composto essencialmente formado pela repetição de grupos — CH2 —. O principal motivo do banimento é a poluição, pois se estima que as sacolas levam cerca de 300 anos para se degradarem no meio ambiente, sendo resistentes a ataques químicos, à radiação e a microrganismos. O motivo pelo qual essas sacolas demoram muito tempo para se degradarem é que suas moléculas: A) apresentam muitas insaturações. B) contêm carbono em sua composição. C) são formadas por elementos de alta massa atômica. D) são muito longas e formadas por ligações químicas fortes. E) têm origem no petróleo, que é uma matéria-prima não renovável.

Considerando esse perfil específico, quantas ligações pi a molécula contém? A) 1 B) 2 C) 4 D) 6 E) 7

[78]

[Química II] 5. (ENEM) As moléculas de nanoputians lembram figuras humanas e foram criadas para estimular o interesse de jovens na compreensão da linguagem expressa em fórmulas estruturais, muito usadas em química orgânica. Um exemplo é o NanoKid, representado na figura:

Dentre os compostos apresentados, os dois que proporcionam melhor qualidade para os óleos de cozinha são os ácidos: A) esteárico e oleico. B) linolênico e linoleico. C) palmítico e esteárico. D) palmítico e linolênico. E) linolênico e esteárico. 7. (ENEM) O senso comum nos diz que os polímeros orgânicos (plásticos) em geral são isolantes elétricos. Entretanto, os polímeros condutores são materiais orgânicos que conduzem eletricidade. O que faz estes polímeros diferentes é a presença das ligações covalentes duplas conjugadas com ligações simples, ao longo de toda a cadeia principal, incluindo grupos aromáticos. Isso permite que um átomo de carbono desfaça a ligação dupla com um vizinho e refaça-a com outro. Assim, a carga elétrica desloca-se dentro do material.

CHANTEAU, S. H.; TOUR, J. M. The Journal of Organic Chemistry, v. 68, n. 23, 2003 (adaptado).

FRANCISCO, R. H. P. Polímeros condutores. Revista Eletrônica de Ciências, n. 4, fev.2002. Disponível em: www.cdcc.usp.br. Acesso em: 29 fev. 2012 (adaptado).

Em que parte do corpo do NanoKid existe carbono quaternário? A) Mãos. B) Cabeça. C) Tórax. D) Abdômen. E) Pés.

De acordo com o texto, qual dos polímeros seguintes seria condutor de eletricidade? A)

6. (ENEM) A qualidade de óleos de cozinha, compostos principalmente por moléculas de ácidos graxos, pode ser medida pelo índice de iodo. Quanto maior o grau de insaturação da molécula, maior o índice de iodo determinado e melhor a qualidade do óleo. Na figura, são apresentados alguns compostos que podem estar presentes em diferentes óleos de cozinha:

8. (ENEM) O uso de protetores solares em situações de grande exposição aos raios solares como, por exemplo, nas praias, é de grande importância para a saúde. As moléculas ativas de um protetor apresentam, usualmente, anéis aromáticos conjugados com grupos carbonila, pois esses sistemas são capazes de absorver a radiação ultravioleta mais nociva aos seres humanos. A conjugação é definida como a ocorrência de alternância entre ligações simples e duplas em uma molécula. Outra propriedade das moléculas em questão é apresentar, em uma de suas extremidades, uma parte apolar responsável por reduzir a solubilidade do composto em água, o que impede sua rápida remoção quando do contato com a água.

[79]

[Química II] De acordo com as considerações do texto, qual das moléculas apresentadas a seguir é a mais adequada para funcionar como molécula ativa de protetores solares?

Considere as seguintes informações, a respeito da 8,10-dimetil-1-octalina e da geosmina. I- A 8,10-dimetil-1-octalina é um hidrocarboneto alifático insaturado. II - A geosmina é um heterociclo saturado. III- Cada um dos compostos apresenta dois carbonos quaternários. Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas II. C) Apenas III. D) Apenas I e II. E) I, II e III.

11. (UFRGS) A combustão completa de um hidrocarboneto levou à formação do mesmo número de moles de CO2 e H2O. Quando esse composto foi colocado em presença de H2 e de um catalisador, observou-se o consumo de um mol de H2 por mol do composto orgânico. Em relação a esse composto, é correto afirmar que se trata de um hidrocarboneto: A) aromático. B) alifático acíclico insaturado. C) alifático acíclico saturado. D) alifático cíclico saturado. E) alifático cíclico insaturado.

E )

9. (UFRGS) Considere o composto representado abaixo.

12. (UFRGS) O fulvinol, cuja estrutura é mostrada abaixo, foi isolado de uma esponja marinha presente na costa da Espanha.

Os ângulos aproximados, em graus, das ligações entre os átomos representados pelas letras a, b e c, são, respectivamente, A) 109,5 - 120 - 120. B) 109,5 - 120 - 180. C) 120 - 120 - 180. D) 120 - 109,5 - 120. E) 120 - 109,5 - 180.

Considere as afirmações abaixo, a respeito do fulvinol: I - É um hidrocarboneto acíclico insaturado. II - Apresenta ligações duplas trans e cis. III- Apresenta 4 carbonos com geometria linear.

10. (UFRGS) A geosmina é a substância responsável pelo cheiro de chuva que vem do solo quando começa a chover. Ela pode ser detectada em concentrações muito baixas e possibilita aos camelos encontrarem água no deserto. A bactéria Streptomyces coelicolor produz a geosmina, e a última etapa da sua biossíntese é mostrada abaixo.

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

[80]

[Química II] GABARITO UNIDADE 6

14. (UFRGS) Salvinorina A, cuja estrutura é mostrada abaixo, é um dos mais potentes alucinógenos naturais que se conhece. Esse composto é encontrado na Salvia divinorum, uma planta rara do México.

1. C 8. E

2. A 9. B

3. B 10. A

4. D 11. B

5. A 12. D

6. B 13. C

7. A 14. B

UNIDADE 7. HIDROCARBONETOS 1. (UFRGS) Observe a estrutura do p-cimeno abaixo.

Abaixo são indicadas três possibilidades nomenclatura usual para representar o p-cimeno. I - p-isopropiltolueno. II - 1-isopropil-4-metilbenzeno. III - terc-butilbenzeno.

A respeito da estrutura da Salvinorina A, considere as seguintes afirmações. I - Contém anéis heterocíclicos. II - Contém carbonos assimétricos. III - Não apresenta carbonos terciários. Quais estão corretas? A) Apenas II. 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 I e II. E) I, II e III. 2. (UFRGS) A estrutura correta para um hidrocarboneto alifático saturado que tem fórmula molecular C11H22 e que apresenta grupamentos etila e isopropila em sua estrutura é:

13. (UFRGS) A levedura Saccharomyces cerevisiae é responsável por transformar o caldo de cana em etanol. Modificações genéticas permitem que esse micro-organismo secrete uma substância chamada farneseno, em vez de etanol. O processo produz, então, um combustível derivado da cana-de açúcar, com todas as propriedades essenciais do diesel de petróleo, com as vantagens de ser renovável e não conter enxofre.

Farneseno

Considere as seguintes afirmações a respeito do farneseno. I - A fórmula molecular do farneseno é C16H24. II- O farneseno é um hidrocarboneto acíclico insaturado. III- O farneseno apresenta apenas um único carbono secundário. Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas II. C) Apenas III. D) Apenas I e II. E) I, II e III.

[81]

[Química II] 3. (FURG) Dê o nome oficial (IUPAC) para o hidrocarboneto abaixo.

6. (Acafe-SC) Analise o composto abaixo. Ele recebe o nome de:

a) b) c) d) e)

a) 4-etil-6-metil-5-propanil-octano b) 5-etil-3-metil-4-propil-octano c) 4-etil-5-butel-octano d) 3 -etil-4- isopropil- 5-metil-octano e) 3 -etil-4-propil- 5-etil-octano

3-iso-butil-4,5-dimetilheptano. 5-etil-2,4,6-trimetiloctano. 4-etil-3,5,7-trimetiloctano. 5-butil-3,4-dimetilheptano. 2,4-dietil-3,5-dimetilheptano.

4. (FURG) A estrutura a seguir representa o farnaseno, um trieno, terpeno encontrado no óleo de erva cidreira. Quando tratado com três moles de hidrogênio (H2) em presença do catalisador paládio, tem-se a formação do alcano correspondente.

7. Com relação ao composto a seguir, os nomes dos radicais ligados ao carbono terciário são:

a) etil, n-propil, terc-butil. b) etil, n-propil, sec-butil. c) metil, etil, n-propil. d) metil, 3-hexil. e) etil, n-propil, isobutil. 8. (Unisinos-RS) Considere o seguinte composto:

O nome IUPAC do reagente e do produto são, respectivamente: a) 2,6,10-trimetildodeca-1,6,10-trieno e 2,6,10trimetildecano. b)3,7,11-trimetildeca-2,6,11-trieno e 3,7,11trimetildecano. c) 3,7,11-trimetildeca-2,6,11-trieno e 2,6,11trimetildecano. d)3,7,11-trimetildodeca-2,6,11-trieno e 3,7,11trimetildodecano. e) 2,6,10-trimetildodeca-1,6,10-trieno e 2,6,10trimetildodecano.

Sua nomenclatura correta é: a) 1,2-etil-3-propil benzeno. b) 1,2-dimetil-3-propil benzeno. c) l-propil-2,3-dimetil benzeno. d) o-dimetil-m-propil benzeno. e) m-dimetil-o-propil benzeno.

5. (PUC-PR) O composto:

9. (Unimep-SP) O composto

chama-se: a) 5-propil-4 etil-oct-2-eno. b) 2,5-dimetil-4 etil-hept-3-eno. c) 2,5-dimetil-4 etil-hept-4-eno. d) 2-metil-4,5 dietil-hex-3-eno. e) 3-propil-4-sec.butil-hex-4-eno.

apresenta, como nomenclatura oficial, o seguinte nome: a) 1,2,2,3,4-pentametil-2-fenil-butano b) 2,3,4,4-tetrametil-3-fenil-pentano c) 2,2,3,4-tetrametil-3-fenil-pentano d) 2,2,3-trimetil-3-etil-octano e) 2,2-dimetil-3-isopropil-3- fenil-butano

[82]

[Química II] 10. (Fazu-MG) Extraída da seringueira, a borracha natural é produzida da reação do metilbuta-1,3-dieno. Esse composto é um: a) alcano. b) alceno. . c) dieno ou alcadieno. d) alcino. e) cicloalcano

14. (Fuom-MG) o seguinte radical alquila

CH3CH(CH3)CH2--recebe o nome de: a) isobutil. b) butil. c) sec-butil. d) terc-butil. e) isopropil.

11. (Cefet-CE) Considerando a fórmula do 3metilpentano, observamos que o referido hidrocarboneto contém: a) 3 carbonos primários, 2 secundários e 1 terciário. b) apenas 1 carbono secundário. c) 4 carbonos primários e 2 secundários. d) 2 carbonos terciários. e) 3 carbonos secundários.

15. (UFAC) O refino do petróleo consiste na conversão de hidrocarbonetos em moléculas comercialmente mais interessantes. Um desses processos é o craquemento catalítico, no qual um hidrocarboneto é convertido em dois outros de cadeia menor; outro é a isomerização, um processo de reforma catalítica que tem como resultado um hidrocarboneto ramificado. Esses processos podem ser exemplificados no esquema a seguir:

12. (U. F. Lavras-MG) De acordo com a lUPAC, o nome correto do "isopreno", o monômero básico dos polímeros, é:

a) 4-metilbuta-1,3-dieno b) 2-metilenobuta-1,3-dieno c) 4-vinilpent-1-eno d) 2-metilbuta-1,3-dieno e) 2-metilpenta-1,3-dieno 13. (Fazu-MG) Na figura a seguir, estão representadas as fórmulas de três compostos aromáticos:

Os nomes dos compostos 1, 2 e respectivamente: a) hexano; 2 n-butileteno; 2-metilpentano. b) hexeno; hex-1-ino; 2-metilpentano. c) hexano; hex-1-eno; 1,1-dimetilbutano. d) hexano: butileteno; 1,1-dimetilbutano. e) hexano, hex-1-eno, 2-metilpentano.

são,

16. (UEPB) Observe os itens I e II abaixo: I. Iso-butil e etenil II. Sec-butil e neo-pentil Unindo os radicais orgânicos, acima citados, pelas suas valências livres, obtemos moléculas de hidrocarbonetos que têm os respectivos nomes (IUPAC) e fórmulas moleculares: a) 2-metilpent-4-eno; 3,5,5-trimetil-hexano; C6H12 e C9H20 b) 4-metilpent-1-eno; 2,2,4-trimetil-hexano; C6H12 e C9H20 c) 4-metilpent-1-ino; 2,2,4-trimetil-heptano; CsH10 e C7H22 d) 4-metilpent-1-eno; 3,5,5-trimetil-hexano; CsH10 e C6HI4 e) 2-metilpent-4-ino; 2,4,4-trimetil-heptano; C5H12 e C7HI4

Os nomes dos compostos I, II e III representados são, respectivamente: a) 1,2-dimetilbenzeno; 1,5-dimetilbenzeno; 1,4-dietilbenzeno. b) orto-dimetilbenzeno; 1,5-dimetilbenzeno; para-dietilbenzeno. c) 1,6-dimetilbenzeno; 1,3-dimetilbenzeno; 1,4-dimetilbenzeno. d) 1,6-dimetilbenzeno; meta-dimetilbenzeno; para-dietilbenzeno. e) 1,2-dimetilbenzeno; 1,3-dimetilbenzeno; 1,4-dietilbenzeno.

[83]

[Química II] 17. (UFF-RJ) Analise a estrutura seguinte e considere as regras de nomenclatura da IUPAC.

do qual é correto afirmar que: a) é um hidrocarboneto de cadeia saturada e ramificada. b) é um hidrocarboneto aromático. c) tem fórmula molecular C4H5. d) apresenta dois carbonos terciários, um carbono secundário e dois carbonos primários. e) é um hidrocarboneto insaturado de fórmula molecular C5H8. 21. (Cefet-MG) Os nomes corretos dos compostos, são

Assinale a opção que indica as cadeias laterais ligadas, respectivamente, aos carbonos de números 4 e 5 da cadeia hidrocarbônica principal. a) propil e isobutil b) metil e isobutil c) terc-pentil e terc-butil d) propil e terc-pentil e) metil e propil

a) 1-metilcicloex-2-eno; isopropilciclopropano; 1metilcicloexa-2,5-dieno. b) 3-metilcicloex-1-eno; isopropilciclopropano; 3metilcicloexa-1,4-dieno. c) 1-metilcicloex-2-eno; n-propilciclopropano; 1metilcicloexa-2,5-dieno. d) 3-metilcicloex-1-eno; isopropilciclopropano; 3metilcicloexa-2,5-dieno. e) 3-metilcicloex-1-eno; isopropilciclopropano; 1-metilcicloexa-2,5-dieno.

18. (UFF-RJ) O limoneno, um hidrocarboneto cíclico insaturado, principal componente volátil existente na casca da laranja e na do limão, é um dos responsáveis pelo odor característico dessas frutas.

GABARITO UNIDADE 8 1. D 8. B 15. E Observando-se a fórmula estrutural acima e com base na nomenclatura oficial dos compostos orgânicos (IUPAC), o limoneno é denominado: a) l-metiliso(propenil)cicloex-4-eno b) l-metil (4-propenil)cicloex-2-eno c) 1-(isopropenil) metil-cicloex-4-eno d) 1-metil (l-propenil)cicloex-4-eno

2. B 9. B 16. B

3. B 10. 17. D

4. E 11. A 18. A

5. C 12. D 19. A

6. B 13. E 20. E

7. A 14. A 21. B

UNIDADE 8. FUNÇÕES ORGÂNICAS 1. (ENEM) O biodiesel é um biocombustível obtido a partir de fontes renováveis, que surgiu como alternativa ao uso do diesel de petróleo para motores de combustão interna. Ele pode ser obtido pela reação entre triglicerídeos, presentes em óleos vegetais e gorduras animais, entre outros, e álcoois de baixa massa molar, como o metanol ou etanol, na presença de um catalisador, de acordo com a equação química:

19. (FEI-SP) Classifique a cadeia da molécula do 3-metilbut-1-ino: a) Acíclica, ramificada, insaturada, homogênea b) Acíclica, normal, saturada, homogênea c) Acíclica, ramificada, saturada, heterogênea d) Cíclica, ramificada, insaturada, heterogênea e) Cíclica, normal, saturada, homogênea 20. (Mackenzie-SP) A borracha natural é um líquido branco e leitoso, extraído da seringueira, conhecido como látex. O monômero que origina a borracha natural é o metilbuta-1, 3-dieno:

A função química presente no produto que representa o biodiesel é A) éter. B) éster. C) álcool. D) cetona. E) ácido carboxílico.

[84]

[Química II] 2. (ENEM) A ozonólise, reação utilizada na indústria madeireira para a produção de papel, é também utilizada em escala de laboratório na síntese de aldeídos e cetonas. As duplas ligações dos alcenos dão clivadas pela oxidação com o ozônio (O3), em presença de água e zinco metálico, e a reação produz aldeídos e/ou cetonas, dependendo do grau de substituição da ligação dupla. Ligações duplas dissubstituídas geram cetonas, enquanto as ligações duplas terminais ou monossubstituídas dão origem a aldeídos, como mostra o esquema.

Considere a ozonólise metilprop-1-eno

composto

As funções orgânicas que caracterizam os feromônios de trilha e de alarme são respectivamente: A) álcool e éster. B) aldeído e cetona. C) éter e hidrocarboneto. D) enol e ácido carboxílico. E) ácido carboxílico e amida. 4. (ENEM) O permanganato de potássio (KMnO4) é um agente oxidante forte muito empregado tanto em nível laboratorial quanto industrial. Na oxidação de alcenos de cadeia normal, como o 1-fenilprop-1-eno, ilustrado na figura, o KMnO4 é utilizado para a produção de ácidos carboxílicos.

1-fenil-2-

1-fenilprop-1-eno Os produtos obtidos na oxidação do alceno representado, em solução aquosa de KMnO4, são: A) Ácido benzóico e ácido etanóico. B) Ácido benzóico e ácido propanóico. C) Ácido etanóico e ácido 2-feniletanóico. D) Ácido 2-feniletanóico e ácido metanóico. E) Ácido 2-feniletanóico e ácido propanóico.

1-fenil-2-metilprop-1-eno MARTINO, A, Química, a ciência global. Goiânia: Editora W, 2014 (adaptado).

Quais são os produtos formados nessa reação? A) Benzaldeído e propanona. B) Propanal e benzaldeído. C) 2-feniletanal e metanal. D) Benzeno e propanona. E) Benzaldeído e etanal.

5. (ENEM) A capacidade de eficiência e limpeza de um sabão depende de sua propriedade 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 os óleos.

3. (ENEM) Uma forma de organização de um sistema biológico é a presença de sinais diversos utilizados pelos indivíduos para se comunicarem. No caso das abelhas da espécie Apis mellifera, os sinais utilizados podem ser feromônios. Para saírem e voltarem de suas colmeias usam um feromônio que indica a trilha percorrida por elas (Composto A). Quando pressentem o perigo, expelem um feromônio de alarme (Composto B), que serve de sinal para um combate coletivo. O que diferencia cada um desses sinais utilizados pelas abelhas são as estruturas e funções orgânicas dos feromônios.

Composto A

SANTOS, W. L. P.; MÓL, G. S. (Coords.). Química e sociedade. São Paulo: Nova Geração, 2005 (adaptado).

A substância capaz de formar mencionadas é: A) C18H36. B) C17H33COONa. C) CH3CH2COONa. D) CH3CH2CH2COOH. E) CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3.

estruturas

6. (ENEM) A produção mundial de alimentos poderia se reduzir a 40% da atual sem a aplicação de controle sobre as pragas agrícolas. Por outro lado, o uso frequente dos agrotóxicos pode causar contaminação em solos, águas superficiais e subterrâneas, atmosfera e alimentos. Os biopesticidas, tais como a piretrina e a coronopilina, têm sido uma alternativa na diminuição dos prejuízos econômicos, sociais e ambientais gerados pelos agrotóxicos.

Composto B

QUADROS, A. L. Os feromônios e o ensino de química. Química Nova na Escola, n. 7, maio 1998 (adaptado).

[85]

[Química II] 8. (ENEM) A curcumina, substância encontrada no pó amarelo-alaranjado extraído da raiz da cúrcuma ou açafrão-da índia (Curcuma longa), aparentemente, pode ajudar a combater vários tipos de câncer, o mal de Parkinson e o de Alzheimer e até mesmo retardar o envelhecimento. Usada há quatro milênios por algumas culturas orientais, apenas nos últimos anos passou a ser investigada pela ciência ocidental.

PIRETRINA

ANTUNES, M. G. L. Neurotoxicidade induzida pelo quimioterápico cisplatina: possíveis efeitos citoprotetores dos antioxidantes da dieta curcumina e coenzima Q 10. Pesquisa FAPESP. São Paulo, n. 168, fev. 2010 (adaptado).

Na estrutura da curcumina, identificam-se grupos característicos das funções: A) éter e álcool. B) éter e fenol. C) éster e fenol. D) aldeído e enol. E) aldeído e éster.

CORONOPILINA Identifique as funções orgânicas presentes simultaneamente nas estruturas dos dois biopesticidas apresentados: A) Éter e éster. B) Cetona e éster. C) Álcool e cetona. D) Aldeído e cetona. E) Éter e ácido carboxílico.

9. (ENEM) Os pesticidas modernos são divididos em várias classes, entre os quais se destacam os organofosforados, materiais que apresentam efeito tóxico agudo para os seres humanos. Esses pesticidas contêm um átomo central de fósforo ao qual estão ligados outros átomos ou grupo de átomos como o oxigênio, enxofre, grupos metóxi, ou um radical orgânico de cadeia longa. Os organofosforados são divididos em três subclasses: Tipo A, na qual o enxofre não se incorpora na molécula; Tipo B, na qual o oxigênio, que faz dupla ligação com o fósforo, é substituído pelo enxofre; e Tipo C, no qual dois oxigênios são substituídos por enxofre.

7. (ENEM) A bile e produzida pelo fígado, armazenada na vesícula biliar e tem papel fundamental na digestão de lipídeos. Os sais biliares são esteroides sintetizados no fígado a partir do colesterol, e sua rota de síntese envolve várias etapas. Partindo do ácido cólico representado na figura, ocorre à formação dos ácidos glicólico e taurocólico: o prefixo glico- significa a presença de um resíduo do aminoácido glicina e o prefixo tauro -, do aminoácido taurina.

BAIRD,C. Química ambiental. Bookmam, 2005.

Um exemplo de pesticida organofosforado Tipo B, que apresenta grupo etóxi em sua fórmula estrutural, está representado em: A)

B) Ácido Cólico C)

UCKO, D. A. Química para as Ciências da Saúde: uma Introdução a Química Geral, Orgânica e Biológica. São Paulo: Manole,1992 (adaptado).

A combinação entre o acido cólico e a glicina ou taurina origina a função amida, formada pela reação entre o grupo amina desses aminoácidos e o grupo: A) carboxila do ácido cólico. B) aldeído do ácido cólico. C) hidroxila do ácido cólico. D) cetona do ácido cólico. E) éster do ácido cólico.

[86]

[Química II] 10. (UFRGS) O ácido cítrico é um sólido branco e cristalino, muito utilizado na indústria alimentícia e de bebidas, e sua estrutura é representada abaixo.

Entre as funções orgânicas presentes na Withaferin A, estão: A) ácido carboxílico e cetona. B) aldeído e éter. C) cetona e hidroxila alcoólica. D) cetona e éster. E) éster e hidroxila fenólica. 13. (UFRGS) Reproduzir artificialmente todo o percurso químico de produção da morfina que acontece nas papoulas é um grande desafio. Em 2015, através da modificação genética do fermento, cientistas conseguiram transformar açúcar em reticulina, cuja transformação em morfina, usando fermentos modificados, já era conhecida.

Considere as seguintes afirmações sobre esse composto. I- Apresenta boa solubilidade em água e em soluções alcalinas. II- Possui apenas um carbono quiral em sua estrutura química. III- É um ácido graxo tricarboxílico. Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas III. C) Apenas I e II. D) Apenas II e III. E) I, II e III. 11. (UFRGS) A melatonina, composto representado abaixo é um hormônio produzido naturalmente pelo corpo humano e é importante na regulação do ciclo circadiano.

Considere as afirmações abaixo, sobre a reticulina e a morfina. I- Ambas apresentam as funções éter e hidroxila fenólica. II- Ambas apresentam uma amina terciária. III- Ambas apresentam dois anéis aromáticos. Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas III. C) Apenas I e II. D) Apenas II e III. E) I, II e III. Nessa molécula, estão presentes as funções orgânicas: A) amina e éster. B) amina e ácido carboxílico. C) hidrocarboneto aromático e éster. D) amida e ácido carboxílico. E) amida e éter.

14. (UFRGS) Em 1851, um crime ocorrido na alta sociedade belga foi considerado o primeiro caso da Química Forense. O Conde e a Condessa de Bocarmé assassinaram o irmão da condessa, mas o casal dizia que o rapaz havia enfartado durante o jantar. Um químico provou haver grande quantidade de nicotina na garganta da vítima, constatando assim que havia ocorrido um envenenamento com extrato de folhas de tabaco.

12. (UFRGS) Um trabalho publicado na Nature Medicine, em 2016, mostrou que Withaferin A, um componente do extrato da planta Withania somnifera (cereja de inverno), reduziu o peso, entre 20 a 25%, em ratos obesos alimentados em dieta de alto teor de gorduras.

NICOTINA Sobre a nicotina, são feitas as seguintes afirmações. I - Contém dois heterocíclicos. II - Apresenta uma amina terciária na sua estrutura. III- Possui a fórmula molecular C10H14N2. Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas II. C) Apenas III. D) Apenas I e II. E) I, II e III.

[87]

[Química II] GABARITO UNIDADE 8 1. B 8. E

2. A 9. B

3. A 10. A

4. A 11. E

5. B 12. C

6. B 13. C

3. (ENEM) Os feromônios são substâncias utilizadas na comunicação entre indivíduos de uma espécie. O primeiro feromônios isolado de um inseto foi o bombicol, substância produzida pela mariposa do bicho-da-seda.

7. A 14. E

UNIDADE 9. ISOMERIA

Bombicol 1. (ENEM) Em algumas regiões brasileiras, é comum se encontrar um animal com odor característico, o zorrilho. Esse odor serve para proteção deste animal, afastando seus predadores. Um dos feromônios responsáveis por esse odor é uma substância que apresenta isomeria trans e um grupo tiol ligado à sua cadeia. A estrutura deste feromônios, que ajuda na proteção do zorrilho, é:

O uso de feromônios em ações de controle de insetospraga está de acordo com o modelo preconizado para a agricultura do futuro. São agentes altamente específicos e seus compostos químicos podem ser empregados em determinados cultivos, conforme ilustrado no quadro.

C) FERREIRA, J. T. B.; ZARBIN,, P. H. G. Amor ao primeiro odor: a comunicação química entre os insetos. Química Nova na Escola, n. 7, maio 1998 (adaptado).

Considerando essas estruturas químicas, o tipo de estereoisomeria apresentada pelo bombicol é também apresentada pelo feromônio utilizado no controle do inseto: A) Sitophilus spp. B) Migdolus fryanus. C) Anthonomus rubi. D) Grapholita molesta. E) Scrobipalpuloides absoluta.

2. (ENEM) A talidomida é um sedativo leve e foi muito utilizado no tratamento de náuseas, comuns no início da gravidez. Quando foi lançada, era considerada segura para o uso de grávidas, sendo administrada como uma mistura racêmica composta pelos seus dois enantiômeros (R e S). Entretanto, não se sabia, na época, que o enantiômero S leva à malformação congênita, afetando principalmente o desenvolvimento normal dos braços e pernas do bebê.

4. (ENEM) O citral, substância de odor fortemente cítrico, é obtido a partir de algumas plantas como o capim-limão, cujo óleo essencial possui aproximadamente 80%, em massa, da substância. Uma de suas aplicações é na fabricação de produtos que atraem abelhas, especialmente do gênero Apis, pois seu cheiro é semelhante a um dos feromônios liberados por elas. Sua fórmula molecular é C10H16O, com uma cadeia alifática de oito carbonos, duas insaturações, nos carbonos 2 e 6; e dois grupos substituintes metila, nos carbonos 3 e 7. O citral possui dois isômeros geométricos, sendo o trans o que mais contribui para o forte odor. Para que se consiga atrair um maior número de abelhas para uma determinada região, a molécula que deve estar presente em alta concentração no produto a ser utilizado é:

COELHO, F. A. S. Fármacos e quiralidade. Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola, São Paulo, n. 3, maio 2001 (adaptado).

Essa malformação congênita ocorre porque esses enantiômeros: A) reagem entre si. B) não podem ser separados. C) não estão presentes em partes iguais. D) interagem de maneira distinta com o organismo. E) são estruturas com diferentes grupos funcionais.

[88]

[Química II] 7. (ENEM) Motores a combustão interna apresentam melhor rendimento quando podem ser adotadas taxas de compressão mais altas nas suas câmaras de combustão, sem que o combustível sofra ignição espontânea. Combustíveis com maiores índices de resistência à compressão, ou seja, maior octanagem, estão associados a compostos com cadeias carbônicas menores, com maior número de ramificações e com ramificações mais afastadas das extremidades da cadeia. Adota-se como valor padrão de 100% de octanagem o isômero do octano mais resistente à compressão. Com base nas informações do texto, qual dentre os isômeros seguintes seria esse composto? A) n-octano. B) 2,4-dimetil-hexano. C) 2-metil-heptano. D) 2,5-dimetil-hexano. E) 2,2,4-trimetilpentano.

8. (UFRGS) O Prêmio Nobel de Química de 2016 foi concedido aos cientistas Jean-Pierre Sauvage, Sir J. Fraser Stoddart e Bernard L. Feringa que desenvolveram máquinas moleculares. Essas moléculas, em função de estímulos externos, realizam movimentos controlados que poderão levar, no futuro, à execução de tarefas de uma máquina na escala manométrica (10-9 m). Abaixo está mostrada uma molécula na qual, pela irradiação de luz (fotoestimulação), o isômero A é convertido no isômero B. Sob aquecimento (termoestimulação), o isômero B novamente se converte no isômero A.

5. (UFRGS) Considere a representação tridimensional da molécula orgânica mostrada abaixo.

Sobre essa molécula, é correto afirmar que: A) é um hidrocarboneto saturado de cadeia homogênea e ramificada. B) possui todos os átomos de carbono com geometria trigonal plana. C) tem, na nomenclatura oficial IUPAC, o nome 2metilbut-l-eno. D) apresenta isomeria geométrica. E) possui fórmula molecular C5H12. 6. (UFRGS) Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. O cis-1,2-dicloroeteno é uma molécula ........ , e o seu isômero trans apresenta ........ ponto de ebulição por ser uma molécula ........ . A) apolar - maior - polar B) apolar - menor - polar C) polar - mesmo - polar D) polar - maior - apolar E) polar - menor - apolar

[89]

[Química II] A respeito disso, considere as seguintes afirmações. I - A e B são isômeros geométricos em que os substituintes na ligação N=N estão em lados opostos no isômero A e, no mesmo lado, no isômero B. II - A interação do grupo –NH3+ com o heterociclo, no isômero B, é do tipo ligação de hidrogênio. III - Todos os nitrogênios presentes nos dois isômeros apresentam uma estrutura tetraédrica. Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas III. C) Apenas I e II. D) Apenas II e III. E) I, II e III.

11. (UFRGS) Assinale com V (verdadeiro) ou F (falso) as afirmações abaixo. ( ) O éter dietílico e o butan-1-ol têm como fórmula estrutural condensada, respectivamente, CH3 – CH2 –O – CH2 – CH3 e CH3– CH2– CH2– CH2 – OH. ( ) O éter dietílico e o butan-1-ol são isômeros. ( ) O éter dietílico apresenta ponto de ebulição maior que o butan-1-ol. ( ) O n-butano tem maior solubilidade em água que o butan-1-ol. A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é: A) V – V – F – F. B) V – V – F – V. C) V – F – V – F. D) F – F – V – F. E) F – F – V – V.

9. (UFRGS) Um trabalho publicado em 2016, na revista Nature, mostrou que o composto PMZ21, quando testado em camundongos, apresenta um efeito analgésico tão potente quanto o da morfina, com a vantagem de não causar alguns dos efeitos colaterais observados para a morfina.

12. (UFRGS) Na série Breaking Bad, o personagem Professor Walter White começou a produzir metanfetamina a partir da extração de pseudoefedrina de remédios contra resfriados. A estrutura da (1S,2S)pseudoefedrina é mostrada abaixo.

PMZ21

O número de estereoisômeros possíveis do PMZ21 é: A) 0 B) 1. C) 2. D) 3. E) 4.

(1S,2S) - Pseudoefedrina O número possível de isômeros espaciais eticamente ativos para a pseudoefedrina é: A) O. B) 2. C) 3. D) 4. E) 6.

10. (UFRGS) O gráfico abaixo mostra a relação entre a massa molar e o ponto de ebulição dos compostos orgânicos A, B, C e D.

13. (UFRGS) Em um cenário de ficção científica, um cientista chamado Dr. S. Cooper constrói uma máquina de teletransporte, na qual todas as ligações químicas dos compostos presentes na cabine A são quebradas, e os átomos são transportados para a cabine B, na qual as ligações são refeitas. Para o teste de teletransporte, foi escolhido o composto uísque lactona (I), presente no carvalho e um dos responsáveis pelo sabor do uísque. A figura abaixo mostra um teste hipotético, em que, colocando o composto I na cabine A, após o teletransporte, foi observado o composto II na cabine B.

Considere as afirmações abaixo, a respeito dos compostos A, B, C e D. I- Se A e C forem isômeros de posição, então o composto A é mais ramificado que o composto C. II- Se B e D forem isômeros de função, um sendo um álcool e o outro um éter, então D é o álcool e B é o éter. III- Se C e D forem isômeros geométricos, então D é o isômero trans. Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas II. C) Apenas III. D) Apenas I e II. E) I, II e III.

Cabine A

[90]

Cabine B

[Química II]

UNIDADE 10. REAÇÕES ORGÂNICAS

Assinale a alternativa correta sobre esse experimento. A) O experimento foi um sucesso, pois o composto II é exatamente a mesma molécula que o composto I. B) O experimento foi um sucesso, pois, embora os compostos I e II sejam enantiômeros, eles apresentam propriedades físicas e químicas iguais. C) O experimento não foi um sucesso total, pois os compostos I e II têm propriedades diferentes, sendo isômeros de função. D) O experimento não foi um sucesso total, pois os compostos I e II têm propriedades diferentes, sendo isômeros geométricos (trans e cis). E) O experimento não foi um sucesso total, pois os compostos I e II têm propriedades diferentes, sendo isômeros de posição.

1. (ENEM) Pesquisadores avaliaram a qualidade da água potável distribuída em cidades brasileiras. Entre as várias substâncias encontradas, destacam-se as apresentadas no esquema. A presença dessas substâncias pode ser verificada por análises químicas, como uma reação ácido-base, mediante a adição de hidróxido de sódio.

14. (UFRGS) Em 2013, cientistas conseguiram pela primeira vez “fotografar” uma reação de rearranjo de uma molécula orgânica em resolução atômica (3.Å = 3 x 10-10 m), usando microscopia de força atômica. A imagem obtida é mostrada abaixo. A representação das estruturas do reagente e do produto, como se costuma encontrar em livros de química, também está mostrada abaixo, e a semelhança entre ambas é marcante.

Cafeína

Benzo(a)pireno

Atrazina

Triclosan

Dipirona sódica Disponível em: www.unicamp.br. Acesso em: 16 nov. 2014 (adaptado).

Apesar de não se perceptível visualmente, por causa das condições de diluição, essa análise apresentará resultado positivo para o (a): A) cafeína. B) atrazina. C) triclosan. D) benzo[a]pireno. E) dipirona sódica. 2. (ENEM) A descoberta dos organismos extremófilos foi uma surpresa para os pesquisadores. Alguns desses organismos, chamados de acidófilos, são capazes de sobreviver em ambientes extremamente ácidos. Uma característica desses organismos é a capacidade de produzir membranas celulares compostas de lipídeos feitos de éteres em vez dos ésteres de glicerol, comuns nos outros seres vivos (mesófilos), o que preserva a membrana celular desses organismos mesmo em condições extremas de acidez. A degradação das membranas celulares de organismos não extremófilos em meio ácido é classificada como: A) hidrólise. B) termólise. C) eterificação D) condensação. E) saponificação

Disponível em: <http://www.cchem.berkeley.edu/ frfgrp/index.html>. Acesso em: 3 set. 2013.

Reagente (C26H14)

Produto (C26H14)

Considere as seguintes afirmações a respeito desses compostos. I- Ambos são hidrocarbonetos aromáticos. II- Ambos têm na sua estrutura a presença de carbonos com geometria trigonal plana. III- Reagentes e produtos são compostos isômeros. Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas II. C) Apenas III. D) Apenas I e II. E) I, II e III.

3. (ENEM) O esquema representa de maneira simplificada, o processo de produção de etanol utilizando milho como matéria-prima.

GABARITO UNIDADE 9 1. B 8. C

2. D 9. E

3. E 10. A

4. A 11.D

5. C 12. D

6. E 13. E

7. E 14. E

[91]

[Química II] A etapa de hidrólise na produção de etanol a partir do milho é fundamental para que: A) a glicose seja convertida em sacarose. B) as enzimas dessa planta sejam ativadas. C) a maceração favoreça a solubilização em água. D) o amido seja transformado em substratos utilizáveis pela levedura. E) os grãos com diferentes composições químicas sejam padronizados.

A) Nylon 4,3. B) Nylon 6,2. C) Nylon 3,4. D) Nylon 4,2. E) Nylon 2,6. 6. (ENEM) Os bafômetros (etilômetros) indicam a quantidade de álcool, C2H6O (etanol), presente no organismo de uma pessoa através do ar expirado por ela. Esses dispositivos utilizam células a combustível que funcionam de acordo com as reações químicas representadas:

4. (ENEM) Hidrocarbonetos podem ser obtidos em laboratório por descarboxilação oxidativa anódica, processo conhecido como eletrossíntese de Kolbe. Essa reação é utilizada na síntese de hidrocarbonetos diversos, a partir de óleos vegetais, os quais podem ser empregados como fontes alternativas de energia, em substituição aos hidrocarbonetos fósseis. O esquema ilustra simplificadamente esse processo.

(I) C2H6O(g) → C2H4O(g) + 2 H+(aq) + 2 e− (II) ½ O2(g) + 2 H+ (aq) + 2 e− → H2O(l) BRAATHEN, P. C. Hálito culpado: o princípio químico do bafômetro. Química Nova na Escola, n. 5, maio 1997 (adaptado).

Na reação global de funcionamento do bafômetro, os reagentes e os produtos desse tipo de célula são: A) o álcool expirado como reagente; água, elétrons e H+ como produtos. B) o oxigênio do ar e H+ como reagentes; água e elétrons como produtos. C) apenas o oxigênio do ar como reagente; apenas os elétrons como produto. D) apenas o álcool expirado como reagente; água, C2H4O e H+ como produtos. E) o oxigênio do ar e o álcool expirado como reagentes; água e C2H4O como produtos.

+ 2 CO2

AZEVEDO, D. C.; GOULART, M. O. F. Estereosseletividade em reações eletródicas. Química Nova, n. 2, 1997 (adaptado).

Com base nesse processo, o hidrocarboneto produzido na eletrólise do ácido 3,3-dimetil-butanóico é o: A) 2,2,7,7-tetrametil-octano. B) 3,3,4,4-tetrametil-hexano. C) 2,2,5,5-tetrametil-hexano. D) 3,3,6,6-tetrametil-octano. E) 2,2,4,4-tetrametil-hexano.

7. (ENEM) O uso de embalagens plásticas descartáveis vem crescendo em todo o mundo, juntamente com o problema ambiental gerado por seu descarte inapropriado. O politereftalato de etileno (PET), cuja estrutura é mostrada, tem sido muito utilizado na indústria de refrigerantes e pode ser reciclado e reutilizado. Uma das opções possíveis envolve a produção de matérias-primas, como o etilenoglicol (1,2-etanodiol), a partir de objetos compostos de PET pós-consumo.

5. (ENEM) O Nylon® é um polímero (uma poliamida) obtido pela reação do ácido adípico com a hexametilenodiamina, como indicado no esquema reacional. 

+ Ácido hexanodióico (ácido adípico)

1,6-Diamino-hexano (hexametillenodiamina)

n H2O Disponível em: www.abipet.org.br. Acesso em: 27 fev. 2012 (adaptado).

Nylon 6,6

Com base nas informações do texto, uma alternativa para a obtenção de etilenoglicol a partir do PET é a: A) solubilização dos objetos. B) combustão dos objetos. C) trituração dos objetos. D) hidrólise dos objetos. E) fusão dos objetos.

Na época da invenção desse composto, foi proposta uma nomenclatura comercial, baseada no número de átomos de carbono do diácido carboxílico, seguido do número de carbonos da diamina .

De acordo com as informações do texto, o nome comercial de uma poliamida resultante da reação do ácido butanodióico com o 1,2-diamino-etano é:

[92]

[Química II] 8. (ENEM) A própolis é um produto natural conhecido por suas propriedades anti-inflamatórias e cicatrizantes. Esse material contém mais de 200 compostos identificados até o momento. Dentre eles, alguns são de estrutura simples, como é o caso do C6H5CO2CH2CH3, cuja estrutura está mostrada a seguir.

O ácido carboxílico e o álcool capazes de produzir o éster em apreço por meio da reação de esterificação são, respectivamente: A) ácido benzoico e etanol. B) ácido propanoico e hexanol. C) ácido fenilacético e metanol. D) ácido propiônico e cicloexanol. E) ácido acético e álcool benzílico.

Disponível em: www.qmc.ufsc.br. Acesso em: 1 mar. 2012 (adaptado).

Com base no texto e no gráfico do progresso da reação apresentada, as estruturas químicas encontradas em I, II e III são respectivamente:

9. (ENEM) Em uma planície, ocorreu um acidente ambiental em decorrência do derramamento de grande quantidade de um hidrocarboneto que se apresenta na forma pastosa à temperatura ambiente. Um químico ambiental utilizou uma quantidade apropriada de uma solução de para-dodecilbenzenossulfonato de sódio, um agente tensoativo sintético, para diminuir os impactos desse acidente. Essa intervenção produz resultados positivos para o ambiente por que: A) promove uma reação de substituição no hidrocarboneto, tornando-o menos letal ao ambiente. B) a hidrólise do para-dodecil-benzenossulfonato de sódio produz energia térmica suficiente para vaporizar o hidrocarboneto. C) a mistura desses reagentes provoca a combustão do hidrocarboneto, o que diminui a quantidade dessa substância na natureza. D) a solução de para-dodecil-benzenossulfonato possibilita a solubilização do hidrocarboneto. E) o reagente adicionado provoca uma solidificação do hidrocarboneto, o que facilita sua retirada do ambiente.

11. (ENEM) Um dos métodos de produção de biodiesel envolve a transesterificação do óleo de soja utilizando metanol em meio básico (NaOH ou KOH), que precisa ser realizada na ausência de água. A figura mostra o esquema reacional da produção de biodiesel, em que R representa as diferentes cadeias hidrocarbônicas dos ésteres de ácidos graxos.

10. (ENEM) O benzeno é um hidrocarboneto aromático presente no petróleo, no carvão e em condensados de gás natural. Seus metabólitos são altamente tóxicos e se depositam na medula óssea e nos tecidos gordurosos. O limite de exposição pode causar anemia, câncer (leucemia) e distúrbios do comportamento. Em termos de reatividade química, quando um eletrófilo se liga ao benzeno, ocorre à formação de um intermediário, o carbocátion. Por fim, ocorre a adição ou substituição eletrofílica. Disponível em: www.sindipetro.org.br. Acesso em: 1 mar. 2012 (adaptado).

[93]

[Química II] A ausência de água no meio reacional se faz necessária para: A) manter o meio reacional no estado sólido. B) manter a elevada concentração do meio reacional. C) manter constante o volume de óleo no meio reacional. D) evitar a diminuição da temperatura da mistura reacional. E) evitar a hidrólise dos ésteres no meio reacional e a formação de sabão.

13. (ENEM) O permanganato de potássio (KMnO4) é um agente oxidante forte muito empregado tanto em nível laboratorial quanto industrial. Na oxidação de alcenos de cadeia normal, como o 1-fenil-1prop-1-eno, ilustrado na figura, o KMnO4 é utilizado para a produção de ácidos carboxílicos.

1-fenilprop-1-eno

12. (ENEM) A explosão de uma plataforma de petróleo em frente à costa americana e o vazamento de cerca de mil barris de petróleo por dia no mar provocaram um desastre ambiental. Uma das estratégias utilizadas pela Guarda Costeira para dissipar a mancha negra foi um recurso simples: fogo. A queima da mancha de petróleo para proteger a costa provocará seus próprios problemas ambientais, criando enormes nuvens de fumaça tóxica e deixando resíduos no mar e no ar.

Os produtos obtidos na oxidação do alceno representado, em solução aquosa de KMnO4, são: A) Ácido benzóico e ácido etanóico. B) Ácido benzóico e ácido propanóico. C) Ácido etanóico e ácido 2-feniletanóico. D) Ácido 2-feniletanóico e ácido metanóico. E) Ácido 2-feniletanóico e ácido propanóico. 15. (ENEM) O poli(ácido lático) ou PLA é um material de interesse tecnológico por ser um polímero biodegradável e bioabsorvível. O ácido lático, um metabólito comum no organismo humano, é a matériaprima para produção do PLA, de acordo com a equação química simplificada:

HIRST, M. Depois de vazamento, situação de petroleira britânica se complica. BBC. Disponível em: http://www.bbc.co.uk. Acesso em: 1 maio 2010 (adaptado).

Além da poluição das águas provocada pelo derramamento de óleo no mar, a queima do petróleo provoca a poluição atmosférica formando uma nuvem negra denominada fuligem, que é proveniente da combustão: A) completa de hidrocarbonetos. B) incompleta de hidrocarbonetos. C) completa de compostos sulfurados. D) incompleta de compostos sulfurados. E )completa de compostos nitrogenados.

Ácido d/l-lático

Que tipo de polímero de condensação é formado nessa reação? A) Poliéster. B) Polivinila. C) Poliamida. D) Poliuretana. E) Policarbonato.

14. (ENEM) As sacolas plásticas são utilizadas em grande quantidade no Brasil por serem práticas, leves e de baixo custo. Porém, o tempo necessário para que sofram degradação nas condições do meio é de, no mínimo, 100 anos. Com o intuito de reduzir o impacto ambiental desses produtos, as sacolas biodegradáveis foram introduzidas no mercado. Essas sacolas são confeccionadas de um material polimérico que confere a elas uma característica que as torna biodegradáveis. A qual característica das sacolas biodegradáveis o texto faz referência? A) Elevada massa molecular do polímero. B) Espessura fina do material que as constitui. C) Baixa resistência aos líquidos nas condições de uso. D) Baixa resistência ao ataque por microrganismos em condições adequadas. E) Ausência de anéis aromáticos na estrutura do polímero usado na confecção das sacolas.

UNIDADE 11. COMPLEMENTARES 1. (ENEM) Os polímeros são materiais amplamente utilizados na sociedade moderna, alguns deles na fabricação de embalagens e filmes plásticos, por exemplo. Na figura estão relacionadas às estruturas de alguns monômeros usados na produção de polímeros de adição comuns.

GABARITO UNIDADE 10 1. C 8. A 15. A

2. A 9. D

3. D 10. A

4. C 11. E

5. D 12. B

6. E 13. A

100 ≤ n ≤ 10 000

Acrilamida

Cloreto de vinila

Estireno

7. D 14. D Etileno (eteno)

[94]

Propileno (propeno)

[Química II] Dentre os homopolímeros formados a partir dos monômeros da figura, aquele que apresenta solubilidade em água é: A) polietileno B) poliestireno. C) polipropileno. D) poliacrilamida. E) policloreto de vinila NOGUEIRA, L. J.; MONTANARI, C. A.; DONNICI, C. L. Histórico da evolução da química medicinal E a importância da lipofilia: de Hipócrates e Galeano a Paracelsus e as contribuições de Overton e de Hansch. Revisa virtual de Química, n.3,2009 (adaptado).

2. (ENEM) Para lavar e refrescar o ambiente, que estava a 40 °C, uma pessoa resolveu jogar água sobre um piso de granito. Ela observou que o líquido se concentrou em algumas regiões, molhando parcialmente a superfície. Ao adicionar detergente sobre essa água, a pessoa verificou que o líquido se espalhou e deixou o piso totalmente molhado.

Em relação ao coeficiente de partição de testosterona, as lipofilias dos compostos 1 e 2 são respectivamente: A) menor e menor que a lipofilia da testosterona. B) menor e maior que a lipofilia da testosterona. C) maior e menor que a lipofilia da testosterona. D) maior e maior que a lipofilia da testosterona. E) menor e igual à lipofilia da testosterona.

A molhabilidade da superfície foi melhorada em função da: A) solubilidade do detergente em água ser alta. B) tensão superficial de a água ter sido reduzida. C) pressão de vapor de a água ter sido diminuída. D) densidade da solução ser maior que a da água. E) viscosidade da solução ser menor que a da água.

5. (ENEM) Os tensoativos são compostos capazes de interagir com substâncias polares e apolares. A parte iônica dos tensoativos interage com substâncias polares, e a parte lipofílica interage com as apolares. A estrutura orgânica de um tensoativo pode ser representada por:

3. (ENEM) Em sua formulação, o spray de pimenta contém porcentagens variadas de óleo resina de Capsicum, cujo princípio ativo é a capsaicina, e um solvente (um álcool como etanol ou isopropanol). Em contato com os olhos, pele ou vias respiratórias, a capsaicina causa um efeito inflamatório que gera uma sensação de dor e ardor, levando à cegueira temporária. O processo é desencadeado pela liberação de neuropeptídios das terminações nervosas.

Ao adicionar um tensoativo sobre a água, suas moléculas formam um arranjo ordenado. Esse arranjo é representado esquematicamente por:

Como funciona o gás de pimenta. Disponível em: http://pessoas. hsw.uol.com.br. Acesso em: 1 mar. 2012 (adaptado).

Quando uma pessoa é atingida com o spray de pimenta nos olhos ou na pele, a lavagem da região atingida com água nos olho é eficaz porque a: A) reação entre o etanol e a água libera calor, intensificando o ardor. B) solubilidade do princípio ativo em água é muito baixa, dificultando sua remoção. C) permeabilidade da água na pele é muito alta, não permitindo a remoção do princípio ativo. D) solubilização do óleo em água causa um maior espalhamento além das áreas atingidas. E) ardência faz evaporar rapidamente a água, não permitindo que haja contato entre o óleo e o solvente. 4. (ENEM) A lipofilia é um dos fatores fundamentas para o planejamento de um fármaco. Ele mede o grau de afinidade que a substância tem com ambientes apolares, podendo ser avaliada por seu coeficiente de partição.

[95]

[Química II] 6. (ENEM) O aquecimento de um material por irradiação com micro-ondas ocorre por causa da interação da onda eletromagnética com o dipolo elétrico da molécula. Um importante atributo do aquecimento por micro-ondas é a absorção direta da energia pelo material a ser aquecido. Assim, esse aquecimento é seletivo e dependerá, principalmente, da constante dielétrica e da frequência de relaxação dos materiais. O gráfico mostra a taxa de aquecimento de cinco solventes sob irradiação de micro-ondas.

 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. 9. (ENEM) Além de ser uma prática ilegal, a adulteração de combustíveis é prejudicial ao meio ambiente, ao governo e, especialmente, ao consumidor final. Em geral, essa adulteração é feita utilizando compostos com propriedades físicas semelhantes às do combustível, mas de menor valor agregado. Considerando um combustível com 20% de adulterante, a mistura em 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

BARBOZA, A. C. R. N. et al. Aquecimento em forno de micro-ondas. Desenvolvimento de alguns conceitos fundamentais. Química Nova, n. 6, 2001 (adaptado).

No gráfico, qual solvente apresenta taxa média de aquecimento mais próxima de zero, no intervalo de 0 s a 40 s? A) H2O B) CH3OH C) CH3CH2OH D) CH3CH2CH2OH E) CH3CH2CH2CH2CH2CH3

10. (ENEM) O armazenamento de certas vitaminas no organismo apresenta grande dependência de sua solubilidade. Por exemplo, vitaminas hidrossolúveis devem ser incluídas na dieta diária, enquanto vitaminas lipossolúveis são armazenadas em quantidades suficientes para evitar doenças causadas pela sua carência. A seguir são apresentadas as estruturas químicas de cinco vitaminas necessárias ao organismo.

7. (ENEM) Pesticidas são substâncias utilizadas para promover o controle de pragas. No entanto, após sua aplicação em ambientes abertos, alguns pesticidas organoclorados são arrastados pela água até lagos e rios e, ao passar pelas guelras dos peixes, podem difundir-se para seus tecidos lipídicos e lá se acumularem. A característica desses compostos, responsável pelo processo descrito no texto, é o (a): A) baixa polaridade. B) baixa massa molecular. C) ocorrência de halogênios. D) tamanho pequeno das moléculas. E) presença de hidroxilas nas cadeias. 8. (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.

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[Química II]

2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-dioxina (2,3,7,8 – TCDD)

Dentre as vitaminas apresentadas na figura, aquela que necessita de maior suplementação diária é: A) I. B) II. C) III. D) IV. E) V.

A molécula do 2,3,7,8-TCDD é popularmente conhecida pelo nome de “dioxina”, sendo a mais tóxica dos 75 isômeros de compostos clorados de dibenzo-p-dioxina existente. FADINI,P.S;FADINI,1.1.B. Lixo: desafios e compromissos. Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola, São Paulo, n.1, maio 2001(adaptado).

Com base no texto e na estrutura apresentada, as propriedades químicas das dioxinas que permitem sua bioacumulação nos organismos estão relacionadas ao seu caráter: A) básico, pois a eliminação de materiais alcalinos é mais lenta do que a dos ácidos. B) ácido, pois a eliminação de materiais ácidos é mais lenta do que a dos alcalinos. C) redutor, pois a eliminação de materiais redutores é mais lenta do que os oxidantes. D) lipofílico, pois a eliminação de materiais lipossolúveis é mais lenta do que a dos hidrossolúveis. E) hidrofílico, pois a eliminação de materiais hidrossolúveis é mais lenta do que a dos lipossolúveis.

11. (ENEM) Quando colocados em água, os fosfolipídeos tendem a formar lipossomos, estruturas formadas por uma bicamada lipídica, conforme mostrado na figura. Quando rompida, essa estrutura tende a se reorganizar em um novo lipossomo.

GABARITO UNIDADE 11

Disponível em: http://course1.winona.edu. Acesso em: 1 mar. 2012 (adaptado).

1. D 8. B

Esse arranjo característico se deve ao fato de os fosfolipídios apresentarem uma natureza A) polar, ou seja, serem inteiramente solúveis em água. B) apolar, ou seja, não serem solúveis em solução aquosa. C) anfotérica, ou seja, podem comportar-se como ácidos e bases. D) insaturada, ou seja, possuírem duplas ligações em sua estrutura. E) anfifílica, ou seja, possuírem uma parte hidrofílica e outra hidrofóbica. 12. (ENEM) Vários materiais, quando queimados, podem levar à formação de dioxina, um composto do grupo dos organoclorados. Mesmo quando a queima ocorre em incineradores, há liberação de substâncias derivadas da dioxina no meio ambiente. Tais compostos são produzidos em baixas concentrações como resíduos da queima de matéria orgânica em presença de produtos que contenham cloro. Como consequência de seu amplo espalhamento no meio ambiente, bem como de suas propriedades estruturais, as dioxinas sofrem magnificação trófica na cadeia alimentar. Mais de 90% da exposição humana às dioxinas é atribuído aos alimentos contaminados ingeridos. A estrutura típica de uma dioxina está representada a seguir:

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2. B 9. C

3. B 10. C

4. D 11. E

5. C 12. D

6. E 13.

7. A 14.

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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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GRUPO / NATUREZA 2 / QUIMICA

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10.4. Aromáticos

10.5. Outras Reações

7.2. Hidrocarbonetos Insaturados

9.1. Isômeros Estruturais ou Isomeria Plana

8.1. Funções Oxigenadas

9.2. Isomeria Espacial

7.1. Hidrocarbonetos Saturados

7.3. Séries Orgânicas

10.3. Alcinos

7.4. Compostos Orgânicos Hidrogenados