Post on 25-Oct-2020
Apoio:
:
9º Torneio Virtual de Química
2017
3ª fase
LEIA ATENTAMENTE AS INSTRUÇÕES ABAIXO!
01) Esta prova contém questões objetivas e por questões discursivas (abertas).
02) A parte objetiva é composta por 10 (dez) questões com 04 (quatro) itens cada, sendo que apenas um deve ser
assinalado. Todas estas questões devem ser respondidas.
03) A parte discursiva é composta por 06 (seis) questões abertas, dentre as quais cada participante deve escolher apenas
03 (três) questões para responder.
04) A parte objetiva do exame comporá 25 % da nota final do estudante no TVQ 2017, de modo que cada acerto de
questão objetiva vale, nesta prova, 2,5 pontos dentre 100. As questões da parte discursiva, por sua vez, serão responsáveis pelos
75 % restantes da pontuação, de modo que cada uma delas vale, no máximo, 25 pontos.
05) Verifique se seu caderno de respostas contém 03 (três) folhas em branco, além da capa. Cada questão discursiva
deve ser resolvida numa mesma folha de resposta, podendo ser utilizado o verso da folha. Não se deve, porém, responder a mais
de uma questão em uma mesma página de resoluções.
06) Pode-se solicitar ao aplicador folhas adicionais para a resolução das questões discursivas, caso isto seja necessário.
07) Na última página desta prova, encontra-se uma tabela periódica.
08) A correção das questões será feita com base nos dados e valores de constantes disponibilizados em cada questão.
08) É permitido e recomendado o uso de régua e de calculadora científica não programável.
09) O participante deverá entregar ao aplicador somente o seu caderno de respostas, devidamente preenchido.
10) Esta prova tem duração de 4 horas. O aluno deverá permanecer em sala por, no mínimo, 1 hora desde o seu início.
11) É vetada a utilização de qualquer aparelho de comunicação durante a prova.
12) A prova é individual, sendo proibida qualquer forma de consulta.
O resultado final do TVQ 2017 será divulgado não antes de 28 (vinte e oito) de janeiro de 2018 (domingo), no site
www.torneiovirtualdequimica.com.br.
1
Questões Objetivas
1
Concentração micelar crítica (CMC) é a menor
concentração na qual ocorre a formação de micelas
de um surfactante. Acima dessa concentração, o
surfactante adicionado necessariamente formará
micelas.
Dois experimentos foram realizados para determinar
a CMC de uma dispersão de surfactantes aniônicos
em água. Em (1) mediu-se a tensão superficial após
sucessivas adições de surfactante e (2) adicionou-se
uma quantidade de corante hidrofóbico e mediu-se a
absorbância em função do aumento da concentração
de surfactante. Os resultados para ambos os
experimentos estão representados abaixo.
Considerando a formação de micelas com cerne hidrofóbico, avalie as seguintes sentenças:
I: Os dados experimentais indicados por losangos e triângulos, correspondem aos experimentos (1) e (2), respectivamente; II: Apenas ocorrerá formação de micelas para concentração de surfactante acima de 6 mM; III: Os experimentos resultam em valores muito próximos para a CMC; IV: A adição de cloreto de sódio ao sistema deve diminuir a CMC. São corretas as afirmações: a) I e II b) I e III c) II e IV d) III e IV
2
A pressão de vapor do benzeno é 74,7 Torr e do
tolueno é 22,3 Torr. Uma determinada solução de
benzeno e tolueno em um frasco fechado tem
pressão de vapor de 46,00 Torr, formando uma
mistura ideal. Considere que o sistema em questão
está em equilíbrio térmico à 20 °C e analise as
seguintes afirmações:
I: O sistema é composto por dois componentes e duas
fases;
II: Quando o equilíbrio termodinâmico é atingido, os
processos de evaporação e condensação deixam de
ocorrer;
III: As proporções de benzeno e tolueno na fase
líquida são respectivamente 0,45 e 0,55;
IV: As proporções de benzeno e tolueno na fase vapor
são respectivamente 0,73 e 0,27.
São corretas as afirmativas:
a) I e II
b) II e III
c) I, III e IV
d) III e IV
3
Um composto A é termodinamicamente instável e se
decompõem em B vagarosamente.
𝐴 → 𝐵
A reação também ocorre mediada por catalisadores
mantendo-se a ordem de reação. O resultado para o
estudo da variação da concentração de A em função
do tempo está apresentado abaixo para a reação
catalisada e não-catalisada.
(Dica: caso seja necessário, utilize ln(2) = 0,69)
2
Questões Objetivas
Considere os valores de constante de velocidade k1 e
k2 iguais a 1 e 1,38 s-1 e analise as sentenças abaixo:
I: Assumindo que a decomposição de A catalisada e
não-catalisada são reações elementares, pode-se
afirmar que ambas reações são de primeira ordem;
II: O tempo para decomposição total de A equivale ao
dobro do tempo de meia vida reacional para a mesma
reação;
III: Os tempos reacionais de meia vida para as reações
catalisada e não-catalisada por enzimas
correspondem a 0,5 e 0,69 s, respectivamente;
IV: A curva 1 corresponde a reação catalisada,
enquanto a curva 2 corresponde a curva da reação
não-catalisada.
São corretas as afirmações:
a) I e II
b) I e III
c) II e III
d) III e IV
4
Um estudante de química recebeu cinco soluções
desconhecidas de concentração de 1 mM e foi
desafiado a identificá-las dentre seis compostos
possíveis: SrCl2, CH3COOK, KOH, Na2CO3, Ba(NO3)2 e
C6H12O6.
Para fazer a identificação, o estudante recebeu um
pH-metro, um bico de Bunsen e um fio de Ni-Cr limpo
cuja chama era azul. Os valores de pH e cores da
chama das cinco soluções foram registrados na tabela
a seguir.
Solução pH Cor da chama
1 7,0 Vermelha
2 7,0 Azul
3 7,0 Verde
4 10,5 Amarela
5 11 Violeta
6 8 Violeta
a) SrCl2, CH3COOK, KOH, Na2CO3, Ba(NO3)2 e C6H12O6
b) SrCl2, C6H12O6, Ba(NO3)2, Na2CO3, KOH e CH3COOK
c) KOH, C6H12O6, SrCl2, Na2CO3, Ba(NO3)2 e CH3COOK
d) SrCl2,Na2CO, Ba(NO3)2, C6H12O6. ,KOH e CH3COOK
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Em um laboratório encontrou-se um frasco com
rótulo “Composto X”. O técnico, Sr. Alceno, do
laboratório ficou responsável por fazer a identificação
do composto para realizar o descarte da substância.
Os seguintes testes foram feitos:
i) Solubilidade: o composto em questão possui baixa
solubilidade em água, sendo que a solubilidade
aumenta após adição de algumas gotas de ácido
clorídrico;
ii) pH: o pH de uma solução aquosa contendo
Composto X é aproximadamente 10;
iii) Ignição: a queima do composto produz uma
chama fuliginosa;
iv) Bromação: a adição do Composto X em uma
solução contendo Br2 promove a descoloração da
água de bromo.
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Questões Objetivas
Com base nos resultados desses testes conclui-se
que o Composto X é:
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Sr. Alceno, durante um experimento de destilação de
uma mistura azeotrópica entre A e B, cujo
comportamento está representado no diagrama de
fases abaixo, teve a ideia de coletar amostras da
solução saindo do condensador ao longo da
destilação.
Alceno resolveu analisar a composição das amostras,
em que XB é a fração molar do componente B na
mistura e XB´ é a fração molar de B nas amostras
analisadas. Considere que XB0 é a fração inicial de B na
mistura a ser destilada e que durante todo o tempo
do experimento a solução a ser destilada ainda
continha as componentes A e B.
Seja t0=0 o tempo inicial em que se começou a se
observar condensação no condensador. Com base
nas informações acima e nos seus conhecimentos de
química, identifique qual é a curva correspondente a
XB’ das amostras ao longo do tempo do experimento
obtida pelo técnico.
a)
b)
c)
d)
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Questões Objetivas
7
A molécula de quinino, representada abaixo, é um
composto que pode ser extraído de cascas de
algumas espécies de plantas da família das Rubiáceas,
cujas propriedades medicinais estão sendo estudadas
para tratamento de malária, lúpus e alguns tipos de
artrite. Assim como outros alcaloides, o quinino
apresenta forte gosto amargo e, portanto, também é
utilizado em algumas bebidas, como água tônica.
Suponha que um químico tenha uma mistura impura
de quinino e que ele deseja realizar extrações líquido-
líquido para tentar purificar o composto em questão.
Para isso ele pensou em quatro condições,
representadas abaixo.
I: Água e éter dietílico.
II: Água, HCl e éter dietílico.
III: Água, Na2CO3 e éter dietílico.
IV: Água e clorofórmio.
Indique em qual fase, 1 ou 2 como indicado no
diagrama do funil de separação acima, teremos uma
maior concentração das moléculas de quinino em
cada uma das condições acima.
a) I -1, II - 2 , III - 1 , IV - 1; b) I -2, II - 1 , III - 2 , IV - 1; c) I -2, II - 2 , III - 2 , IV - 2; d) I -1, II - 1 , III - 1 , IV - 2;
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A seguir temos os pKa’s de dois indicadores ácido-
base diferentes, assim como uma curva de titulação
ácido-base.
Indicador pKa
Fenolftaleína 9,30
Alaranjado de Metila 3,46
Suponha que você trabalhe em um laboratório de
análises, e que o Sr. Alceno precisa realizar esta
titulação ácido-base, mas esqueceu qual indicador
utilizar. Seria quimicamente correto afirmar que:
a) Apenas a fenolftaleína pode ser utilizada para a
titulação em questão.
b) Apenas o Alaranjado de metila pode ser utilizado
na titulação em questão.
c) Ambos os indicadores são igualmente bons para
que se identifique o ponto final da titulação em
questão.
d) Ambos os indicadores podem ser utilizados na
titulação em questão, mas recomenda-se o uso de
fenolftaleína, pois um de seus estados é incolor,
tornando-se assim mais fácil detectar o ponto final da
titulação.
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Questões Objetivas
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Em um tubo fechado, foram colocados volumes de acetona e água, sem que houvesse mistura, de modo a obter o
mesmo nível de líquido para ambos os solventes. O sistema foi mantido à temperatura constante. Após um longo
período de tempo, ao observarmos novamente as condições do sistema, notamos que:
a) O nível do frasco que contém água aumentou, enquanto o nível do frasco que contém acetona diminuiu
b) O nível de ambos os frascos permaneceu constante
c) A entropia do sistema diminuiu
d) A energia interna do sistema diminuiu
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Fuzeon, também conhecido como efuvirtida, é um fármaco altamente complexo que faz parte de uma nova classe
de substâncias anti-HIV denominada inibidores de fusão. Sua atividade farmacológica consiste em impedir o
contato entre a superfície da célula e a do vírus, evitando a transferência de material genético.
Com relação às classes de biomoléculas, é possível classificar este fármaco como um:
a) Peptídeo
b) Polissacarídeo
c) Ácido Nucléico
d) Proteoglicano
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Questões Discursivas
11- Química de Aminoácidos
Aminoácidos são compostos orgânicos que contém os grupos funcionais amina (-NH2) e ácido carboxílico (-COOH)
ligados a um átomo de carbono, além de uma cadeia lateral (R) que é específica para cada aminoácido.
Dos mais de 500 aminoácidos conhecidos, apenas 20 fazem parte do nosso código genético, constituindo todas as
proteínas sintetizadas pelo nosso corpo. Proteínas e peptídeos não apenas catalisam a grande maioria das reações
que ocorrem em nossas células, mas controlam virtualmente todos os processos celulares; desta forma, são
amplamente estudadas por químicos, biólogos, médicos, farmacêuticos e diversos outros profissionais.
a-) Sr. Alceno, um técnico de laboratório bastante descuidado, recebeu amostras de 3 diferentes aminoácidos
(glicina, tirosina e ácido aspártico), todas com aspecto de sólido branco. Alceno identificou seus frascos como
“aminoácido A”, “aminoácido B” e “aminoácido C”, mas no dia seguinte já havia esquecido qual aminoácido
correspondia a cada letra. Para não perder suas amostras, o técnico resolveu caracterizá-las a partir de uma
titulação potenciométrica. (6 pontos)
A partir das curvas de titulação e dos valores de pKa apresentados, identifique a curva de titulação correspondente
a cada aminoácido.
Glicina Tirosina Ácido Aspártico
Aminoácido pKa -NH3+ pKa -CO2H
pKa
cadeia
lateral
Glicina 9.78 2.35 ---
Tirosina 9.21 2.20 10.46
Ácido aspártico 9.90 1.99 3.90
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Questões Discursivas
b-) A Focalização isoelétrica é uma técnica amplamente utilizada para separar
moléculas carregadas, principalmente proteínas e peptídeos, com base no seu
ponto isoelétrico (pI). Seu funcionamento baseia-se na aplicação de um campo
elétrico em um gel que possui um gradiente de pH.
Utilizando os valores de pKa fornecidos no item anterior, determine a carga total do
dipeptídeo Asp-Gly nas seguintes condições (Dica: não ocorrem protonações nem
desprotonações na ligação peptídica nesta faixa de pH):
i) pH 3,0
ii) pH 7,0
iii) pH 12,0
Em seguida, determine se a região do gel em se encontra este peptídeo na focalização isoelétrica é ácida,
básica ou neutra, justificando sua resposta. (11 pontos)
c-) Aminoácidos com grupos laterais não ionizáveis podem ser considerados como aminoácidos dipróticos,
possuindo as formas protonada (H2A+), de zwitterion (HA) e desprotonada (A-). A partir do equilíbrio
correspondente à saída do primeiro próton, calcule o pH de uma solução feita a partir de 0,010 mol/L de prolina na
forma H2A+. (Dado: Ka1 = 1,0 x 10-2). Considere que Ka1 é muito maior que Ka2. (8 pontos)
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Questões Discursivas
12- Teoria De Bandas: Diferença Entre Materiais Condutores, Semicondutores E Isolantes
No estudo da condutividade dos sólidos, diversos modelos foram criados para explicar algumas propriedades
observadas, como o comportamento com a mudança de temperatura e a cor.
Paul Drude, em 1900, propôs o chamado modelo do Elétron Livre,
em que explicava a condutividade elétrica a partir da aplicação da
Teoria Cinética dos Gases para o transporte de elétrons.
Entretanto, seu modelo só se aplicava aos metais, falhando, entre
outras coisas, na explicação da condutividade eletrônica para
isolantes e semicondutores. Como podemos observar pelo
seguinte gráfico, o comportamento da resistência em relação à
temperatura é contrário para os metais e semicondutores, relação
que não podia ser explicada pelo modelo.
a-) Explicite como o modelo do Elétron Livre de Drude pode explicar a variação da condutividade dos metais com
a variação da temperatura, caracterizando a estrutura metálica. (6 pontos)
Depois que ficou claro que o modelo de Drude falhava para diversas situações, novos modelos foram desenvolvidos.
Discutiremos a seguir como a Teoria das Bandas explica a condutividade eletrônica tanto para os metais quanto
para os semicondutores e isolantes.
Pela Teoria do Orbital Molecular, temos que, para os átomos em uma molécula, a combinação de seus N orbitais
atômicos gera N orbitais moleculares (níveis permitidos de energia) e a energia para realizar as transições
eletrônicas é correspondente à diferença entre HOMO e LUMO. A Teoria de Bandas considera que para um sólido,
que contém aproximadamente 1023 átomos/mol, também ocorre a sobreposição dos N orbitais de seus átomos,
resultando em níveis de energia permitidos tão próximos que na verdade constituem uma banda. O esquema a
seguir ilustra como ocorre a combinação dos orbitais:
Formação de bandas num sólido: (a) átomo isolado; (b) sistema de alguns átomos; (c) um mol de átomos.
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Questões Discursivas
Assim, são formadas bandas de energia permitida separadas por bandas proibidas. O chamado band-gap (ΔEg)
corresponde à diferença de energia das bandas dos elétrons de valência, chamadas de Banda de Valência e Banda
de Condução, que podemos associar ao HOMO e LUMO de uma molécula, respectivamente.
Voltando a discussão aos metais, semicondutores e isolantes, o band-gap deve ser superado para que ocorra a
condução, ou seja, a condutividade de um sólido é dependente da energia necessária à transição dos elétrons da
Banda de Valência à Banda de Condução, sendo assim, do ΔEg.
b-) Tendo em vista os conceitos elucidados acima, o exemplo de diagrama para os metais e os seus conhecimentos,
esboce um diagrama de bandas para sólidos semicondutores e outro para os isolantes. (5 pontos)
c-) Podemos aplicar o conceito de band-gap para explicar algumas propriedades de materiais conhecidos como,
por exemplo, o grafite e o diamante. Relacione a cor destes dois sólidos com a faixa de comprimento de onda
absorvido por cada um e, consequentemente, com o band-gap associado à cada estrutura, assimilando sua
característica isolante ou semicondutora. (7 pontos)
d-) Assumindo que o comportamento de um diodo emissor de luz (Light-emitting diode ou LED em inglês) pode
ser representado pelo sistema de bandas de condução e bandas de valência, na qual a luz emitida é decorrente de
um processo de transição de um portador de carga, promovido pelo potencial elétrico, entre a banda de condução
até a banda de valência. Com base no modelo supracitado explique a relação entre voltagem aplicada e coloração
do LED presente na tabela abaixo (7 pontos):
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Questões Discursivas
13- Elementos do Grupo 15 da Tabela Periódica e Suas Propriedades
Os dois primeiros elementos do grupo 15 da tabela periódica, Nitrogênio e Fósforo, são considerados
macronutrientes devido a sua importância em grande parte das biomoléculas nas mais diversas formas de vida
conhecidas. Assim como outros elementos de grande importância biológica, como Carbono, Oxigênio, Potássio,
Cálcio, dentre outros, suas propriedades físico-químicas permitem que eles assumam papéis distintos na
manutenção das estruturas celulares e em diversas rotas bioquímicas e mecanismos de regulação.
Com base nos seus conhecimentos de química sobre as propriedades dos átomos de Nitrogênio, Fósforo e Arsênio,
responda os seguintes itens:
a) Considere os seguintes oxoânions , NO3-, PO4
3- e AsO43-. Represente a estrutura de Lewis para cada um desses
ânions, determine sua geometria molecular e o número de oxidação dos átomos centrais. (2,5 Pontos)
b) Sobre o ânion fosfato, PO43-, e seu monoéster metílico correspondente, PO3OCH3
2-, responda:
i) Estudos já demonstraram que no ânion fosfato todas ligações P-O apresentam mesmo comprimento de
ligação. Explique tal observação. (5 Pontos)
ii) No caso do monoéster metílico do ânion fosfato, PO3OCH32-, foram identificados dois comprimentos de
ligação diferentes entre os oxigênios e o átomo central de fósforo, sendo eles 1,507 Å e 1,597 Å . Justifique a
existência dos dois comprimentos de ligação na molécula em questão. Adicionalmente represente a estrutura
molecular do PO3OCH32- e indique que comprimentos de ligação correspondem a cada ligação na estrutura
desenhada, justificando as escolhas realizadas. (5 Pontos)
c) Observe a seguinte reação representada abaixo:
i) Represente a estrutura molecular das espécies A, B e C. (2,5 Pontos)
ii) A substituição do fósforo por um átomo de arsênio no composto inicial faz com que a reação de formação de
A’, como representado abaixo, seja 105 vezes mais rápida que a formação de A. Sabendo que as ligações P-O em
ésteres derivados do fosfato apresentam comprimento de ligação entre 1,5 e 1,54 Å, enquanto as ligações As-
O em ésteres derivados do arsenato apresentam comprimentos de ligação entre 1,68 e 1,71 Å, racionalize a
maior velocidade de formação de A’ do que seu correspondente A. (5 Pontos)
d) Devido a propriedades semelhantes , muitas das biomoléculas baseadas em fósforo também podem apresentar
suas correspondentes de arsênio. Alguns cientistas acreditam que em certos organismos em condições muito
específicas , como baixa acessibilidade a sais de fósforo em meios ricos em arsênio, poderiam produzir uma versão
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Questões Discursivas
das cadeias de DNA nas quais os grupos fosfato que ligam as riboses seriam substituídos por grupos arsenatos,
como representado na figura abaixo.
Considerando que a estabilidade química do DNA é essencial para a manutenção da vida como conhecemos,
explique porque é pouco plausível a existência de formas de vida baseadas em arsênio ao invés do fósforo. (5
Pontos)
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Questões Discursivas
14- Ciclo de Born Haber
A tabela abaixo mostra os valores de entalpia de rede a 25 °C para diversos compostos iônicos
Composto ΔHrede (kJ/mol) Composto ΔHrede (kJ/mol)
MgS 3406 LiBr 818
CaS 3119 NaBr 751
SrS 2974 KBr 689
BaS 2832 AgBr 903
a-) Observando os dados referentes às energias de rede dos diversos compostos apresentados na tabela acima,
explique qual é a tendência para aumento ou decréscimo dos valores de ΔHrede. Explique a discrepância do AgBr em
relação aos outros compostos da mesma coluna. (4 pontos)
b-) Compare, dizendo quem tem a maior energia de rede dentre os seguintes pares de compostos iônicos, e diga
os motivos de sua escolha:
i) MgO e BaO (2 pontos)
ii) BeCl2 e CaCl2 (2 pontos)
iii) LiF e NaF (2 pontos)
c-) Por motivos termodinâmicos experimentais, não é possível calcular empiricamente valores de ΔHrede, para isso
utiliza-se a somatória de passos teóricos, para poder determinar tal valor, chamado ciclo de Born-Haber. As etapas
envolvidas no cálculo são: energia associada a afinidade eletrônica, energia de ionização, entalpia padrão de
formação do sal e entalpia de formação dos átomos na fase gasosa.
O caderno de laboratório do técnico Sr. Alceno foi parcialmente danificado por ácido sulfúrico derramado. Neste
caderno, se encontravam os registros de um experimento em que foi empregado o ciclo de Born-Haber para um
sal de Halogênio. Os dados recuperados do caderno encontram-se na tabela abaixo:
Processo Energia (kJ/mol)
Atomização do metal 148
Atomização do halogênio 159
Afinidade eletrônica do halogênio -328
Entalpia de formação do sal (ΔHfo) -1123
Entalpia de rede (ΔHrede) -2962
Faça o ciclo de Born-Haber para um sal genérico (MXn) e ache a equação analítica desse processo. (5 pontos)
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Questões Discursivas
d-) A tabela a seguir apresenta as energias de ionização de alguns metais. O sal MXn possui um destes metais como
cátion na sua estrutura cristalina. Pelo ciclo de Born-Haber, determine o cátion do sal estudado. (5 pontos)
Composto E1 (kJ/mol) E2 (kJ/mol) Composto E1 (kJ/mol) E2 (kJ/mol)
Li 520 7297 Be 899 1759
Na 496 4562 Mg 738 1450
K 419 3051 Ca 590 1145
Rb 403 2633 Sr 549 1064
Cs 376 2234 Ba 503 965
e-) O sal estudado foi formado a partir da reação do metal com o ácido do halogênio, como descrito na reação
genérica.
M (s)+ n HX (aq) = MXn (aq) + 1/2n H2 (g)
Sabe-se que foram formados, nessa reação, 17,43 L de H2, e gerando 44,42 gramas do sal. O experimento foi
realizado à 25 °C e a pressão de 1 bar. Determine o ânion do sal. (5 pontos)
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Questões Discursivas
15- A História do Número de Avogadro
O Número de Avogadro é a quantidade de átomos de Carbono-12 em 12 gramas de carbono. Esse valor é de
extrema importância no contexto da química, pois conecta o mundo microscópico (quantidade de átomos) com a
massa, propriedade que é facilmente mensurável em laboratório.
O valor desse número foi determinado várias vezes ao longo da história, cada vez com um experimento diferente.
A primeira vez que chegou-se próximo a um valor para o Número foi em 1865. Neste ano Loschmidt publicou seu
trabalho, que estimava o diâmetro de moléculas gasosas em um gás ideal. Com seus resultados, pode-se calcular o
Número de Avogadro.
Loschmidt estimou o diâmetro de moléculas gasosas usando o conceito de percurso livre médio, que é a distância
média que uma partícula percorre antes de se chocar com outra, em um gás. Foi aproximado o diâmetro de uma
molécula gasosa pela relação abaixo:
𝑑 = 8𝑉𝑙
𝑉𝑔𝑙
em que d é o diâmetro da molécula, Vl é o volume do gás liquefeito, Vg é o volume do gás à CNTP, e l é o percurso
livre médio da molécula, à CNTP.
Para chegar à tal relação, Loschmidt aproximou o volume de todos as moléculas do gás como o seu volume
liquefeito, as moléculas como sendo esferas perfeitas, e o gás como sendo ideal.
Com tal modelagem, e após certas passagens matemáticas, calculou-se a constante de Avogadro como sendo
4,11 x 1022. Apesar da discrepância com o valor aceito atualmente, 6,02 x 1023, essa determinação foi importante
pois nos deu uma ideia do quão pequeno o mundo microscópico realmente é.
a-) Indique, com base na modelagem utilizada, a discrepância entre valor encontrado do número de Avogadro e
o valor do número aceito atualmente. (6 pontos)
Outra determinação histórica do Número de Avogadro, com uma exatidão maior, foi feita utilizando-se
dados de dois trabalhos de Rutherford, um de 1908 com Geiger, e o segundo de 1911 com Boltwood.
O primeiro trabalho consistia na contagem de partículas alfa emitidas por um sal de rádio. Foi determinado
que um sal específico de rádio emitia 1,36 x 1011 partículas alfa por segundo. Já o segundo trabalho foi sobre o
volume de hélio liberado por esse mesmo sal de rádio, que foi determinado como sendo 156 cm3 por ano, valor
medido nas CNTP.
b-) Com os dados experimentais dos trabalhos de Rutherford, calcule o Número de Avogadro. Explicite o cálculo
feito, e atente-se à quantidade de algarismos significativos utilizados. (7 pontos)
A mais atual medição do Número de Avogadro, e a que forneceu o valor com maior precisão, foi a feita no
Avogadro Project. A partir do volume de uma esfera de silício, e conhecendo o arranjo dos átomos de silício na
esfera e o raio do átomo de silício, determinou-se a quantidade de átomos que a esfera continha. Com o valor da
massa da esfera e o peso molecular do silício, é possível calcular o valor do Número de Avogadro.
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Questões Discursivas
O arranjo de empacotamento do silício é conhecido como cúbica do diamante, pois é também presente na
estrutura desse cristal. No arranjo, cada átomo está ligado com quatro outros, distribuídos tetraedricamente ao
redor do átomo central, como mostrado na figura a seguir (Considere todos os átomos como sendo silício):
c-) Determine a quantidade de átomos em uma cela unitária cúbica do diamante. (5 pontos)
d-) Com os dados da tabela a seguir, determine o número de Avogadro. Explicite o cálculo feito, e atente-se à
quantidade de algarismos significativos utilizados. (7 pontos)
Aresta de cela unitária (pm) 543,10
Volume da esfera (cm3) 431,06
Massa da esfera (kg) 1,0001
Peso molecular do silício-28 (u) 27,977
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Questões Discursivas
16- Determinação do Kps de um composto iônico
Imagine que você realiza um experimento em laboratório com a finalidade de determinar o Kps do Cloreto de
Chumbo (II). Para isso, você executa as seguintes etapas:
1- Pesa 1 grama de cloreto de chumbo (II) em uma balança analítica e adiciona-o a 50 ml de água destilada
em um béquer. Você percebe que parte do sólido foi dissolvido, mas parte permanece no fundo do béquer.
2- Você filtra a solução e adiciona 15,00 g de Zinco metálico, fazendo com que o Chumbo em solução precipite
na forma metálica.
3- A seguir você retira os metais da solução, lava-os e pesa-os, obtendo a massa de 15,1148 g totais de metais.
4- Para confirmar seus resultados, você evapora todo o líquido, obtendo um sal.
Sobre o experimento responda:
a-) Explique, na etapa 2, porquê é necessário filtrar a solução antes de adicionar Zinco metálico? Escreva reação
entre o Zinco metálico e os ions de chumbo presentes na solução. (5 pontos)
b-) Usando os dados obtidos, calcule a concentração de íons Pb2+ e Cl- em solução logo após a dissolução feita na
etapa 1. Calcule o Kps do Cloreto de Chumbo (II). (5 pontos)
c-) Qual é o sal obtido na etapa 4? Quantos gramas desse sal restou após a evaporação do líquido? (5 pontos)
d-) Represente graficamente o produto das concentrações de Pb2+ e Cl- como uma função matemática (traçando
uma curva) e explique qual é o tipo de solução que existe em um ponto abaixo da curva, acima da curva e sobre a
curva. (5 pontos)
e-) Exemplifique um fator ambiental que pode afetar o resultado do experimento. (5 pontos)
Dados de massas molares:
- Cloreto de chumbo(II): 278,1 g/mol
- Chumbo: 207,2 g/mol
- Zinco: 65,38 g/mol
1
Hhydrogen
1.008
[1.0078, 1.0082]
1 18
3
Lilithium
6.94
[6.938, 6.997]
4
Beberyllium
9.0122
11
Nasodium
22.990
12
Mgmagnesium
24.305
[24.304, 24.307]
19
Kpotassium
39.098
20
Cacalcium
40.078(4)
37
Rbrubidium
85.468
38
Srstrontium
87.62
38
Srstrontium
87.62
55
Cscaesium
132.91
55
Cscaesium
132.91
56
Babarium
137.33
87
Frfrancium
88
Raradium
5
Bboron
10.81
[10.806, 10.821]
13
Alaluminium
26.982
31
Gagallium
69.723
49
Inindium
114.82
81
Tlthallium
204.38
[204.38, 204.39]
6
Ccarbon
12.011
[12.009, 12.012]
14
Sisilicon 28.085
[28.084, 28.086]
32
Gegermanium
72.630(8)
50
Sntin
118.71
82
Pblead
207.2
7
Nnitrogen
14.007
[14.006, 14.008]
15
Pphosphorus
30.974
33
Asarsenic
74.922
51
Sbantimony
121.76
83
Bibismuth
208.98
8
Ooxygen
15.999
[15.999, 16.000]
16
Ssulfur
32.06
[32.059, 32.076]
34
Seselenium
78.971(8)
52
Tetellurium
127.60(3)
84
Popolonium
9
Ffluorine
18.998
17
Clchlorine
35.45
[35.446, 35.457]
35
Brbromine
79.904
[79.901, 79.907]
53
Iiodine
126.90
85
Atastatine
10
Neneon
20.180
2
Hehelium
4.0026
18
Arargon
39.948
36
Krkrypton
83.798(2)
54
Xexenon
131.29
86
Rnradon
22
Tititanium
47.867
22
Tititanium
47.867
40
Zrzirconium
91.224(2)
72
Hfhafnium
178.49(2)
104
Rfrutherfordium
23
Vvanadium
50.942
41
Nbniobium
92.906
73
Tatantalum
180.95
105
Dbdubnium
24
Crchromium
51.996
24
Crchromium
51.996
42
Momolybdenum
95.95
74
Wtungsten
183.84
106
Sgseaborgium
25
Mnmanganese
54.938
43
Tctechnetium
75
Rerhenium
186.21
107
Bhbohrium
26
Feiron
55.845(2)
44
Ruruthenium
101.07(2)
76
Ososmium
190.23(3)
108
Hshassium
27
Cocobalt
58.933
45
Rhrhodium
102.91
77
Iriridium
192.22
109
Mtmeitnerium
28
Ninickel
58.693
46
Pdpalladium
106.42
78
Ptplatinum
195.08
110
Dsdarmstadtium
29
Cucopper
63.546(3)
47
Agsilver
107.87
79
Augold
196.97
30
Znzinc
65.38(2)
48
Cdcadmium
112.41
80
Hgmercury
200.59
111
Rgroentgenium
112
Cncopernicium
114
Flflerovium
113
Nhnihonium
115
Mcmoscovium
117
Tstennessine
118
Ogoganesson
116
Lvlivermorium
57
Lalanthanum
138.91
58
Cecerium
140.12
59
Prpraseodymium
140.91
60
Ndneodymium
144.24
61
Pmpromethium
62
Smsamarium
150.36(2)
63
Eueuropium
151.96
64
Gdgadolinium
157.25(3)
65
Tbterbium
158.93
66
Dydysprosium
162.50
67
Hoholmium
164.93
68
Ererbium
167.26
69
Tmthulium
168.93
70
Ybytterbium
173.05
71
Lulutetium
174.97
89
Acactinium
90
Ththorium
232.04
91
Paprotactinium
231.04
92
Uuranium
238.03
93
Npneptunium
94
Puplutonium
95
Amamericium
96
Cmcurium
97
Bkberkelium
98
Cfcalifornium
99
Eseinsteinium
100
Fmfermium
101
Mdmendelevium
102
Nonobelium
103
Lrlawrencium
21
Scscandium
44.956
39
Yyttrium
88.906
57-71
lanthanoids
89-103
actinoids
atomic number
Symbolname
conventional atomic weight
standard atomic weight
2 13 14 15 16 17 Key:
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
For notes and updates to this table, see www.iupac.org. This version is dated 28 November 2016. Copyright © 2016 IUPAC, the International Union of Pure and Applied Chemistry.
IUPAC Periodic Table of the Elements