130

HABILIDADE 17: Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de linguagem e representação usadas nas ciências físicas, químicas ou biológicas, como texto discursivo, gráficos, tabelas, relações matemáticas ou linguagem simbólica. CONHECIMENTOS ASSOCIADOS: Dispersões

SITUAÇÃO PROBLEMA

Além de ser fonte de vida e prazer, a água é

fundamental para a agricultura, e nos parece impossível

viver sem o conforto da água potável. O simples ato de abrir

uma torneira envolve uma verdadeira indústria que capta,

purifica e distribui a água, algo que existe há pouco mais de

duzentos anos na História da humanidade. Essa aparente

facilidade, porém, é também responsável pelo aumento do

desperdício de água, o que pode acarretar problemas

significativos a médio e longo prazos.

Outro aspecto importante sobre a água está

relacionado a uma propriedade já estudada anteriormente:

a solubilidade. Os oceanos, que contêm 70,8% da

superfície da terra, são um exemplo natural de uma grande

solução aquosa. Com profundidade média de 4 quilômetros,

eles constituem importante fonte de outros recursos vitais.

Atuam também como coletores para dos materiais solúveis,

que vão sendo carregados dos continentes e que, através

dos tempos, deram origem a essa imensa solução, com

3,5% em massa de sólidos dissolvidos.

Com relação à influência da temperatura na

solubilidade de uma substância, um aspecto importante

merece ser destacado: observamos, na maioria das

substâncias, um aumento da solubilidade com o aumento da

temperatura. Essa, entretanto, é apenas uma regra geral.

Com algumas substâncias acontece exatamente o inverso,

ou seja, uma diminuição da solubilidade com o aumento da

temperatura. A razão desse comportamento diferente das

substâncias é explicada pelo calor liberado ou absorvido

durante a dissolução do soluto. Quando a dissolução é

endotérmica a dissolução aumenta com o aumento da

temperatura, é o que acontece com a maior parte dos

solutos. De outra forma quando a dissolução é endotérmica,

a dissolução diminui com o aumento da temperatura. Este

comportamento será melhor entendido ao estudarmos o

princípio de Le Chatelier.

1. DISPERSÃO.

1.1. Conceito. É todo sistema em que uma substância A, sob

forma de pequenas partículas, se distribui no interior de uma substância B. A substância A chama-se disperso e a substância B, dispersante ou dispergente. Exemplos:

1.2. Classificação das dispersões.

A classificação das dispersões toma como referência o diâmetro médio das partículas dispersas.

Nome da dispersão Diâmetro médio do

disperso (nm)

Solução verdadeira 0 e 1

Solução coloidal 1 e 1.000

Suspensão Acima de 1.000

1 nm (nanometro) = 10-9 m (metro)

Atenção: As soluções verdadeiras são homogêneas em qualquer condição, as suspensões são heterogêneas em quaisquer condições, as soluções coloidais por sua vez são misturas que de longe parecem homogêneas, porém, de perto percebe-se tratar de uma mistura heterogênea. As imagens abaixo representam essas diferenças.

Aula 01 e 02

131

A) Soluções verdadeiras.

Como você viu no esquema acima, as soluções são as que possuem as menores partículas dispersas, normalmente tratando-se estas de átomos, moléculas ou íons individuais e que não podem ser vistos a olho nu e nem mesmo em microscópio. Um exemplo é o que acontece quando dissolvemos sal de cozinha (NaCl) na água. Os íons sódio (Na+) e os íons cloro (Cl-) distribuem-se livremente por entre as partículas de água (H2O). Se ao invés de sal, colocarmos um pouco de álcool etílico (etanol), ele não ionizará como o sal, mas suas moléculas terão o mesmo comportamento já que assim como a água o etanol possui ligação de hidrogênio que facilita a dissolução.

B) Soluções coloidais.

As dispersões coloidais são formadas por moléculas maiores ou aglomerados delas, como proteínas na água, por exemplo. As partículas, apesar de consideravelmente maiores do que as de uma solução, ainda não podem ser vistas a olho nu. Somente em alguns microscópios especiais chamados ultramicroscópios. Podem decantar, se centrifugados apropriadamente, ou ser filtradas se o filtro for suficientemente fino.

As dispersões coloidais se dividem em diversas categorias, dependendo do estado físico do disperso e do dispersante, da seguinte forma:

O sangue é outro exemplo de coloide (sol), pois a olho nu parece ser homogênea, mas no microscópio vemos os seus componentes

sólidos dispersos em um líquido.

C) Suspensões.

Uma suspensão é uma dispersão de partículas grosseiras em algum dispersante, como areia, terra ou óleo em água. As partículas podem facilmente ser vistas a olho nu ou com auxílio de uma lupa e também ser filtradas ou decantadas.

2. ESTUDO DAS SOLUÇÃO VERDADEIRA

2.1. Conceito de solução.

É toda mistura em que a distribuição do disperso é considerada uniforme e este é chamado de soluto, enquanto que o dispersante recebe o nome de solvente. Aqui, por causa do tamanho infinitesimal das partículas, o soluto não pode ser filtrado e não sofre decantação.

2.2. Classificação das soluções.

A) De acordo com o estado de agregação do soluto e do solvente.

Tipo de solução

SOLUTO SOLVENTE Exemplo

Solução SÓLIDA

sólido sólido Liga metálica

Solução LÍQUIDA

Sólido ou líquido

Líquido Água e sal

Água e álcool

Solução GASOSA

Gás Gás Ar

atmosférico

B) De acordo com a proporção entre soluto e solvente.

Tipo de solução Característica Exemplo

Solução DILUÍDA

Contém pouco soluto em relação ao solvente

Soro caseiro

Solução CONCENTRADA

As que contém muito soluto

Xarope

C) De acordo com a natureza do soluto.

Tipo de solução

Característica Exemplo

Solução MOLECULAR

Quando o disperso é molecular

Água e álcool

Solução IÔNICA

Quando o disperso são íons

Água e sal de cozinha

2.3. Mecanismo da dissolução.

O mecanismo de dissolução é complexo e envolve interações entre o soluto e o solvente, acompanhadas de quebra de ligações entre as partículas formadoras do soluto e as do solvente e formação de novas ligações entre soluto e solvente. Esse mecanismo é comprovado pela liberação ou absorção de calor, bem como pelo aumento ou diminuição de volume durante o processo de dissolução.

Na dissolução por exemplo, do cloreto de sódio (NaCl) em água, a “extremidade” negativa de algumas moléculas de água procura “arrancar” os íons sódio (Na+) do reticulado cristalino do sal; e a “extremidade positiva” de outras moléculas de água procuram “arrancar” os íons cloreto (Cl-) do reticulado. Desse modo, a água vai “desmontando” o retículo cristalino do cloreto de sódio (NaCl), e os íons Na+ e Cl- “passam” para a solução, cada um deles “rodeado” por várias moléculas de água (é o fenômeno denominado solvatação dos íons).

132

No processo existe uma “competição” entre as forças de coesão dos íons Na+ e Cl- no estado sólido e as forças de dissolução e solvatação dos íons pela água. Evidentemente, se as forças de coesão predominam, o sal é menos solúvel; se as forças de dissolução e solvatação forem

maiores, o sal é menos solúvel.

3. O FENÔMENO DA SATURAÇÃO DA SOLUÇÃO.

Quando se adiciona gradativamente cloreto de sódio (sal de cozinha) à água, em temperatura constante, verifica-se que, em dado momento o sal não se dissolve mais. Daí em diante, toda quantidade adicional do sal, que for colocada no sistema, irá se depositar no fundo do recipiente; dizemos, então, que a solução está saturada ou atingiu o seu “ponto de saturação”.

O ponto de saturação é definido pelo coeficiente ou grau de solubilidade:

4. COEFICIENTE DE SOLUBILIDADE.

É a máxima quantidade de soluto que se pode

dissolver em uma quantidade padrão (normalmente 100g) de solvente, a dada temperatura.

Note que a linha (ponto de saturação), representa um limite de estabilidade. Consequentemente, as soluções supersaturadas só podem existir em condições especiais e, quando ocorrem são sempre instáveis. De fato, em geral basta agitar a solução ou adicionar um pequeno cristal do próprio soluto (chamado de germe de cristalização), para que todo excesso de soluto precipite, formando o corpo de fundo, e com isso a solução supersaturada volte a ser simplesmente saturada.

O gráfico a baixo apresenta a curva de solubilidade de quatro solutos dissolvidos em 100g de água.

01. Qual o composto mais solúvel a 20ºC? Resposta: Ao traçarmos uma linha paralela ao eixo de solubilidade partindo de 20ºC observa-se que o soluto mais solúvel é o K2CrO4.

02. Qual o composto mais solúvel a 50 ºC? Resposta: Ao traçarmos uma linha paralela ao eixo de solubilidade partindo de 50ºC observa-se que o soluto mais solúvel é o KNO3.

03. Que eletrólito tem sua solubilidade diminuindo com o

aumento da temperatura? Resposta: O Ce2(SO4)3 tem sua solubilidade diminuindo com o aumento da temperatura, trata-se portanto de um eletrólito de solubilidade exotérmica ou seja quanto maior a temperatura menor sua solubilidade.

04. Qual a massa máxima de NaCl, dissolvida em 100g de água a 20 oC? Resposta: Ao traçarmos uma linha paralela ao eixo de solubilidade partindo de 20ºC até atingir a curva de solubilidade do NaCl, observa-se que a massa máxima deste sal capaz de se dissolver em 100g de água a 20 ºC é igual a 40g.

05. Qual a massa máxima (aproximada) de K2CrO4 possível de se dissolver em 100 g de solvente a 70 ºC? Resposta: Ao traçarmos uma linha paralela ao eixo de solubilidade partindo de 70ºC até atingir a curva de solubilidade do K2CrO4, observa-se que a massa máxima (aproximada) deste sal capaz de se dissolver em 100g de água é igual a 90g.

06. Em um experimento observou-se a dissolução completa de 80g de cada um dos sais a 55 ºC. Qual a classificação para cada solução? Resposta: As soluções de Ce2(SO4)3 e NaCl serão classificadas de supersaturadas, pois possuem uma quantidade de soluto dissolvidos maior que o máximo. A solução de K2CrO4 será classificada como saturada, pois possui o máximo de eletrólito nesta condição enquanto que a solução de KNO3 será classificada como insaturada.

07. Se uma solução saturada de K2CrO4 a 85ºC for resfriada a 10g qual a massa (aproximada) de corpo de fundo formada? Resposta: 40g de corpo de fundo.

133

VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1. (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 matérias-primas importantes para diversos processos. 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 SOLUBILIDADE

g/kg de H2O

Brometo de sódio NaBr 1,20 x 103

Carbonato de cálcio

CaCO3 1,30 x 10-2

Cloreto de sódio NaCℓ 3,60 x 102

Cloreto de magnésio

MgCℒ2 5,41 x 102

Sulfato de magnésio

MgSO4 3,60 x 102

Sulfato de cálcio CaSO4 6,80 x 10-1

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.

2. (FATEC) O processo Solvay de obtenção do Na2CO3, matéria-prima importante na fabricação do vidro, envolve os reagentes CO2, NH3 e solução saturada de NaCℓ. Na solução final encontram-se os íons NH4

+ (aq), Na+(aq), Cℓ-(aq) e HCO3

- (aq)

Analisando, no gráfico apresentado, as curvas de solubilidade em função da temperatura, é correto afirmar que, na temperatura de 20°C, o sólido que deverá precipitar primeiro é o:

a) Cloreto de amônio. b) Bicarbonato de sódio. c) Bicarbonato de amônio. d) Cloreto de sódio. e) Carbonato de sódio.

3. (FUVEST) O processo de recristalização, usado na purificação de sólidos, consiste no seguinte: 10.) Dissolve-se o sólido em água quente, até a saturação.

20.) Resfria-se a solução até que o sólido se cristalize.

Os gráficos a seguir mostram a variação, com a temperatura, da solubilidade de alguns compostos em água.

O método de purificação descrito acima é

mais eficiente e menos eficiente, respectivamente, para: a) Cloreto de sódio e nitrato de potássio. b) Brometo de potássio e cloreto de sódio. c) Nitrato de potássio e brometo de potássio. d) Cloreto de sódio e brometo de potássio. e) Nitrato de potássio e cloreto de sódio.

4. (MACKENZIE) A solubilidade do cloreto de potássio (KCl) em 100g de água, em função da temperatura é mostrada na tabela abaixo:

Temperatura (oC) Solubilidade

(g de KCl em 100g de água)

0 27,6

10 31,0

20 34,0

30 37,0

40 40,0

50 42,6

Ao preparar-se uma solução saturada de KCl em

500g de água, a 40 ºC e, posteriormente, ao resfriá-la, sob agitação, até 20º C é correto afirmar que: a) Nada precipitará. b) Precipitarão 6 g de kcl. c) Precipitarão 9 g de kcl. d) Precipitarão 30 g de kcl. e) Precipitarão 45 g de kcl.

5. (UCS) Os refrigerantes possuem dióxido de carbono dissolvido em água, de acordo com a equação química e a curva de solubilidade representadas abaixo.

134

Equação química: CO2 (g) + H2O (L) → H+(aq) + HCO3

-(aq)

No processo de fabricação dos refrigerantes, a) O aumento da temperatura da água facilita a dissolução

do CO2(g) na bebida.

b) A diminuição da temperatura da água facilita a

dissolução do CO2(g) na bebida.

c) A diminuição da concentração de CO2(g) facilita sua

dissolução na bebida.

d) A dissolução do na bebida não é afetada pela

temperatura da água.

e) O ideal seria utilizar a temperatura da água em 25ºc pois

a solubilidade do CO2(g) é máxima.

6. (UERJ) Um laboratorista precisa preparar 1,1 kg de solução aquosa saturada de um sal de dissolução exotérmica, utilizando como soluto um dos três sais disponíveis em seu laboratório: X, Y e Z. A temperatura final da solução deverá ser igual a 20 °C.

Observe as curvas de solubilidade dos sais, em gramas de soluto por 100 g de água:

A massa de soluto necessária, em gramas, para o

preparo da solução equivale a: a) 100

b) 110

c) 300

d) 330

7. (UNIMONTES) A solubilidade dos açúcares é um fator importante para a elaboração de determinado tipo de alimento industrializado. A figura abaixo relaciona a solubilidade de mono e dissacarídeos com a temperatura.

Em relação à solubilidade dos açúcares, a alternativa que contradiz as informações da figura é: a) A frutose constitui o açúcar menos solúvel em água, e a

lactose, a mais solúvel.

b) Em temperatura ambiente, a maior solubilidade é da

frutose, seguida da sacarose.

c) A solubilidade dos dissacarídeos em água aumenta com

a elevação da temperatura.

d) A 56°C, cerca de 73 g de glicose ou de sacarose

dissolvem-se em 100 g de solução.

8. (ACAFE) Um técnico preparou 420g de uma solução saturada de nitrato de potássio (KNO3, dissolvida em água) em um béquer a uma temperatura de 60 ºC Depois deixou a solução esfriar até uma temperatura de 40 ºC verificando a presença de um precipitado. A massa aproximada desse precipitado é: (desconsidere a massa de água presente no precipitado)

a) 100 g. b) 60 g. c) 50 g. d) 320 g.

9. (FGV) Na figura, são apresentadas as curvas de

solubilidade de um determinado composto em cinco diferentes solventes.

135

Na purificação desse composto por recristalização, o solvente mais indicado para se obter o maior rendimento no processo é o: a) I. b) II. c) III. d) IV. e) V.

10. (PUC-SP) Um estudante pretende separar os componentes de uma amostra contendo três sais de chumbo II: Pb(NO3)2, PbSO4 e PbI2. Após analisar a tabela de solubilidade abaixo, ele propôs o seguinte procedimento:

Solubilidade em água

Substância Fria Quente

Iodeto de chumbo II Insolúvel Solúvel

Nitrato de chumbo II Solúvel Solúvel

Sulfato de chumbo II Insolúvel Insolúvel

“Adicionar água destilada em ebulição a mistura,

agitando o sistema vigorosamente. Filtrar a suspensão resultante, ainda quente. Secar o solido obtido no papel de filtro; este será o sal A. Recolher o filtrado em um béquer, deixando-o esfriar em banho de água e gelo. Proceder a uma nova filtração e secar o solido obtido no papel de filtro; este será o sal B. Aquecer o segundo filtrado até a evaporação completa da água; o solido resultante será o sal C.” Os sais A, B, e C, respectivamente: a) Pb(NO3)2, PbSO4 e PbI2

b) PbI2, PbSO4 e Pb(NO3)2

c) PbSO4, Pb(NO3)2 e PbI2

d) PbSO4, PbI2 e Pb(NO3)2

e) Pb(NO3)2, PbI2 e PbSO4

5. CONCENTRAÇÃO DAS SOLUÇÕES.

5.1. Introdução.

Consideremos duas substâncias essenciais à nossa

vida: gás oxigênio e água. Pode-se pensar que, por serem

vitais, são inofensivas. Porém ao se respirar por longos

períodos gás oxigênio puro em vez de ar (21% de O2 em

volume), podemos desenvolver edemas pulmonares, dores

no peito e até cegueira. A água, por sua vez, também deve

ser consumida sem exageros: estima-se que para um adulto

médio, o consumo contínuo de 6L de água pode vir a ser fatal.

Na comunidade médica, o grau de toxidade de um

determinado composto é reportado por meio da dose letal

médica (LD50), que corresponde à dose de uma determinada

substância capaz de matar 50% de um grupo de indivíduos –

geralmente ela é informada em mg da substância por kg de

massa corporal (mg/kg).

Quanto maior o valor da LD50, menos tóxica é a

substância. A seguir veja a relação de algumas substâncias e

suas respectivas LD50. Tabelas como a exposta a cima nos

permitem relacionar informações para posterior tomadas de

decisão.

Substância LD50 (mg/kg)

Etanol 10.000

Cloreto de sódio 4.000

Sulfato de ferro 1.500

Morfina 900

DDT 100

Picrotoxina 5

Estricnina 2

Nicotina 1

Tetrodotoxina 0,5

Dioxina 0,001

Toxina botulínica 0,00001

5.2. Concentração das Soluções

Os químicos costumam usar o termo concentração para se referir à quantidade de uma substância presente em

certa quantidade de solução. A seguir iremos apresentar as mais importantes formas de expressar a concentração de um soluto em uma solução, citadas na matriz de referência.

Atenção: No estudo das soluções, é frequentemente necessário a conversão entre as unidades de medida, em especial as que envolvem as grandezas massa e volume. O esquema abaixo demonstra algumas relações importantes entre essas unidades.

t kg g mg

x 103 x 103 x 103

÷ 103 ÷ 103 ÷ 103

m3 L(dm3)

mL(cm3)

x 103 x 103

÷ 103 ÷ 103

Massa Volume

A) Concentração em massa/volume

A ingestão de álcool etílico, mesmo em pequenas quantidades, diminui a coordenação motora e os reflexos, comprometendo a capacidade de dirigir veículos ou de operar máquinas. Antigamente o Código Nacional de Trânsito previa a penalização de todo motorista que apresentasse mais de 0,6 grama de álcool etílico por litro de sangue.

Infelizmente essa medida não foi capaz de conter o crescente número de acidentes de trânsito e atualmente a tolerância é zero, ou seja, o motorista que for pego dirigindo com qualquer quantidade de álcool no sangue (identificada pelo teste do bafômetro) pode ser multado e sofrer as

penalidades previstas em lei. A tabela a seguir mostra os riscos potencializados

de acidente por causa da ingestão de álcool etílico.

Álcool do sangue (concentração em g/L)

Riscos de acidentes

0,5 Aumentam em DUAS vezes.

0,9 Aumentam em TRÊS vezes.

1,5 Aumentam em DEZ vezes.

2,0 Aumentam em VINTE vezes.

Desta forma concentração em massa/volume (peso/volume) é a grandeza física que indica a quantidade de soluto em massa (mg, g, kg ...) existente na unidade de volume (mL, L, m3 ...) de solução.

136

Exemplo Soluto Solução Significa que existe:

6,5 mg/L Ca Água

mineral 6,5mg de cálcio em cada 1L de solução

120 g/L Açúcar Refrigerante 120g de açúcar em cada 1L de solução

89 mg/dL Açúcar Sangue 89 mg de açúcar em 0,1 L de solução

Atenção:

Não confundir concentração da solução em massa/volume com densidade da solução, pois enquanto a concentração relaciona a quantidade de soluto existente na solução a densidade relaciona a massa da solução e o volume da solução.

g kg t

mL(cm3)

L(dm3)

m3

massa

volumed =

m

V

VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM

11. alimentícia como acidulante de refrigerantes (principalmente os de cola) onde aparece na concentração de 0,6 g/L, doces, molhos para saladas, geleias, fermentos biológicos, refinação do açúcar, estabilizante de óleos vegetais, usinas de chocolate.

O limite máximo de “ingestão diária aceitável” (IDA) de ácido fosfórico, aditivo em alimentos, é de 5 mg/kg de massa corporal.

Disponível em: www.infoescola.com. Acesso em 05 mar. 2019 (adaptado).

O exposto permite inferir que o volume de refrigerante, contendo ácido fosfórico que uma pessoa de 60 kg deve ingerir para atingir o limite máximo de IDA é em mL próximo de:

a) 250 b) 500 c) 750 d) 1000 e) 1500 12. (AML) Um analgésico em gotas deve ser ministrado na quantidade de 3 mg por quilograma de massa corporal, não podendo contudo exceder 200 mg por dose. Cada gota contém 5 mg de analgésico. Disponível em: www.fuvest.br. Acesso em 05 mar. 2019 (adaptado).

Com intuito de minimizar dores de cabeça em um

paciente de massa corpórea de 80 kg deverá ser misturado a uma pequena porção de água potável um total de:

a) 15 gotas do fármaco. b) 20 gotas do fármaco. c) 30 gotas do fármaco. d) 40 gotas do fármaco. e) 48 gotas do fármaco.

13. (FUVEST-SP) Considere duas latas do mesmo refrigerante, uma na versão “diet” e outra na versão comum. Ambas contêm o mesmo volume de líquido (300 mL) e têm a mesma massa quando vazias. A composição do refrigerante é a mesma em ambas, exceto por uma diferença: a versão comum contém certa quantidade de açúcar, enquanto a versão “diet” não contém açúcar (apenas massa desprezível de um adoçante artificial). Pesando-se duas latas fechadas do refrigerante, foram obtidos os seguintes resultados:

Amostra Massa (g)

Lata com refrigerante comum 331,2

Lata com refrigerante “diet” 316,2

Por esses dados, pode-se concluir que a

concentração, em g/L, de açúcar no refrigerante

comum é de, aproximadamente:

a) 0,020 b) 0,050 c) 1,1 d) 20 e) 50 14. (AML) O derramamento de óleo nos cursos d’água forma uma película que dificulta a absorção de oxigênio, o que provoca a destruição de algas e plânctons, prejudicando a alimentação dos peixes. De acordo com alguns órgãos ambientais, o limite máximo de óleo na água deve ser inferior a 30 mg/L.

Disponível em: www.ufsm.br. Acesso em 05 mar. 2019 (adaptado).

A tabela a baixo apresenta a análise físico química de cinco amostras de diferentes cursos d’água medidas em g/m3.

I II III IV V

12 30 35 48 421

De acordo com o exposto encontra-se dentro

do limite a amostra: a) I.

b) II

c) III

d) IV.

e) V.

15. (AML) A fim de evitar as cáries, mas também não desenvolver a fluorose, estudos apontam que a quantidade recomendada de íons fluoretos (F-) consumidos diariamente não ultrapasse 0,07 mg por kg de massa corporal. As fontes de absorção de fluoretos são as mais diversas a água mineral por exemplo apresenta cerca de 0,14 mg/L de fluoreto.

Desta forma é possível inferir que o volume em litros limite de água mineral que uma criança com 20kg de massa corpórea poderia consumir diariamente seria de:

a) 2 b) 4 c) 7 d) 8 e) 10

137

16. (AML) O Teste Oral de Tolerância à Glicose (também conhecido como Curva Glicêmica), para diagnóstico do diabetes é feito da seguinte maneira: a pessoa com suspeita de diabetes ingere 75g de glicose diluída em água. Após duas horas de espera, é feita a coleta de sangue para medir a taxa de glicose. Se o resultado for igual ou superior a 200mg/dL (miligramas por decilitro), o indivíduo é considerado portador de diabetes. Se a glicemia estiver entre 140mg/dL e 199mg/dL, então o diagnóstico é de pré-diabetes.

Disponível em: http://mudeseusvalores.com.br. Acesso em: 13 abr. 2017.

Um paciente se submeteu ao teste proposto ingerindo 250 mL de uma solução glicosada a 300g/L. Após 2h foi feito a coleta de 10 mL de sangue do paciente que revelaram a presença de 13 mg de glicose. A análise do teste permite inferir que o: a) Paciente é diabético.

b) Paciente não é diabético. c) Paciente é pré-diabético. d) Paciente é diabético em um limite superior. e) Teste é inconclusivo pois o paciente ingeriu uma massa

de glicose fora do padrão. 17. (AML) O cloro que se adiciona à água é, na realidade, hipoclorito de sódio, NaClO pois este composto apresenta elevada eficiência bacteriológica quando em uma concentração próximo de 1,0 x 10-4 g/cm3.

Desta forma é possível empreender que a massa de hipoclorito de sódio em kg que deve ser adicionada à água de uma piscina de 10m de largura, 15m de comprimento e 2m de profundidade, para este fim é próximo de: a) 0,3. b) 3. c) 30. d) 300. e) 3000. 18. (ENEM) Determinada Estação trata cerca de 30.000 litros de água por segundo. Para evitar riscos de fluorose, a concentração máxima de fluoretos nessa água não deve exceder a cerca de 1,5 miligrama por litro de água.

A quantidade máxima dessa espécie química que pode ser utilizada com segurança, no volume de água tratada em uma hora, nessa Estação, é: a) 1,5 kg.

b) 4,5 kg.

c) 96 kg.

d) 124 kg.

e) 162 kg.

19. (UERJ) Uma amostra de 5 L de benzeno líquido, armazenada em um galpão fechado de 1500 m3 contendo ar atmosférico, evaporou completamente. Todo o vapor permaneceu no interior do galpão. Técnicos realizaram uma inspeção no local, obedecendo às normas de segurança que indicam o tempo máximo de contato com os vapores tóxicos do benzeno. Observe a tabela:

Tempo máximo de permanência (h)

Concentração de benzeno na atmosfera (mg x L-1)

2 4

4 3

6 2

8 1

Considerando as normas de segurança, e que a densidade do benzeno líquido é igual a 0,9 g x mL-1, o tempo máximo, em horas, que os técnicos podem permanecer no interior do galpão, corresponde a: a) 2 b) 4 c) 6 d) 8 e) 10

20. (AML) Algumas soluções aquosas vendidas no comércio com nomes especiais são mostradas abaixo:

Nome do produto

Fórmula do soluto predominante

% de soluto em massa

Soro fisiológico NaCl 0,9

Vinagre C2H4O2 5

Água sanitária NaClO 2

Água oxigenada H2O2 3

Considerando as densidades das soluções iguais a 0,913 g/cm3 e que as soluções são formadas exclusivamente pelo soluto predominante e pela água, o produto que apresenta a maior concentração em g x L-1, é: a) Soro. b) Vinagre. c) Água oxigenada. d) Água sanitária.

B) Concentração em porcentagem (%) Indica a quantidade (parte) de soluto existente em

100 de partes da solução.

Exemplo Tipo Significado físico

8%

m/m

8 g de soluto em 100 g de solução. 8 kg de soluto em 100 kg de solução. 8 t de soluto em 100 t de solução.

v/v

8 mL de soluto em 100 mL de solução. 8 L de soluto em 100 L de solução. 8 m3 de soluto em 100 m3 de solução.

m/v*

8 g de soluto em 100 mL de solução. 8 kg de soluto em 100 L de solução. 8 t de soluto em 100 m3 de solução.

* Na porcentagem massa/volume as unidades de massa e volume devem se relacionar de acordo com o exposto:

g kg t

mL(cm3)

L(dm3)

m3

massa

volumed =

m

V

VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM

21. Prepara-se uma solução dissolvendo-se 8 gramas de sacarose em 192 gramas de água. A porcentagem em massa da solução é igual a: a) 16%. b) 8%. c) 4%. d) 2% e) 1%

138

22. (FEI-SP) As massas respectivamente de H2C2O4 e H2O que devem ser misturadas para preparar 1000 g de solução 5% de H2C2O4 são: a) 60 g e 940 g. b) 90 g e 910 g. c) 50 g e 950 g. d) 108 g e 892 g. e) 70 g e 930 g. 23. (UERJ) Para a prevenção de cáries, em substituição à aplicação local de flúor nos dentes, recomenda-se o consumo de "água fluoretada". Sabendo que a porcentagem, em massa, de fluoreto de sódio na água é de 2,0 x 10–4 %, um indivíduo que bebe 1 litro dessa água, diariamente, terá ingerido uma massa desse sal igual a: (densidade da água fluoretada: 1,0 g/mL)

a) 2,0 x 10–3 g. b) 3,0 x 10–3 g. c) 4,0 x 10–3 g. d) 5,0 x 10–3 g. e) 6,0 x 10–3 g.

24. Numa estação de tratamento de água, adicionou-se cloro até 0,4% de massa. A densidade da solução final era de 1,0 g/mL. Qual será a concentração de cloro nessa solução em g/L? a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 25. Um detergente largamente comercializado em frascos de

500 mL apresenta 30g de hipoclorito de sódio. Qual a porcentagem em massa de hipoclorito de sódio no detergente? Admita densidade do detergente igual a 1,2 g/cm3. a) 2%

b) 5%

c) 15%

d) 20%

e) 60%

26. (AML) Recentemente, a utilização do MTBE (metil-tercbutil éter) como antidetonante da gasolina, na concentração 7% em massa de MTBE, em lugar do álcool etílico, tem causado polêmicas. Testes realizados em laboratórios indicam que o novo aditivo, produz mais poluição, na forma de monóxido de carbono, do que o álcool etílico, além de ser mais caro.

Admitindo densidade da gasolina igual a 0,80 g/cm3. Qual a massa de MBTE em kg presente em um tanque de um automóvel contendo 62 L de gasolina? a) 3,47

b) 3,51

c) 4,82

d) 5,02

e) 5,27

27. (AML) Uma solução de vinagre, segundo a legislação brasileira, deve conter entre 54 a 108 g x L-1 de ácido acético, CH3COOH. Os rótulos das embalagens de vinagre apresentam a concentração em porcentagem peso/peso.

Admitindo densidade do vinagre 0,9 g/cm3. Os valores que atendem à legislação brasileira estão dentro de uma faixa, em %(p/p), de: a) 6 a 12.

b) 4 a 8.

c) 6 a 8.

d) 8 a 12.

28. (AML) Os alvejantes sem cloro podem ser utilizados tanto em roupas brancas quanto nas de cor, sem descolori-las, pois não contêm hipoclorito de sódio em sua composição. O princípio ativo desse tipo de alvejante é o peróxido de hidrogênio, na concentração de 5% (v/v).

Disponível em: www.ucs.br. Acesso em: 21 jul. 2017 (adaptado).

Supondo-se que uma dona de casa tenha utilizado 200 mL desse alvejante em uma máquina de lavar roupas contendo 5,0L de água, a quantidade de peróxido de hidrogênio em mL, adicionado às roupas e a concentração em porcentagem (v/v) de peróxido de hidrogênio na máquina é próximo de:

a) 5 e 1.

b) 5 e 2.

c) 10 e 0,2.

d) 10 e 0,1.

e) 15 e 0,5.

29. (AML) A água do mar apresenta diversos sais que lhe conferem a salinidade, pois, em cada quilograma de água do mar, estão dissolvidos, em média, cerca de 35 g de sais,

sendo o cloreto de sódio o mais comum, contribuindo em média com 25% em massa de todo sal dissolvido.

Disponível em: www.spq.pt. Acesso em: 20 jul. 2017 (adaptado).

Neste contexto para obtenção 350,0g de cloreto de

sódio, faz-se necessário a evaporação de todo solvente existente em

a) 1,4 kg de água do mar.

b) 2,8 kg de água do mar.

c) 20,0 kg de água do mar.

d) 40,0 kg de água do mar.

e) 1400 kg de água do mar.

30. (AML) Uma enfermeira precisa preparar um medicamento para ser injetado em um paciente com

problemas respiratórios. O médico prescreveu um bronco-dilatador na dosagem de 125 mg do fármaco por kg de massa corporea. O paciente pesa 80 kg e a enfermeira dispõe de ampolas do medicamento na concentração de 1,0 g/mL. Ela precisa calcular quantos mL devem ser succionados da ampola do medicamento para depois injetá-los em 500 mL de soro fisiológico, que será administrado ao paciente de forma intravenosa.

Disponível em: www.ifsc.org. Acesso em: 14 abr. 2017 (adaptado).

Admitindo densidade do soro fisiológigo após a

adição do fármaco igual a 1,2 kg/dm3. É possível inferir que o volume de medicamento succionado e a concentração em % (em massa) do medicamento no soro fisiológico são respectivamente próximos de:

139

a) 10 mL e 1,6%. b) 12 mL e 2,4%. c) 10 mL e 2,0%. d) 11 mL e 3,2%. e) 20 mL e 1,6%.

C) Concentração em parte por milhão (ppm)

Indica a quantidade (parte) de soluto existente em 1.000.000 de partes da solução.

Exemplo Tipo Significado físico

500 ppm

m/m

500 mg de soluto em 106 mg de solução 500 g de soluto em 106 g de solução 500 kg de soluto em 106 kg de solução

v/v

500 mL de soluto em 106 mL de solução 500 L de soluto em 106 L de solução 500 m3 de soluto em 106 m3 de solução

m/v

500 g de soluto em 106 mL de solução 500 kg de soluto em 106 L de solução 500 t de soluto em 106 m3 de solução

Obs: A concentração em ppm é sempre utilizada quando a intenção é medir concentração de soluções muito diluídas, ou seja, que apresenta quantidade muito pequena de soluto na solução, neste caso pode-se admitir que tratando-se de soluções aquosas sua densidade será sempre igual a 1g/cm3.

VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM

31. (PUC-SP) No rótulo de uma garrafa de “água mineral” lê-se, entre outras coisas: Conteúdo 1,5 L Bicarbonato de cálcio: 20 ppm

Com base nesses dados, determine a massa do bicarbonato de cálcio no conteúdo da garrafa. (Dado: ppm = mg de soluto/litro de solução aquosa) a) 0,03g b) 0,02g c) 0,01g d) 0,06g e) 150 mg

32. (UERJ) Certos medicamentos são preparados por meio de uma série de diluições. Assim, utilizando-se uma quantidade de água muito grande, os medicamentos obtidos apresentam concentrações muito pequenas.

A unidade mais adequada para medir tais concentrações é denominada ppm: 1 ppm corresponde a 1 parte de soluto em 1 milhão de partes de solução.

Considere um medicamento preparado com a mistura de 1 g de um extrato vegetal e 100 kg de água pura. A concentração aproximada desse extrato vegetal no medicamento, em ppm, está indicada na seguinte alternativa:

a) 0,01 b) 0,10 c) 1,00 d) 10,00

33. (Unifesp) A contaminação de águas e solos por metais pesados tem recebido grande atenção dos ambientalistas, devido à toxicidade desses metais ao meio aquático, às plantas, aos animais e à vida humana. Dentre os metais pesados há o chumbo, que é um elemento relativamente abundante na crosta terrestre, tendo uma concentração ao redor de 20 ppm (partes por milhão). Uma amostra de 100 g da crosta terrestre contém um valor médio, em mg de chumbo, igual a: a) 20.

b) 10.

c) 5.

d) 2.

e) 1.

34. (UFJF-MG) O ozônio (O3) é nosso aliado na estratosfera, protegendo contra a incidência de raios ultravioleta. No entanto, torna-se um inimigo perigoso no ar que respiramos, próximo à superfície da Terra. Concentrações iguais ou superiores a 0,12 L de O3 em 100 m3 litros de ar podem provocar irritação nos olhos e problemas pulmonares, como edema e hemorragia. Esta concentração limite de ozônio corresponde a: a) 0,12 ppm. b) 1,2 ppm. c) 0,012 ppm d) 12 ppm e) 120 ppm. 35. (UERJ) O organoclorado conhecido como DDT, mesmo não sendo mais usado como inseticida, ainda pode ser

encontrado na natureza, em consequência de sua grande estabilidade. Ele se acumula em seres vivos pelo processo denominado de biomagnificação ou magnificação trófica. Foram medidas, em partes por milhão, as concentrações desse composto obtidas em tecidos de indivíduos de três espécies de um mesmo ecossistema, mas pertencentes a diferentes níveis tróficos, com resultados iguais a 15,0, 1,0 e 0,01.

As concentrações de DDT nos tecidos dos indivíduos da espécie situada mais próxima da base da cadeia alimentar e da situada mais próxima do topo dessa cadeia, em gramas de DDT por 100 gramas de tecido, foram, respectivamente, iguais a:

a) 1,0 x 10-3 e 1,0 x 10-5

b) 1,5 x 10-4 e 1,0 x 10-4

c) 1,0 x 10-4 e 1,5 x 10-4

d) 1,0 x 10-6 e 1,5 x 10-3

e) 1,5 x 10-6 e 1,0 x 10-6

36. (UERJ) Numa certa região oceânica, os níveis de mercúrio na água e nos peixes são, respectivamente, de 0,05 e 200 ppb. Sabe-se que 1 ppb corresponde a 1 mg por tonelada.

Comparando-se pesos iguais de peixes e de água, o fator que expressa a relação entre as massas de mercúrio nos peixes e na água, é: a) 4,0 × 10-4

b) 2,5 × 10-4

c) 0,5 × 103

d) 4,0 × 103

140

37. De acordo com a Anvisa, a ingestão diária aceitável de mercúrio por um indivíduo é de 0,1 micrograma (μg) por quilograma de peso corporal por dia. Sabendo que a quantidade de mercúrio em uma determinada espécie de peixe é na ordem de 0,40 ppm, qual será a massa de peixe, em gramas, que um indivíduo de 70 kg pode consumir por dia? (Dados: 1g = 1000000 μg)

a) 1,75 g b) 175 g c) 0,175 g d) 17,5 g e) 0,0175g

38. A padronização internacional estabelece que a água potável não pode conter mais de 5,0 x 10-4 mg de mercúrio (Hg) por grama de água.

Essa quantidade máxima permitida de Hg

expressa em ppm é igual a:

a) 5,0 x 10-6 b) 0,05 c) 0,5 d) 5,0 e) 50

39. (AML) Uma pesquisa realizada nos Estados Unidos mostrou que o uso de batons ou brilhos labiais, por conter metais tóxicos como o chumbo, pode levar a ingestão desse metal em quantidades acima das recomendadas, pois consome-se batom, ao lamber os lábios, alimentar-se, beber algum líquido, beijar na boca. A sua reaplicação, várias vezes ao longo do dia, caracteriza uso intenso e potencializa os danos à saúde. No Brasil, de acordo com as normas da ANVISA, a concentração máxima de chumbo permitida é de 20 ppm nas formulações desses produtos.

Disponível em: www.veja.abril.com.br. Acesso em: 24 jul. 2013 (adaptado).

Desta forma é possível inferir que um batom

de 3,0g para estar de acordo com as normas da ANVISA deverá apresentar até:

a) 0,02 mg de Pb. b) 0,03 mg de Pb. c) 0,04 mg de Pb. d) 0,05 mg de Pb. e) 0,06 mg de Pb.

40. (AML) Os efluentes industriais devem ser criteriosamente tratados a fim de se evitar a contaminação de rios e lagos por compostos e metais tóxicos. A análise química de uma amostra de 5,0 litros de um efluente industrial indicou a presença de 400 mg de cromo. Disponível em: www.uea.br. Acesso em: 19 jul. 2017 (adaptado).

Como a densidade desse efluente é 1g/mL, é

correto afirmar que o teor de cromo encontrado na amostra, em ppm, foi de:

a) 0,08. b) 0,8. c) 8. d) 80. e) 800.

D) Concentração em quantidade de matéria/litro (mol/L).

É a grandeza física que indica a quantidade de

matéria (número de mol) de soluto existente em UM litro de solução.

Exemplo Soluto Solução Significa que existe:

5,0

mol/L H2SO4

Água de

bateria

5 mol de H2SO4 em cada

1L de solução

1,0

mol/L CH3COOH Vinagre

0,3 mol de ácido acético

em cada 1L de solução

10-5

mol/L Ca2+

Água

mineral

10-5 mol de cloro em 1L

de solução

VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM 41. (AML) Em um recipiente contendo 1,5 L de água, foram adicionados 0,3g de cinco diferentes solutos a ver: Cloreto de sódio (NaCl), brometo de cálcio (CaBr2), glicose (C6H12O6), fluoreto de lítio (LiF) e sulfato férrico (Fe3(SO4)2). Após breve agitação não se observou formação de corpo de fundo.

Admitindo massas atômicas em mol/L: Na=23, Cl=35,5, Ca=40, Br=80, C=12, H=1, O=16, Fe=56, S=32, Li=7 e F=19.

É possível inferi que a espécie que apresenta maior concentração em mol/L é:

a) Glicose. b) Sulfato férrico. c) Fluoreto de lítio. d) Cloreto de sódio. e) Brometo de cálcio.

42. Quatro frascos – A, B, C e D – são utilizados para a preparação de quatro soluções aquosas, cujossolutos são, respectivamente, HBr, NaCl, Ba(OH)2e Kl. Tais soluções apresentam 1 grama de solutopor litro de solução. Com relação a esses solutos, sabe-se que: ✓ a solução do frasco B possui a menor concentração emmol

× L-1; ✓ a solução do frasco C possui a maior concentração em mol

× L-1; ✓ as soluções dos frascos A e B neutralizam-se quando

misturadas em volumes adequados.

Sabendo que:

M: Concentração em mol/L

MM: Massa molar (g/mol)

V: Volume da solução em L

Dadas as massas atômicas em g/mol: H=1, Br=80, Na=23, Cl=35,5, Ba=137, O=16, K=39, I=127. Pode-se concluir que os frascos que correspondem às soluções de HBr, NaCl, Ba(OH)2 e Kl são, respectivamente:

a) A, B, C, D. b) A, C, B, D. c) D, B, C, A. d) D, C, B, A. e) A, D, B, C.

MMV

mM soluto

=

141

43. (AML) Analise a tabela a seguir, a qual apresenta as massas de algumas substâncias comumente encontradas a cada 100 mL de água mineral.

Substâncias Fórmula Massas

Nitrato NO3─ 15 mg

Sulfato SO42– 10 mg

Carbonato CO32– 15 mg

Bicarbonato HCO3– 30 mg

Cloreto Cl– 2,0 mg

Disponível em: www.ufg.br. Acesso em: 20 jul. 2017 (adaptado).

Admitindo massas atômicas (g/mol): C=12,

H=1,N=14, O=16, S=32, Cl=35,5. A análise do exposto permite inferir que a espécie que se encontra em maior concentração em mol x L– é:

a) Nitrato. b) Sulfato. c) Cloreto. d) Carbonato. e) Bicarbonato.

44. (UNIOESTE) Uma garrafa de refrigerante apresenta a informação de que 500 mL do produto possui 34g de carboidrato. Supondo que todo o carboidrato presente esteja na forma de sacarose (C12H22O11) a opção que mostra corretamente a concentração aproximada deste açúcar em mol x L-1 é:

a) 2,0 x 10-4 b) 2,0 x 10-3 c) 2,0 x 10-2 d) 2,0 x 10-1 e) 2,0

45. (UERJ) A hidroponia é uma técnica de cultivo de vegetais fora do solo. Os nutrientes como nitratos (NO3

-) são fornecidos através de uma solução contendo vários sais de fácil assimilação pelo vegetal.

Para o preparo de 100L de solução nutritiva, contendo 0,007 mol x L-1 de nitrato de cálcio (Ca(NO3)2), a massa necessária deste sal, em gramas, é aproximadamente de: (Dados: N = 14, O = 16, Ca = 40)

a) 72

b) 102

c) 115

d) 164

46. (UERJ) Os intervalos de tempo entre as doses dos medicamentos são calculados para garantir que a concentração plasmática do princípio ativo seja mantida entre um valor mínimo eficaz e um valor máximo seguro. Para um certo medicamento, o princípio ativo apresenta massa molar de 200 g e sua concentração plasmática reduz-se à metade a cada 8 horas.

O valor mínimo eficaz da concentração plasmática é igual a 1 × 10-5mol × L-1 e seu valor máximo seguro é de 9,5 × 10-5mol × L-1. A concentração plasmática máxima atingida imediatamente após a ingestão da primeira dose é igual a 16 mg × L-1.

Nessas condições, o intervalo de tempo ideal, em horas, entre a ingestão da primeira e da segunda dose é de:

a) 72

b) 48

c) 32

d) 24

e) 12

47. (AML) Os efluentes industriais devem ser criteriosamente tratados a fim de se evitar a contaminação de rios e lagos por compostos e metais tóxicos. A análise química de uma amostra de 5,0 litros de um efluente industrial indicou a presença de 400 mg de cromo (Cr6+).

Disponível em: www.uea.br. Acesso em: 19 jul. 2017 (adaptado).

Admitindo massas atômicas do Cromo em g/mol igual a 50 é possível inferir que o teor de cromo hexavalente encontrado na amostra, em mol x L-1, é próximo de: a) 1,6 x 10-2.

b) 1,6 x 10-3.

c) 1,6 x 10-4.

d) 1,6 x 10-5.

e) 1,6 x 10-6.

48. (AML) A salinidade da água é um fator fundamental para a sobrevivência dos peixes. A maioria deles vive em condições restritas de salinidade, embora existam espécies como o salmão, que consegue viver em ambientes que vão da água doce à água do mar. Há peixes que sobrevivem em concentrações salinas adversas, desde que estas não se afastem muito dos originais.

Considere um rio que tenha passado por um processo de salinização (Observe na tabela suas faixas de concentração de cloreto de sódio).

Trecho do rio Concentração de NaCl

(mol x L-1)

W < 0,01

X 0,1 − 0,2

Y 0,4 − 0,5

Z 0,6 *

*isotônica à água do mar Disponível em: www.uerj.br. Acesso em: 19 jul. 2017 (adaptado).

Admitindo massas atômicas em mol/L: Na=23 e Cl=35,5. Biólogos buscam estudar neste rio espécies que sobrevivam a uma concentração de cloreto de sódio em torno de 10,0 g/L, desta forma os estudos devem se concentrar na região: a) W. b) X. c) Y. d) Z. e) W e Z.

49. (AML) Entre os produtos comerciais engarrafados,

aquele cujo consumo mais tem aumentado é a água mineral.

Simplificadamente, pode-se dizer que há dois tipos de água

mineral: a gaseificada e a não gaseificada. A tabela abaixo

traz informações simplificadas sobre a composição de uma

água mineral engarrafada.

142

íon Fórmula Quantidade

Hidrogenocarbonato HCO3─ 1,200

Cálcio Ca2+ 0,310

Magnésio Mg2+ 0,100

Sódio Na+ 0,380

Disponível em: www.unicamp.br. Acesso em: 19 jul. 2014 (adaptado).

Na coluna relativa à quantidade não está especificada a respectiva unidade. Sabe-se, no entanto, que a água citada embora condutora elétrica é eletricamente neutra ou seja o total de cargas positivas na água é igual ao total de cargas negativas. Levando em conta essa informação e considerando que apenas os íons da tabela estejam presentes no produto, a unidade mais adequada para a representação na coluna das quantidades é:

a) μg. b) g. c) mg. d) mmol. e) mol. 50. (AML) A Portaria 2914, de 12 de dezembro de 2011, do Ministério da Saúde, dispõe sobre procedimentos de controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade. Em seu artigo 39, parágrafo segundo, diz “[...] Recomenda-se que o teor máximo de cloro residual livre em qualquer ponto do sistema de abastecimento seja de 2 mg/L […]”

Disponível em: www.acafe.br. Acesso em: 20 jul. 2017 (adaptado).

Admitindo massas atômicas (g/mol): O=16, Cl=35,5 e que o cloro em questão seja hipoclorito (ClO-), desta forma a concentração limite de cloro em mol x L-1 é próximo de:

a) 2,0 x 10-3.

b) 1,4 x 10-4. c) 3,8 x 10-5. d) 1,4 x 10-5. e) 3,8 x 10-5.

5.3. Relação entre as Concentração das Soluções.

É comum nos itens da prova do exame nacional do

ensino médio (ENEM) a necessidade de o candidato

relacionar as diferentes concentrações das soluções, este

processo nada mais é do que um exercício prático de

mudanças de unidade. Em alguns casos, porém, faz-se

necessário a obtenção da massa da solução a partir de seu

volume, quando o objetivo for por exemplo calcular a

porcentagem em massa de soluto presente na solução ou a

obtenção do volume da solução a partir da massa da

respectiva solução, quando o objetivo for por exemplo

calcular concentrações que necessitem do volume da solução,

neste caso faz-se necessário conhecer a densidade da

solução. Para efeito de aproximação é possível considerar

para soluções aquosas muito diluídas (soluções em que a

concentração geralmente é medida em ppm), densidade igual

a 1,0 g/cm3.

51. (AML) Analise as soluções propostas na tabela.

Soluto (g/L) (mol/L) d

(g/cm3) %

(m/m) ppm

NaOH 20 1,0

CaBr2 0,02 1,25

CaCl2 1,2 2

H2SO4 1,0 500

Dados massas atômicas em g/mol: Na = 23;O = 16; H = 1; Ca = 40; Cl = 35,5; S = 32; Br = 80. A análise da tabela permite inferir que a solução mais diluída é a solução de: a) Hidróxido de sódio.

b) Brometo de cálcio.

c) Ácido sulfúrico.

d) Cloreto de cálcio.

52. (FGV) No Brasil, o transporte de cargas é feito quase que totalmente em rodovias por caminhões movidos a diesel. Para diminuir os poluentes atmosféricos, foi implantado desde 2009 o uso do Diesel 50S (densidade média 0,85 g x cm–3), que tem o teor máximo de 50 ppm (partes por milhão) de enxofre. A quantidade máxima de enxofre, em gramas, contida no tanque cheio de um caminhão com capacidade de 1200L, abastecido somente com Diesel 50S, é:

a) 5,1.

b) 5,1 x 10-1

c) 5,1 x 101

d) 5,1 x 103

e) 5,1 x 104

53. (AML) O batom, responsável por complementar a beleza das mulheres, contém diversos aditivos químicos, entre eles, o chumbo. Embora não exista na legislação brasileira norma específica relativa à presença de metais pesados no batom, a Anvisa recomenda o limite de 20 ppm

de chumbo para

corantes em cosméticos. A tabela a seguir apresenta valores de chumbo em quatro marcas de batom.

Amostra I II III IV

Concentração de Pb em (μg/g) 15 20 35 40

Desta forma é possível inferir que as marcas

que atendem a recomendação da ANVISA são: a) I e II

b) II e III c) I e IV d) III e IV e) I e III 54. (UERJ) Em condições ambientes, o cloreto de hidrogênio é uma substância molecular gasosa de fórmula HCl. Quando dissolvida em água, ioniza-se e passa a apresentar caráter ácido. Admita uma solução aquosa saturada de HCl com concentração percentual mássica de 36,5% e densidade igual a 1,2 kg x L-1.

Sendo as massas atômicas (g/mol): H=1, Cl=35,5.

143

A concentração da referida solução em mol/L é próximo de: a) 3 b) 6 c) 9 d) 12 e) 15

55. (AML) O paracetamol (C8H9NO2) é o princípio ativo do medicamento Tylenol®, utilizado como analgésico e antitérmico. Pode ser comercializado na forma de solução oral 200 mg x mL-1 ou comprimido (500 mg ou 750 mg). É um dos analgésicos mais utilizados, porém é altamente perigoso para o fígado, devido ao seu alto potencial hepatotóxico, não devendo ser utilizados mais do que 8 comprimidos de 500 mg ao dia.

Desta forma é possível inferir que o limite

hepatotóxico da solução oral não pode ultrapassar o volume em mL de: a) 5. b) 10. c) 15. d) 20. e) 25. 56. (AML) Em condições ambientes, o cloreto de hidrogênio é uma substância molecular gasosa de fórmula HCl. Quando dissolvida em água, ioniza-se e passa a apresentar caráter ácido. Admita uma solução aquosa saturada de HCl com concentração percentual mássica de 18,25% e densidade igual a 1,2 kg x L-1.

Disponível em: www.uerj.br. Acesso em: 21 jul. 2017 (adaptado).

Uma solução com as características propostas

no texto deverá apresentar concentração em mol x L-

1 próximo de: a) 3,0. b) 4,0. c) 5,0. d) 6,0. e) 7,0. 57. O benzoato de sódio é um sal orgânico aromático mononuclear, bastante utilizado na conservação de sucos de frutas, como o de acerola, e refrigerantes, como a coca-cola, sendo adicionado em uma concentração máxima de 0,1%. Qual o valor dessa concentração em partes por milhão? a) 1000 ppm. b) 1500 ppm. c) 2000 ppm. d) 2500 ppm. e) 3000 ppm. 58. (Enem 2003) O botulismo, intoxicação alimentar que pode levar à morte, é causado por toxinas produzidas por certas bactérias, cuja reprodução ocorre nas seguintes condições: é inibida por pH inferior a 4,5 (meio ácido), temperaturas próximas a 100°C, concentrações de sal superiores a 10% e presença de nitritos e nitratos como aditivos.

Levando-se em conta os fatores que favorecem a reprodução das bactérias responsáveis pelo botulismo, conclui-se que as toxinas que o causam têm maior chance de ser encontradas:

a) Em conservas com concentração de 2g de sal em 100 g de água.

b) Nas linguiças fabricadas com nitrito e nitrato de sódio. c) Nos alimentos logo após terem sido fervidos. d) No suco de limão, cujo ph varia de 2,5 a 3,6. e) No charque (carne salgada e seca ao sol). 59. (Enem 2017) A toxicidade de algumas substâncias é normalmente representada por um índice conhecido como DL50 (dose letal mediana). Ele representa a dosagem aplicada a uma população de seres vivos que mata 50% desses indivíduos e é normalmente medido utilizando-se ratos como cobaias. Esse índice é muito importante para os seres humanos, pois ao se extrapolar os dados obtidos com o uso de cobaias, pode-se determinar o nível tolerável de contaminação de alimentos, para que possam ser consumidos de forma segura pelas pessoas.

O quadro apresenta três pesticidas e suas

toxicidades. A unidade mg/kg indica a massa da substância ingerida pela massa da cobaia.

Pesticidas 50DL (mg kg)

Diazinon 70

Malation 1.000

Atrazina 3.100

Sessenta ratos, com massa de 200g cada, foram

divididos em três grupos de vinte. Três amostras de ração, contaminadas, cada uma delas com um dos pesticidas indicados no quadro, na concentração de 3mg por grama de ração, foram administradas para cada grupo de cobaias. Cada rato consumiu 100g de ração.

Qual(ais) grupo(s) terá(ão) uma mortalidade

mínima de 10 ratos? a) O grupo que se contaminou somente com atrazina. b) O grupo que se contaminou somente com diazinon. c) Os grupos que se contaminaram com atrazina e

malation. d) Os grupos que se contaminaram com diazinon e

malation. e) Nenhum dos grupos contaminados com atrazina,

diazinon e malation. 60. (ENEM (LIBRAS) Um pediatra prescreveu um medicamento, na forma de suspensão oral, para uma criança pesando 16 kg. De acordo com o receituário, a posologia seria de 2 gotas por kg da criança, em cada dose. Ao adquirir o medicamento em uma farmácia, o responsável pela criança foi informado que o medicamento disponível continha o princípio ativo em uma concentração diferente daquela prescrita pelo médico, conforme mostrado no quadro.

Medicamento Concentração do princípio

ativo (mg/gota)

Prescrito 5,0

Disponível comercialmente 4,0

Quantas gotas do medicamento adquirido a

criança deve ingerir de modo que mantenha a quantidade de princípio ativo receitada?

144

a) 13. b) 26. c) 32. d) 40. e) 128. 61. (ENEM (LIBRAS) ) A ingestão de vitamina C (ou ácido ascórbico; massa molar igual a 176 g/mol) é recomendada para evitar o escorbuto, além de contribuir para a saúde de dentes e gengivas e auxiliar na absorção de ferro pelo organismo. Uma das formas de ingerir ácido ascórbico é por meio dos comprimidos efervescentes, os quais contêm cerca de 0,006 mol de ácido ascórbico por comprimido. Outra possibilidade é o suco de laranja, que contém cerca de 0,07g de ácido ascórbico para cada 200 mL de suco.

O número de litros de suco de laranja que corresponde à quantidade de ácido ascórbico

presente em um comprimido efervescente é mais próximo de: a) 0,0002. b) 0,03. c) 0,3. d) 1. e) 3. 62. (ENEM 2ª APLICAÇÃO) O soro fisiológico é uma solução aquosa de cloreto de sódio (NaCl) comumente utilizada para higienização ocular, nasal, de ferimentos e de lentes de contato. Sua concentração é 0,90% em massa e densidade igual a 1,00 g/L.

Qual massa de NaCl em grama, deverá ser adicionada à água para preparar 500 mL desse soro? a) 0,45. b) 0,90. c) 4,50. d) 9,00. e) 45,00. 63. (ENEM PPL) O vinagre vem sendo usado desde a Antiguidade como conservante de alimentos, bem como agente de limpeza e condimento. Um dos principais componentes do vinagre é o ácido acético (massa molar 60 g/mol), cuja faixa de concentração deve se situar entre 4% a 6% (m/v). Em um teste de controle de qualidade foram analisadas cinco marcas de diferentes vinagres, e as concentrações de ácido acético, em mol/L, se encontram no quadro.

Amostra Concentração de ácido acético (mol L)

1 0,007

2 0,070

3 0,150

4 0,400

5 0,700

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

2012 (adaptado).

A amostra de vinagre que se encontra dentro do limite de concentração tolerado é a: a) 1. b) 2. c) 3. d) 4. e) 5.

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

Considerando que a xícara descrita contém

um volume de 200 mL de café, a concentração, em mol/L, de cafeína nessa xícara é mais próxima de: a) 0,0004. b) 0,002. c) 0,4. d) 2. e) 4. 65. (ENEM A utilização de processos de biorremediação de resíduos gerados pela combustão incompleta de compostos orgânicos tem se tornado crescente, visando minimizar a poluição ambiental. Para a ocorrência de resíduos de naftaleno, algumas legislações limitam sua concentração em até 30mg/kg para solo agrícola e 0,14mg/L para água subterrânea. A quantificação desse resíduo foi realizada em diferentes ambientes, utilizando-se amostras de 500g de solo e 100mL de água, conforme apresentado no quadro.

Ambiente Resíduo de naftaleno (g)

Solo l 1,0 x 10-2

Solo lI 2,0 x 10-2

Água I 7,0 x 10-6

Água II 8,0 x 10-6

Água III 9,0 x 10-6

O ambiente que necessita de biorremediação é o(a): a) Solo I. b) Solo II. c) Água I. d) Água II. e) Água III.

66. (Enem PPL) Em um caso de anemia, a quantidade de sulfato de ferro (II) (FeSO4, massa molar igual a 152 g/mol) recomendada como suplemento de ferro foi de 300 mg/dia. Acima desse valor, a mucosa intestinal atua como barreira, impedindo a absorção de ferro. Foram analisados cinco frascos de suplemento, contendo solução aquosa de FeSO4 cujos resultados encontram-se no quadro.

Frasco Concentração de sulfato de ferro II (mol/L)

1 0,02

2 0,20

3 0,30

4 1,97

5 5,01

145

Se for ingerida uma colher (10 mL) por dia do medicamento para anemia, a amostra que conterá a concentração de sulfato de ferro (II) mais próxima da recomendada é a do frasco de número: a) 1. b) 2. c) 3. d) 4. e) 5. 67. (Enem) A varfarina é um fármaco que diminui a agregação plaquetária, e por isso é utilizada como anticoagulante, desde que esteja presente no plasma, com uma concentração superior a 1,0 mg/L. Entretanto, concentrações plasmáticas superiores a 4,0 mg/L podem desencadear hemorragias. As moléculas desse fármaco ficam retidas no espaço intravascular e dissolvidas exclusivamente

no plasma, que representa aproximadamente 60% do sangue em volume. Em um medicamento, a varfarina é administrada por via intravenosa na forma de solução aquosa, com concentração de 3,0 mg/mL. Um indivíduo adulto, com volume sanguíneo total de 5,0 L, será submetido a um tratamento com solução injetável desse medicamento.

Qual é o máximo volume da solução do medicamento que pode ser administrado a esse indivíduo, pela via intravenosa, de maneira que não ocorram hemorragias causadas pelo anticoagulente? a) 1,0 mL b) 1,7 mL c) 2,7 mL d) 4,0 mL e) 6,7 mL

146

HABILIDADE 26. Avaliar implicações sociais, ambientais e/ou econômicas na produção ou no consumo de recursos energéticos ou minerais, identificando transformações químicas ou de energia envolvidas nesses processos.

HABILIDADE 17. Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de linguagem e representação usadas nas ciências físicas, químicas ou biológicas, como texto discursivo, gráficos, tabelas, relações matemáticas ou linguagem simbólica.

CONHECIMENTO ASSOCIADO. Termoquímica

1. INTRODUÇÃO.

Ingerimos alimentos a fim de obtermos energia para nossas atividades. Queimamos combustíveis fósseis para movimentar máquinas, carros, aviões, etc. As plantas verdes convertem energia solar em alimento e gás oxigênio. Essas situações têm em comum uma relação: tratam da energia envolvida nas transformações químicas. Portanto esta unidade tem como objetivo a medida do calor liberado ou absorvido durante processos físicos e químicos.

Os combustíveis são substâncias que reagem liberando energia, que é transformada em trabalho.

A partir dos alimentos o homem consegue retirar a energia necessária em sua vida.

A fotossíntese é um exemplo de transformação química que se processa absorvendo energia.

O ciclo hidrológico, fundamental para a vida no planeta é uma transformação termoquímica.

2. CONCEITOS FUNDAMENTAIS.

Ao iniciar o estudo de Termoquímica é necessário definir alguns termos que serão usados com assiduidade:

Sistema: Porção do universo físico cujas propriedades estão sob estudo ou investigação.

Fronteira: Limite que separa o sistema do resto do universo.

Vizinhança: É a parte do universo às proximidades da fronteira do sistema.

As transformações (físicas e químicas), normalmente são acompanhadas por trocas de calor, cuja constatação se dá nas vizinhanças de um sistema onde a transformação ocorre, sendo que para as reações o calor envolvido (absorvido ou liberado) recebe o nome de calor de reação.

3. CONCEITO DE TERMOQUÍMICA.

A Termoquímica é a parte da Química que estuda a variação térmica existente em uma transformação.

A termoquímica estuda as trocas de calor, assim como o seu aproveitamento na realização de trabalho útil.

Energia Interna (U): É a soma de duas outras modalidades

de energia: a energia química e a térmica. U = EQ + ET

Energia química: É proveniente das ligações entre os átomos e da coesão entre as moléculas.

Energia térmica: É proveniente dos movimentos de rotação e translação e da vibração de átomos e moléculas.

Entalpia (H): É o conteúdo energético global de um sistema, ou seja, a soma da energia química e da energia térmica.

Observação – Na prática não há interesse na media da entalpia (H) de um sistema; é importante, porém, conhecer a variação de entalpia (∆H) do sistema.

inicialfinal HHH −=

O Sistema Internacional de Unidade recomenda que se utilize a unidade de joule (J) nos processos que envolvem troca de calor. Porém é muito comum encontrarmos nos rótulos de alimentos a caloria (cal) como unidade de calor.

1 caloria (cal) = quantidade de calor necessária para elevar em 1 ºC a temperatura de 1,0 grama de água.

1 kcal = 4,18 kJ = 4.180 J

●

Sistema

●

Fronteira

Vizinhanças

Aula 03 e 04

147

Calorímetros

Calorímetros são aparelhos usados para medir a quantidade de calor que é liberada ou absorvida numa transformação física ou química. Dentre eles, um dos mais simples é o calorímetro de água, esquematizado abaixo. Provoca-se uma transformação termoquímica dentro da água do calorímetro, ela irá se aquecer. Pela elevação da temperatura da água, podemos calcular a quantidade de

calor que é liberada ou absorvida pela transformação. Logo a quantidade de calor cedida ou absorvida durante a transformação é igual a quantidade de calor absorvida ou liberada pela água (Qc = Qr). A quantidade de calor recebida (QR) pela água ou por qualquer substancia nas transformações termoquímicas é dada pela expressão:

A química no cotidiano

Valores energéticos

Frequentemente, nas embalagens dos produtos alimentícios encontramos tabelas com os “valores energéticos” dos alimentos. Esses valores são comumente dados em calorias, embora fosse melhor serem indicados em joules. Veja.

Alimento Valor energético (cal/g)

Manteiga 7,60

Chocolate 4,67

Açúcar 4,00

Arroz 3,60

Batata-inglesa 0,90

Peixe 0,84

Carne de vaca 2,90

Esses “valores energéticos” correspondem à energia liberada nas reações do metabolismo desses alimentos no organismo. Quando dizemos que o chocolate “tem muita caloria”, significa que, nas reações do metabolismo do chocolate no organismo, há liberação de muita energia. Os produtos “light” têm “valor energético” baixo (Iow calorie).

4. PROCESSOS TERMOQUÍMICOS.

Em relação às trocas de calor, as reações químicas se classificam em dois tipos: reações exotérmicas e reações endotérmicas, conforme liberem ou absorvam o calor respectivamente.

4.1. Reação Endotérmica

O prefixo endo significa "para dentro". Reações endotérmicas são aquelas que absorvem energia na forma de calor. O esquema geral de uma reação endotérmica pode ser escrito da maneira a seguir, onde A, B, C e D representam substâncias genéricas.

A + B → C + D

Reagente Produto

Relação entre HReagente e HProduto

Fórmula Fundamental

Sinal do ∆H

Classificação da reação

HReagente < HProduto ∆H = HProduto - HReagente Positivo Reação

ENDOTÉRMICA

1º Caso: A + B → C + D ; ∆H > 0

2º Caso: A + B + Calor → C + D

Representação gráfica

4.2. Reação Exotérmica. É toda reação que se processa liberando energia, isso ocorre porque a entalpia dos reagentes é maior que as do produto. O esquema geral de uma reação exotérmica pode ser escrito da maneira a seguir, onde A, B, C e D representam substâncias genéricas.

A + B → C + D

Reagente Produto

Relação entre HReagente e HProduto

Fórmula Fundamental

Sinal do ∆H

Classificação da reação

HReagente > HProduto ∆H = HProduto - HReagente Negativo Reação

EXOTÉRMICA

1º Caso: A + B → C + D ; ∆H < 0

2º Caso: A + B → C + D + Calor

Representação gráfica

Entalpia (H)

Sentido da reação

∆H > 0

A + BA + B

C + DC + D

HReagente

HProduto

Calor

Absorvido

Entalpia (H)

Sentido da reação

∆H < 0

A + BA + B

C + DC + D

HReagente

HProduto

Calor

Liberado

148

VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM

68. (AML) A representação das transformações termoquímicas nos passa importantes informações, como calor envolvido, tipo de transformação (física ou química) e relação entre as quantidades de substâncias e o calor liberado ou absorvido. O gráfico abaixo apresenta três transformações.

Ordem Transformação ∆H (kJ/mol)

I CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2(g) + 42,0

II S(s) + O2(g) → SO2 (g) - 296,0

III H2O(ℓ) → H2O(s) - 1,44

A leitura das informações expostas permite inferir que a:

a) Transformação I envolve maior fluxo de calor. b) Transformação I apresenta entalpia do reagente maior

que a entalpia dos produtos. c) Decomposição de 2,0 mol de dióxido de enxofre em gas

oxigênio e enxofre sólido absorve 296,0 kcal. d) Parede externa do recipiente em que esteja ocorrendo a

reação II aquece com o tempo. e) Transformação I é uma reação endotérmica enquanto as

transformações II e III são reações exotérmicas.

69. (AML) A combustão (reação com gás oxigênio) do carbono na forma de grafite produz gás carbônico e libera 94,0 kcal de energia térmica por mol de reagentes.

Desta forma a transformação que melhor representa o processo é:

a) C(s) + O2(g) → CO2(g) ; ∆H = - 94,0 kcal/mol. b) C(grafite) + O2(g) → CO2(g) ; ∆H = - 94,0 kcal/mol. c) C(s) + O2(g) → CO2(g) ; ∆H = + 94,0 kcal/mol. d) C(grafite) + O2(g) → CO2(g) - 94,0 kcal/mol.

e) C(s) + O2(g) → CO2(g) + 94,0 kcal/mol.

70. (AML) Quando se toma um banho de ducha quente ocorre uma transição térmica entre a água e o corpo. Após o banho sentimos uma outra sensação térmica proveniente da troca de calor entre o corpo e o meio ambiente.

Disponível em: www.aml.br. Acesso em: 04 mar. 2018.

Tomando o corpo como referência é possível inferir que durante o banho ocorre um fenômeno:

a) Físico endotérmico e após o banho um fenômeno físico exotérmico.

b) Físico exotérico e após o banho um fenômeno físico endotérmico.

c) Químico endotérmico e após o banho um fenômeno químico exotérmico.

d) Químico exotérico e após o banho um fenômeno químico endotérmico.

e) Químico exotérico e após o banho um fenômeno físico endotérmico.

71. (Vunesp) Em uma cozinha, estão ocorrendo os seguintes processos:

I. Gás queimando em uma das “bocas” do fogão e II. Água fervendo em uma panela que se encontra

sobre essa “boca” do fogão. Com relação a esses processos, pode-se

afirmar que: a) I e II são exotérmicos. b) I é exotérmico e II e endotérmico c) I é endotérmico e II é exotérmico d) I é isotérmico e II é exotérmico e) I é endotérmico e II é isotérmico

72. (Unisc-RS) A sensação que temos quando o álcool ou éter é derramado sobre a pele é de resfriamento. Esse fenômeno é mais corretamente explicado através da(o): a) Maior temperatura da pele em relação aos líquidos. b) Processo exotérmico envolvido na evaporação dos

solventes c) Fenômeno de absorção das substâncias através da pele. d) Energia que os solventes precisam para mudar do estado

líquido para o vapor. e) Condensação dos mesmos, que exige a perda de calor. 73. Álcool etílico ao cair na pele humana produz a sensação/percepção de frio, a medida que evapora.

Em relação ao fenômeno descrito é correto afirmar que: a) Esta transformação absorve calor da vizinhança (a pele),

pois é espontaneamente endotérmica; b) Esta transformação cede calor, uma vez que ao evaporar

a pele cede seu calor; c) O valor da entalpia desta reação será sempre negativo e

isso remete à sensação de frio; d) A entalpia do reagente é maior que a do produto, sendo

o frio a percepção deste fato; e) O frio está associado à percepção fisiológica e independe

da termodinâmica da reação; 74. (PUCMG) Considere as seguintes equações termoquímicas:

I. 2NH4NO3(s) – 411,2 kJ → 2N2(g) + O2(g) + 4H2O(l)

II. 2CH4O(g) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 4H2O(l) ; ∆H = - 1452 kJ

III. 3O2(g) → 2O3(g) ; ∆H = + 426,9 kJ

IV. Fe2O3(g) + 3C(s) + 490 kJ → 2Fe(s) + 3CO(g)

V. 2 Na(s) + 2H2O(L) → 2 NaOH(s) + H2(g) + 281,8 kJ

São exotérmicas: a) III e IV apenas. b) IV e V apenas. c) I, II, V apenas. d) I, III, IV apenas. 75. (AML) Observe o gráfico abaixo, que representa o diagrama de energia potencial (entalpia) em função do caminho de uma reação sem catalisador (I) e com catalisador (II).

Com base no comportamento termoquímico

infere-se que o catalisador:

149

a) Acelera a velocidade da reação, criando um caminho mais rápido na transição reagente produto.

b) Diminui a energia de ativação formando ligações nos produtos termodinamicamente menos estáveis.

c) Não interfere na variação de entalpia da reação já que atua em uma etapa intermediaria.

d) Não é consumido no processo sendo portanto inerte aos reagentes e produtos da reação.

e) Não interfere na ocorrência da reação, portanto a reação ocorreria mesmo sem sua presença.

76. (AML) Energia de ativação é a energia necessária para que uma reação química ocorra. É um montante energético que independe da classificação da reação quanto à liberação ou absorção de calor, e pode ser fornecida de várias formas. Um palito de fósforo por exemplo, não se acende,

espontaneamente, enquanto está guardado na caixa. Porém basta um ligeiro atrito com uma superfície externa áspera da caixa para que ele, imediatamente, entre em combustão, com emissão de luz e calor.

Disponível em: www.aml.br. Acesso em: 04 mar. 2018.

A análise do exposto permite inferir que a reação em questão é: a) Endotérmica e tem energia de ativação maior que a

energia fornecida pelo atrito. b) Endotérmica e tem energia de ativação menor que a

energia fornecida pelo atrito. c) Exotérmica e tem energia de ativação maior que a

energia fornecida pelo atrito. d) Exotérmica e tem energia de ativação menor que a

energia fornecida pelo atrito.

77. (UFMG) Ao se sair molhado em local aberto, mesmo em dias quentes, sente-se uma sensação de frio. Esse fenômeno está relacionado com a evaporação da água que, no caso, está em contato com o corpo humano.

Essa sensação de frio explica-se CORRETAMENTE pelo fato de que a evaporação da água:

a) É um processo endotérmico e cede calor ao corpo. b) É um processo endotérmico e retira calor do corpo. c) É um processo exotérmico e cede calor ao corpo. d) É um processo exotérmico e retira calor do corpo.

5. FATORES QUE INFLUENCIAM O VALOR DO ∆H

O valor da variação de entalpia (∆H), de uma reação química está sujeito a variações conforme mudem as condições em que a reação foi realizada. Sendo que os fatores mais importantes que influenciam ∆H são: 5.1. Quantidades de reagentes e produtos.

A quantidade de calor envolvida em uma reação química é proporcional à quantidade de reagentes e produtos que participam da reação. Se por exemplo, a quantidade de reagentes e produtos for alterada, a quantidade de calor irá alterar na mesma proporção, como no exemplo:

1 H2(g) + 1 Cl2(g) → 2 HCl (g) ∆H = - 44,2 kcal

2 H2(g) + 2 Cl2(g) → 4 HCl (g) ∆H = - 88,4 kcal

3 H2(g) + 4 Cl2(g) → 8 HCl (g) ∆H = - 136,6 kcal

5.2. Fases de Agregação das Substâncias

A energia das substâncias aumenta progressivamente à medida que elas passam da fase sólida para a líquida e a gasosa, desta forma se a energia interna é maior a quantidade de energia liberada será menor. Consideremos como exemplo, a formação da água nos seus três estados físicos. H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (v) ∆H1 = - 242, 9 kJ/mol

H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (L) ∆H2 = - 286, 6 kJ/mol

H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (s) ∆H3 = - 292, 6 kJ/mol

Entalpia (kJ/mol)

HH2 (g)2 (g) + + ½½ OO2(g)2(g)

HH22O O (v)(v)

0,0

- 242,9

- 286,6

- 292,6

HH22O O (L)(L)

HH22O O (s)(s)

∆∆HH11 ∆∆HH22 ∆∆HH33

Nível de maior

energia

Nível de menor

energia

5.3. Variedades alotrópicas.

Entre a s formas alotrópicas de um mesmo elemento há aquela mais estável e, portanto, menos energética, e também a menos estável, portanto, mais energética. Seja, por exemplo, uma reação química exotérmica:

C(grafita) + O2(g) →CO2(g) H = - 94,00 kcal

C(diamante) + O2(g) →CO2(g) H = - 94,45 kcal

Observe que o carbono na forma de grafita apresenta menor variação de entalpia sendo, portanto, a espécie alotrópica mais estável.

6. EQUAÇÃO TERMOQUÍMICA.

É a equação química, corretamente balanceada, junto à qual mencionamos a entalpia da reação e na qual indicamos todos os fatores que possam influir no valor dessa entalpia, como estado físico ou estado de agregação, pressão e temperatura.

Exemplo:

Equação Termoquímica

Reação ∆H ( 25ºC, 1atm)

H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (L) - 286,6 kJ/mol

C(diamante) + O2(g) →CO2(g) - 395,0 kJ/mol

H2(g) + Cl2(g) → 2 HCl (g) - 184,1 kJ/mol

7. DEFINIÇÃO DOS CALORES DE REAÇÃO.

7.1- Entalpia padrão de formação de uma substância (∆H0).

É a variação de entalpia que associada a formação de 1 mol de um composto a partir de substâncias simples no estado padrão. A entalpia de formação representa a entalpia de um mol do composto formado.

150

Exemplos:

C(grafite)

+ O2(g)

→ CO2(g)

H0 = - 94 kcal/mol (25 ºC, 1atm)

Observe que a equação química, demonstra a formação de 1 mol de gás carbônico, portanto o seu ∆H representa a entalpia padrão de

formação.

H2(g)

+ ½ O2(g)

→ H2O

(L) H0 = - 286,6 kJ/mol

Atenção:

1 – Os valores das entalpias padrão de formação das substâncias são tabelados, e sempre que necessário devem ser consultados. Por exemplo:

Entalpia de formação em kJ/mol

NH3(g) HCl(g) CH4(g) CO2(g) H2O(g) NH4Cl(s)

- 46,0 - 92,0 - 74,0 - 393,5 - 242,0 - 314,0

2 - As substâncias simples no estado padrão (25 ºC, 1 atm,

estado físico e forma alotrópica mais estável), possuem por convenção entalpia padrão de formação igual a ZERO.

Substância C(grafite) C(diamante) O2(g) O3(g) H2(g)

H0 = 0 ≠ 0 = 0 ≠ 0 = 0

7.2- Entalpia (ou calor) de combustão de uma

substância.

É a variação de entalpia, ou seja, quantidade de calor liberada na combustão total de 1 mol de determinada substância, a 25°C e 1 atm de pressão. Exemplos:

Reação de combustão Entalpia de combustão

1 CH4(g) + 2 O2(g) →CO2(g) + 2H2O(L) H = - 888,0 kJ/mol

1 CH3OH(L) + 3/2 O2(g) → CO2(g) + 2H2O(L) H = - 725,6 kJ/mol

1 H2(g) + ½ O2(g) → H2O(g) H = - 286,0 kJ/mol

Observação:

1 – Note que o H é sempre negativo, pois as reações de

combustão são sempre exotérmicas. 2 - Observe que a entalpia de combustão está sempre

associada a combustão total de UM mol de combustível.

3 - A combustão total de um composto produz sempre

óxidos dos elementos constituintes do composto, no caso dos compostos orgânicos formados por carbono e hidrogênio (hidrocarbonetos) ou carbono hidrogênio e oxigênio o produto da combustão total é sempre gás carbônico e água.

VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM

78. (FUVEST) A oxidação de açúcares no corpo humano produz ao redor de 4,0 quilocalorias por grama de açúcar oxidado. A oxidação de um décimo de mol de glicose (C6H12O6) vai produzir aproximadamente: a) 40 kcal. b) 50 kcal. c) 60 kcal. d) 70 kcal. e) 80 kcal.

Massa atômicas: H = 1,0; C = 12,0; O = 16,0

79. (FEEQ-CE) A queima de 1,0 kg de metano (CH4) liberou 5,5 x 104 kJ. Com base nesse dado, o calor da combustão de 1 mol de metano é da ordem de:

(Dado: massa molar do CH4 = 16 g . mol-1)

a) 8,8 x 10-4

b) 8,8 x 10-3

c) 8,8 x 10-2 d) 8,8 x 102 e) 8,8 x 104 80. (AML) Admitindo que uma vela seja produzida com uma parafina ao qual se pode atribuir a fórmula C20H42 e que queima de acordo com a equação termoquímica abaixo (25ºC e 1atm). C20H42(s) + 6½ O2(g) → 20CO2(g) + 21H2O(g); H = - 12.400 kJ/mol

Desta forma admitindo massas atômicas C = 12 g/mol; H =1 g/mol, o calor liberado em kJ na combustão de 14,0 g dessa vela nas mesmas condições é próximo de: a) 205 b) 410 c) 620

d) 840 e) 980

81. (AML) A tabela abaixo apresenta equações químicas de reações de formação de alguns óxidos metálicos e seus respectivos valores de ∆H, a 25 ºC e 1 atm.

Equação Química ∆H(kcal/mol)

Hg(L) + ½ O2(g) →HgO(s) - 22

2 Fe(s) + 3/2 O2(g) → Fe2O3(s) - 197

Cu(s) + ½ O2(g) → CuO(s) - 38

2 Al(s) + 3/2 O2(g) → Al2O3(s) - 400

A análise do exposto permite inferir que para uma mesma quantidade molar, o metal mais fácil de ser obtido é o:

a) Hg(L) b) Fe(s) c) Cu(s) d) Al(s) e) Al2O3(s)

82. (AML) A tabela abaixo apresenta equações químicas de reações de formação de alguns óxidos metálicos e seus respectivos valores de ∆H, a 25 ºC e 1 atm.

Equação Química ∆H(kcal/mol)

Hg(L) + ½ O2(g) → HgO(s) - 22

2 Fe(s) + 3/2 O2(g) → Fe2O3(s) - 197

Cu(s) + ½ O2(g) → CuO(s) - 38

2 Al(s) + 3/2 O2(g) → Al2O3(s) - 400

Entalpia padrão de formação da água.

151

Admitindo massas atômicas em g/mol: Hg=200, Fe=56, Cu=63,5, Al=27 e O=16. A análise do exposto permite inferir que para uma mesma massa de metal produzida pela decomposição de seu óxido, aquele que envolve maior consumo de energia é o: a) Hg(L) b) Fe(s) c) Cu(s) d) Al(s) e) Al2O3(s) 83. (UFRRJ) Desde a pré-história, quando aprendeu a manipular o fogo para cozinhar seus alimentos e se aquecer, o homem vem percebendo sua dependência cada vez maior das várias formas de energia. A energia é importante para uso industrial e doméstico, nos transportes, etc. Existem reações químicas que ocorrem com liberação ou

absorção de energia, sob a forma de calor, denominadas, respectivamente, como exotérmicas e endotérmicas. Observe o gráfico a seguir e assinale a alternativa correta:

a) A transformação absorvecalor. b) O gráfico representa uma reação exotérmica. c) A entalpia dos reagentes é igual à dos produtos.

d) A entalpia dos produtos é maior que a dos reagentes. e) A variação de entalpia é maior que zero.

84. (PUCMG) No aparelho comercialmente conhecido como ozonizador, usado para purificar a água e torná-la potável, ocorre a transformação alotrópica, representada pela seguinte equação:

3 O2(g) → 2 O3(g) ∆H = + 68,0 kcal

A quantidade de calor envolvida na transformação de 48g de O2 em O3 é igual a:

a) 34 kcal de calor absorvido. b) 68 kcal de calor liberado. c) 34 kcal de calor liberado. d) 68 kcal de calor absorvido.

85. (PUCMG) Combustíveis orgânicos liberam CO2, em sua combustão. O aumento da concentração de CO2 na atmosfera provoca um aumento do efeito estufa, que contribui para o aquecimento do planeta. A tabela abaixo informa o valor aproximado da energia liberada na queima de alguns combustíveis orgânicos, a 25 ºC.

Combustível Fórmula Energia liberada /

kJ.mol-1

Etanol C2H5OH 1400

Metano CH4 900

Metanol CH3OH 730

n-octano C8H18 5600

O combustível que apresenta o maior quociente energia liberada/quantidade de CO2 produzido é o: a) Metano. b) Etanol. c) N-octano. d) Metanol. 86. (UFRN) Numa universidade do Nordeste, pesquisadores da área de produtos naturais chegaram a uma importante descoberta: partindo da fermentação do suco de certa espécie de cacto comum na caatinga, obtiveram álcool isopropílico (CH3CHOHCH3) a baixo custo. Em princípio, esse álcool pode ser convertido em acetona (CH3COCH3), pelo processo abaixo, com rendimento de 90%, nas condições dadas.

A partir de 30g de isopropanol, a massa de propanona obtida e o calor absorvido no processo são, mais aproximadamente: Dados massas Molares (g/mol): H=1,0; C=12,0; O=16,0.

a) 52 g e 3,2 kJ b) 29 g e 1,8 kJ c) 26 g e 1,6 kJ d) 54 g e 3,6 kJ.

87. Um motorista de táxi afirmou gastar em seu carro 10 litros de gasolina por dia. Admitindo-se combustão total e que a gasolina utilizada possui fórmula C8H18, quantas calorias

são liberadas diariamente por essa quantidade de combustível? Dados: densidade da gasolina igual a 0,73 g/cm3; o calor de combustão da gasolina é igual a 10,5 kcal/g. a) 5,7 x 104 kcal. b) 6,7 x 103 kcal. c) 1,5 x 106 kcal. d) 3,0 x 103 kcal. e) 7,6 x 104 kcal.

8. PODER CALORÍFICO E PODER POLUIDOR. Uma aplicação importante dos calores de combustão é a escolha dos combustíveis a serem uzados nas indústrias. Sem dúvida é muito importante considerar a quantidade de calor que o combustível é capaz de produzir. Essa propriedade se denomina poder calorífico e geralmente é medido em kcal/kg ou kJ/kg, ele indica a quantidade de calor liberado pela combustão de uma unidade de massa de cada combustível. Desta forma-se nota-se que para escolher o melhor combustível do ponto de vista energético faz-se necessário comparar a energia liberarada pela queima de uma mesma massa de combustível. Um outro fator que atualmente leva-se em consideração durante a escolha de um combustível, é a poluição provocada durante sua combustão. Levando em consideração o impacto ambiental, o melhor combustível é aquele que produz uma menor quantidade de poluente atmosférico.

152

HReagentes HProdutos

O gás hidrogêio, é considerado o combustível mais “limpo” dentre os existentes, pois sua combustão produz apenas água, que não é poluente; mas o hidrogênio, como combustível, ainda tem uso limitado, devido a seu elevado custo.

88. (AML) A tabela abaixo apresenta informações acerca de alguns combustíveis em nosso cotidiano.

Combustível Formula Poder calorífico

(kJ/g)

Álcool combustível C2H5OH 30

Gasolina C8H18 47

Gás natural CH4 54

Gás hidrogênio H2 134

Butano C4H10 42

Com a intenção de escolher um combustível que permita um maior deslocamento de um mesmo automóvel, a melhor escolha seria: a) Gasolina. b) Butano. c) Gás natural. d) Gás hidrogênio. e) Álcool combustível.

89. (AML) A tabela abaixo apresenta informações acerca de alguns combustíveis em nosso cotidiano.

Combustível Massa molar

(g/mol) Pode poluidor (mol

de CO2/g)

C2H5OH 46 0,04

C8H18 114 0,07

CH4 16 0,06

H2 2 0

C4H10 58 0.06

Com a intenção de escolher um combustível que permita uma menor liberação de gás carbônico para uma mesma massa de combustível queimado, a melhor escolha seria: a) Gasolina. b) Butano. c) Gás natural. d) Gás hidrogênio. e) Álcool combustível.

90. (AML) As reações químicas envolvem energia. Nos automóveis, a fonte de energia é a queima de certos compostos orgânicos. A tabela a seguir fornece os valores de

calor padrão de combustão, a 25ºC, de alguns compostos orgânicos:

Composto Massa molar

Calor de combustão (kcal/mol)

CH4(L) C2H5OH(L) C8H18(L)

16 g/mol 46 g/mol 114g/mol

213,8 326,7 1320,6

A ordem crescente de energia liberada por grama de combustível queimado é: a) Metano, etanol, octano. b) Octano, etanol, metano. c) Etanol, metano, octano. d) Etanol, octano, metano. e) Octano, metano, etanol.

91. (AML) A tabela apresenta informações sobre as composições químicas e as entalpias de combustão para três diferentes combustíveis que podem ser utilizados em motores de combustão interna, como o dos automóveis.

Combustível ΔH combustão

kcal.mol-1 Massas molares

g.mol-1

Metano (CH4) - 212,8 16

Etano (C2H6) - 372,8 30

Acetileno (C2H2) - 310,6 26

Com base nas informações apresentadas e comparando

esses três combustíveis, é correto afirmar que

a) O metano é o que apresenta maior impacto ambiental e maior vantagem energética.

b) O etano é o que apresenta maior impacto ambiental e maior vantagem energética.

c) O metano é o que apresenta menor impacto ambiental e maior vantagem energética.

d) O acetileno é o que apresenta menor impacto ambiental e maior vantagem energética.

92. (AML) O quadro seguinte relaciona alguns combustíveis e seus respectivos calores de combustão.

Combustível Formula ∆H (kJ/mol)

Metanol CH3OH - 558

Hidrogênio H2 - 242

Etanol C2H5OH - 1.366

Benzeno C6H6 - 3.268

Acetileno C2H2 - 1.298

Neste contexto, qual dos combustíveis, quando queimado completamente, libera mais dióxido de carbono no ambiente pela mesma quantidade de

energia produzida?

a) Hidrogênio. b) Metanol. c) Benzeno. d) Acetileno. e) Etanol.

9. CÁLCULO DO ∆H DE UMA REAÇÃO. 9.1. Em função dos calores de formação.

Este método consiste em calcular a variação de entalpia de uma reação química, utilizando os valores das entalpias de formação já tabelado e a expressão ∆H = HProduto – HReagente.

1. Determine a variação de entalpia para a reação de combustão do metano gasoso a 25oC e 1 atm. Dados entalpias de formação:

Substância CH4(g) CO2(g) H2O(L)

H0 (kcal/mol) - 17,0 - 94,0 - 68,4

Resolução:

1- O primeiro passo consiste em montar a equação de combustão do metano gasoso devidamente balanceada.

CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(L)

153

2- Calcular o H, utilizando a expressão:

∆H = HProduto – HReagente

molkcalH

H

H

H

H

HCHHHH OOHCO

/8,213

0,178,230

]0,17[]8,136)0,94[(

)]0()0,17[()]8,136()0,94[(

)]0(2)0,17[()]4,68(2)0,94[(

)](2)[()](2)[(222 4

−=

+−=

−−−−=

+−−−+−=

+−−−+−=

+−+=

Resposta: A variação de entalpia para a reação de combustão do metano gasoso é igual a – 213,8 kcal/mol.

VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM 93. (UEPA) O metanol (CH3OH) é um combustível utilizado em carros de corrida de fórmula 1. A combustão completa de 64 g desse combustível libera:

a) 127,6 kJ. b) 638,1 kJ. c) 1.276,2 kJ. d) 6.381,2 kJ. e) 7.448,1 kJ. Dados: ΔHfo (kJ mol-1): CH3OH (l) = -239,0; H2O(g) = -241,8; CO2(g) = -393,5

9.2. Em função da Lei de Hess.

A variação de entalpia de um sistema depende

apenas do estado final e do estado inicial, não importando as etapas intermediárias em que o processo está dividido.

Vamos explicar essa lei utilizando um exemplo simples. Para transformar C(grafite) e O2(g) em gás carbônico - CO2(g) podemos admitir dois caminhos diferentes, conforme o esquema abaixo:

Observe que a variação de entalpia da obtenção de

gás carbônico pode ser obtida diretamente (∆H), ou pela soma das variações de entalpias das etapas indiretas (∆H1 + ∆H2).

Considerando o comportamento gráfico dessas transformações temos;

Com base no gráfico podemos observar facilmente

que ∆H é a soma das etapas intermediárias (∆H1 + ∆H2). Ao trabalharmos com as reações químicas, teremos:

3. Dados as reações:

A) C(s) + O

2(g) → CO

2(g) H = - 94,0 Kca/mol

B) H2(g)

+ ½ O2(g)

→ H2O

(L) H = - 68,4 Kcal/mol

C) CH4(g)

+ 2O2(g)

→ CO2(g)

+ 2H2O

(L) H = - 212,9 Kcal/mol

Determine H para a reação de formação do metano gasoso a partir dos seus elementos constituintes;

C(s)

+ 2H2(g)

→ CH4(g)

H = ?

Resolução:

Para que a soma das etapas intermediárias resulte na reação fundamental (aquela que se deseja calcular o ∆H), devemos seguir os seguintes passos:

1º Passo 2º Passo 3º Passo

Manter a equação A

Dobrar a equação B

Inverter a equação C

Mantém o valor de ∆H

Dobra o valor de ∆H

Inverte o valor de ∆H

Simplificando, temos: Simplificando, temos:

C

(s) + O

2(g) → CO

2(g) H = - 94,0 kcal

2H2(g)

+O2(g)

→ 2H2O

(L) H= 2 . (-68,4) = - 136,8 kcal

CO2(g)

+ 2H2O

(L) → CH

4(g)+2 O

2(g) H = + 212,9 kcal

C(s) + 2H

2(g) → CH

4(g) H = - 17,9 kcal

Resposta: A variação de entalpia (∆H) para a reação de formação do metano gasoso é igual a – 17,9 kcal/mol.

C (grafite) + O2 (g)CO2 (g)

Caminho direto

CO (g) + ½ O2 (g)

Caminho indireto

Estado inicial Estado Final

∆H = - 393,3 kJ

∆H1= - 110,3 kJ ∆H2 = - 283,0 kJ

Entalpia (H)

Cgrafite + O2(g)

CO(g) + ½ O2(g)

CO2(g)

Estado inicial

Estado final

0,0

- 110,3

- 393,3

∆H

∆H1

∆H2C (grafite) + O2 (g)CO2 (g)

Caminho direto

CO (g) + ½ O2 (g)

Caminho indireto

Estado inicial Estado Final

∆H = - 393,3 kJ

∆H1= - 110,3 kJ ∆H2 = - 283,0 kJv

Cgrafite + ½ O2(g) CO(g) ∆H1 = - 110,3 kJ

CO(g) + ½ O2(g) CO2(g) ∆H2 = - 283,0 kJ

+Cgrafite + 1 O2(g) CO2(g) ∆H = - 393,3 kJ

154

VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM

94. (FAC) O corpo humano necessita de energia para a realização de suas funções vitais. Os carboidratos são fontes rápidas de energia e são degradados por enzimas digestivas e controlados principalmente pelo intestino até chegar à corrente sanguínea, visto que o organismo não é capaz de absorver moléculas maiores. A glicose usada na alimentação também é chamada de “açúcar no sangue”, pois é o açúcar mais simples que circula em nossas veias.

A seguir é apresentada a equação química que representa a combustão da glicose.

C6H12O6 (aq) + 6 O2 (g) → 6 CO2 (g) + 6 H2O (l) Considerando as entalpias de reação em kJ/mol

6 C(s) + 3 O2(g) + 6 H2(g) → C6H12O6(aq) ∆H01= -1.263

H2(g) + ½ O2(g) → H2O (l) ∆H02= -286

CO2(g) → C(s) + O2(g) ∆H03= +394

Dados (massa molar em g/mol): C=12, H=1, O=16.

A energia liberada pelo organismo na ingestão de 10g de glicose é: a) 156,5 kJ. b) 1.565 kJ. c) 2.364 kJ. d) 236,4 kJ. e) 2.817 kJ.

95. (AML) A lei de Hess consegue prever o conteúdo energético envolvido em uma transformação sem que

necessariamente tenhamos que realizar esta transformação, basta para isso que tenhamos conhecimentos das etapas que nos leve aquela transformação desejada.

O gráfico abaixo, por exemplo, permite que de forma indireta possamos determinar o calor envolvido na transformação de grafite e diamante.

Dados:

1

2

H 393,1kJ/mol

H 395,0 kJ/mol

= −

= −

Disponível em: www.aml.br. Acesso em: 25 fev. 2018.

Admitindo massa atômica do carbono igual a 12 g/mol, é possível empreender que a conversão de grafite em diamante envolve aproximadamente

a) Absorção de 160 J/g. b) Liberação de 160 J/g. c) Absorção de 1,9 kj/g. d) Liberação de 1,9 kj/g. e) Absorção de 395 kj/g.

96. (AML) Benzeno pode ser obtido a partir de hexano por reforma catalítica. Considere os dados abaixo:

Reação de combustão Calor

liberado

H2(g) + ½O2(g) → H2O(L)

C6H6(L) + O2(g) → 6CO2(g) + 3H2O(L)

C6H14(L) + 19/2O2(g) → 6CO2(g) + 7H2O(L)

286 kJ/mol 3268 kJ/mol 4163 kJ/mol

Pode-se então afirmar que na hidrogenação do benzeno formando 1,0 mol de hexano, há: a) Liberação de 249 kj. b) Absorção de 249 kj. c) Liberação de 609 kj. d) Absorção de 609 kj e) Liberação de 895 kj. 97. (FEI) Considerando as questões abaixo: C2H2(g) + 5/2‚ O2(g) → 2 CO2(g) + H2O(l) + 1299,5 kJ

C(grafite) + O2(g) → CO2(g) + 393,5 kJ

H2(g) + ½ O2(g) → H2O(l) + 285,8 kJ

A entalpia molar de formação de C2H2(g) a

partir de carbono grafite e hidrogênio gasoso é: a) + 226,7 kJ b) + 620,2 kJ c) + 798,3 kJ d) - 1978,8 kJ e) - 2372,3 kJ 98. (PUC-SP) Um passo no processo de produção de ferro metálico, Fe(s), é a redução do óxido ferroso (FeO) com

monóxido de carbono (CO).

FeO(s) + CO(g) → Fe(s) + CO2(g) ∆H = x

Utilizando as equações termoquímicas fornecidas a seguir: Fe2O3(s) + 3 CO(g) → 2Fe(s) + 3 CO2(g) ∆H = - 25kJ 3FeO(s) + CO2(g) → Fe3O4(s) + CO(g) ∆H = - 36 kJ 2Fe3O4(s) + CO2(g) → 3Fe2O3(s) + CO(g) ∆H = + 47 kJ

É correto afirmar que o valor mais próximo de x é: a) -17 kJ b) +14 kJ c) -100 kJ d) -36 kJ e) +50 kJ

99. (AML) O diagrama a seguir representa a transformação de gás hidrogênio e gás oxigênio em água liquida e gasosa e seus respectivos ∆H.

155

Admitindo massas atômicas (g/mol): H=1 e O=16, depreende-se que a transformação de 4,5g grama de água líquida em água gasosa: a) Libera aproximadamente 2,6 kcal de energia. b) Absorve aproximadamente 2,6 kcal de energia. c) Libera aproximadamente 10,5 kcal de energia. d) Absorve aproximadamente 10,5 kcal de energia. e) Libera aproximadamente 126 kcal de energia. 100. (AML) Dado o esquema abaixo, estabelecida nas condições padrão:

Admitindo-se massas atômicas (g/mol): C=12, O=16, H=1. Empreende-se que a reação de produção de metanol a partir de gás hidrogênio e monóxido de carbono:

a) libera 1,0 kcal/g. b) b) absorve 1,0 kcal/g. . c) libera 33,0 kcal/g. d) absorve 33,0 kcal/g e) libera 379,0 kcal

101. (PUCMG) O diagrama a seguir contém valores das entalpias das diversas etapas de formação do NaCl(s), a partir do Na(s) e Cl2(g).

Para a reação Na(s) + ½ Cl2(g) →NaCl(s) a variação de

entalpia (∆H), em kcal, a 25oC e 1 atm, é igual a: a) – 98 b) – 153 c) – 55 d) +153 e) + 98

102. (PUCRIO) Aerosóis contêm compostos clorados, como o Freon-11 (CFCl3), que, na estratosfera, atuam na remoção da camada de ozônio. A reação total deste processo é:

O3 (g) + O (g) → 2 O2 (g)

As reações abaixo são as etapas da reação total: O3 (g) + Cl (g) → O2 (g) + ClO (g) ∆H0 = -120 kJ

ClO (g) + O (g) → Cl (g) + O2 (g) ∆H0 = -270 kJ

Portanto, o ∆H0 da reação de remoção do ozônio é: a) -150 kJ. b) +150 kJ. c) -30 kJ. d) +390 kJ. e) -390 kJ.

103. (AML) Grafite e diamante são formas alotrópicas do carbono, cujas equações de combustão são apresentadas abaixo:

C(grafite) + O2(g) → CO2(g) H = - 393,5 kJ . mol-1

C(diamante) + O2(g) → CO2(g) H = - 395,4 kJ . mol-1

Admitindo massas atômicas em g/mol: C=12, O=16.

Desta forma a variação de entalpia envolvida na transformação de 75 g de grafite com 80% de pureza em diamante: a) Absorve aproximadamente 9,5 kj de energia. b) Libera aproximadamente 9,5 kj de energia. c) Absorve aproximadamente 1,9 kj de energia. d) Libera aproximadamente 1,9 kj de energia. e) Absorve aproximadamente 631 kj de energia.

104. (CESUPA) Considerando as equações termoquímicas:

CaO(s) + Cl2(g) → CaOCl2(s) ; ΔH0 = − 110,9 kJ

H2O(l) + CaOCl2(s) + 2NaBr(s) →2NaCl(s) + Ca(OH)2(s) +

Br2(l) ΔH0 = − 60,2 kJ Ca(OH)2(s) → CaO(s) + H2O(l) ; ΔH0 = + 65,1 kJ

Encontra-se que o ΔH0 para a reação abaixo, expresso em kJ, é igual a ½ Cl2(g) + NaBr(s) →

NaCl(s) + ½ Br2(l)

a) − 212,0 b) − 106,0 c) − 53,0 d) − 26,0 105. (UFPA) Em uma reação de hidrogenação uma ligação dupla se transforma em uma ligação simples. É possível calcular a variação de entalpia de hidrogenação (ΔHhidro) pelo conhecimento dos calores de combustão (ΔHcomb) das substâncias envolvidas na reação. Na tabela abaixo encontram-se os ΔHcomb do C2H6, C2H4 e H2.

Calores de combustão

Substância ΔH ΔHcombustão (kJ mol-1)

H2 - 286

C2H4 - 1410

C2H6 - 1560

O valor do ΔH da hidrogenação, em kJ mol do eteno a etano é: a) 1124 b) -1696 c) 1274 d) - 272 e) - 136 106. (UEPA) Considere a reação da fotossíntese representada pela seguinte equação termoquímica:

LUZ

2(g) 2 (L) 6 12 6(s) 2(g)CLOROFILA6CO + 6H O + 2800 kJ C H O + 6O⎯⎯⎯⎯⎯⎯→

Sobre essa reação são feitas as seguintes afirmações:

Entalpia (Kcal)

2H2(g) + CO(g) + 1,5 O2(g)

CH3OH(l) + 1,5O2(g)

CO2(g) + 2H2O(l) H = - 173 kcal

H = - 204 kcal

156

I. Há absorção de calor, sendo a reação endotérmica. II. A entalpia dos produtos é maior que a dos reagentes. III. Para a formação de 1mol de glicose há liberação de

2800kJ. Está(ão) correta(s): a) I e II. b) I e III. c) II e III. d) I, II e III. e) I. 107. (UEPA) O besouro-barbeiro espanta os agressores lançando um jato de material quente e repelente produzido segundo a equação termoquímica abaixo:

Sobre essa reação e seus compostos são feitas as seguintes afirmações: I. A formação da quinona, a partir da hidroquinona e do

peróxido de hidrogênio, é exotérmica. II. A transformação da hidroquinona e do peróxido de

hidrogênio em quinona e água apresenta ∆H positivo. III. A hidroquinona é um difenol e quinona é uma dicetona.

A alternativa que contém a(s) afirmativa(s) correta(s) é: a) I e II. b) I e III. c) II e III. d) I, II e III. e) II apenas.

108. (ENEM) Por meio de reações químicas que envolvem carboidratos, lipídeos e proteínas, nossas células obtêm energia e produzem gás carbônico e água. A oxidação da glicose no organismo humano libera energia, conforme ilustra

a equação química, sendo que aproximadamente 40% dela

é disponibilizada para atividade muscular.

6 12 6(s) 2(g) 2(g) 2 ( ) CC H O 6 O 6 CO 6 H O H 2.800 kJ+ → + = −l

Considere as massas molares (em 1g mol ) : H 1; C 12; O 16.− = = =

LIMA, L. M.; FRAGA, C. A. M.; BARREIRO, E. J. Química na saúde. São Paulo:

Sociedade Brasileira de Química, 2010 (adaptado).

Na oxidação de 1,0 grama de glicose, a energia obtida para atividade muscular, em quilojoule, é mais próxima de: a) 6,2. b) 15,6. c) 70,0. d) 622,2. e) 1,120,0.

109. (ENEM) O carro flex é uma realidade no Brasil. Estes veículos estão equipados com motor que tem a capacidade de funcionar com mais de um tipo de combustível. No entanto, as pessoas que têm esse tipo de veículo, na hora do abastecimento, têm sempre a dúvida: álcool ou gasolina? Para avaliar o consumo desses combustíveis, realizou-se um

percurso com um veículo flex, consumindo 40 litros de

gasolina e no percurso de volta utilizou-se etanol. Foi considerado o mesmo consumo de energia tanto no percurso de ida quanto no de volta.

O quadro resume alguns dados aproximados sobre esses combustíveis.

Combustível Densidade (g x L-1)

Calor de combustão (kcal x g-1)

Etanol 0,8 - 6

Gasolina 0,7 - 10

O volume de etanol combustível, em litro, consumido no percurso de volta é mais próximo de: a) 27. b) 32. c) 37. d) 58. e) 67. 110. (ENEM) O ferro é encontrado na natureza na forma de seus minérios, tais como a hematita (α – Fe2O3) a magnetita (Fe3O4) e a wustita (FeO). Na siderurgia, o ferro-gusa é obtido pela fusão de minérios de ferro em altos fomos em condições adequadas. Uma das etapas nesse processo é a formação de monóxido de carbono. O CO (gasoso) é utilizado para reduzir o FeO (sólido), conforme a equação química:

(s) (g) (s) 2(g)FeO CO Fe CO+ → +

Considere as seguintes equações termoquímicas:

Fe2O3(s) + 3CO(g) → 2Fe(s) + 3CO2(g) ; ∆H=-25kJ/mol de Fe2O3

3FeO(s) + CO2(g) → Fe3O4(s) + CO(g) ; ∆H=-36kJ/mol de CO2

2Fe3O4(s) + CO2(g) → 3Fe2O3(s) + CO(g); ∆H=+47kJ/mol CO2 O valor mais próximo de ∆H em kJ/mol de FeO, para a reação indicada do FeO (sólido) com o CO (gasoso) é a) - 14. b) - 17. c) - 50. d) - 64. e) - 100.

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

2 2(g) 6 6( )3 C H C H→ l

A energia envolvida nesse processo pode ser calculada indiretamente pela variação de entalpia das reações de combustão das substâncias participantes, nas mesmas condições experimentais:

I. 02 2(g) 2(g) 2(g) 2 ( ) c

5C H O 2 CO H O H 310 kcal mol

2+ → + = −l

II. 06 6( ) 2(g) 2(g) 2 ( ) c

15C H O 6 CO 3 H O H 780 kcal mol

2+ → + = −l l

Hidroquinona Quinona

OH

OH

H2O2

O

O

2H2O 240 kJ + + +

157

A variação de entalpia do processo de trimerização,

em kcal, para a formação de um mol de benzeno é

mais próxima de: a) - 1,090. b) - 150. c) - 50. d) + 157. e) + 470. 112. (ENEM PPL) Atualmente, soldados em campo, seja em treinamento ou em combate, podem aquecer suas refeições, prontas e embaladas em bolsas plásticas, utilizando aquecedores químicos, sem precisar fazer fogo. Dentro dessas bolsas existe magnésio metálico em pó e, quando o soldado quer aquecer a comida, ele coloca água dentro da bolsa, promovendo a reação descrita pela equação química:

(s) 2 ( ) 2(s) 2(g)Mg 2 H O Mg(OH) H 350 kJ+ → + +l

O aquecimento dentro da bolsa ocorre por causa da: a) Redução sofrida pelo oxigênio, que é uma reação

exotérmica. b) Oxidação sofrida pelo magnésio, que é uma reação

exotérmica. c) Redução sofrida pelo magnésio, que é uma reação

endotérmica. d) Oxidação sofrida pelo hidrogênio, que é uma reação

exotérmica. e) Redução sofrida pelo hidrogênio, que é uma reação

endotérmica.

113. (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 e 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 do material.

O gráfico mostra a taxa de aquecimento de cinco solventes sob irradiação de micro-ondas.

No gráfico, qual solvente apresenta taxa média de aquecimento mais próxima de zero, no intervalo de 0 s a 40 s?

a) 2H O

b) 3CH OH

c) 3 2CH CH OH

d) 3 2 2CH CH CH OH

e) 3 2 2 2 2 3CH CH CH CH CH CH

114. (ENEM PPL) Para comparar a eficiência de diferentes combustíveis, costuma-se determinar a quantidade de calor liberada na combustão por mol ou grama de combustível. O quadro mostra o valor de energia liberada na combustão completa de alguns combustíveis.

Combustível CH ºΔ a 25 C (kJ mol)

Hidrogênio (H2) 286−

Etanol (C2H5OH) 1.368−

Metano (CH4) 890−

Metanol (CH3OH) 726−

Octano (C8H18) 5.471−

As massas molares dos elementos H, C e O são iguais a 1,0 g/mol, 12 g/mol e 16 g/mol, respectivamente.

ATKINS, P. Princípios de química. Porto Alegre: Bookman, 2007 (adaptado).

Qual combustível apresenta maior liberação de energia por grama? a) Hidrogênio. b) Etanol. c) Metano. d) Metanol. e) Octano.

115. (Enem PPL) O urânio é um elemento cujos átomos contêm 92 prótons, 92 elétrons e entre 135 e 148 nêutrons.

O isótopo de urânio 235U é utilizado como combustível em

usinas nucleares, onde, ao ser bombardeado por nêutrons, sofre fissão de seu núcleo e libera uma grande quantidade de

energia (2,35 x 1010 kJ/mol). O isótopo 235U ocorre

naturalmente em minérios de urânio, com concentração de apenas 0,7%. Para ser utilizado na geração de energia nuclear, o minério é submetido a um processo de enriquecimento, visando aumentar a concentração do isótopo 235U para, aproximadamente, 3% nas pastilhas. Em

décadas anteriores, houve um movimento mundial para aumentar a geração de energia nuclear buscando substituir, parcialmente, a geração de energia elétrica a partir da

queima do carvão, o que diminui a emissão atmosférica de CO2 (gás com massa molar igual a 44 g/mol). A queima do carvão é representada pela equação química:

2 2C(s) O (g) CO (g) H 400 kJ mol+ → = −

Qual é a massa de CO2 em toneladas, que deixa de ser liberada na atmosfera, para cada 100 g de pastilhas de urânio enriquecido utilizadas em substituição ao carvão como fonte de energia?

a) 2,10 b) 7,70 c) 9,00 d) 33,0 e) 300

158

116. (ENEM) O aproveitamento de resíduos florestais vem se tornando cada dia mais atrativo, pois eles são uma fonte renovável de energia. A figura representa a queima de um bio-óleo extraído do resíduo de madeira, sendo ∆H 1 a variação de entalpia devido à queima de 1,0 g desse bio-óleo, resultando em gás carbônico e água líquida, e ∆H2 a variação de entalpia envolvida na conversão de 1,0g de água no estado gasoso para o estado líquido.

A variação de entalpia, em kJ, para a queima

de 5 g desse bio-óleo resultando em 2CO (gasoso) e

2H O (gasoso) é:

a) – 106. b) – 94.

c) – 82. d) – 21,2. e) –16,4. 117. (ENEM PPL) A escolha de uma determinada substância para ser utilizada como combustível passa pela análise da poluição que ela causa ao ambiente e pela quantidade de energia liberada em sua combustão completa. O quadro apresenta a entalpia de combustão de algumas substâncias. As massas molares dos elementos H, C e O são, respectivamente, iguais a 1g/mol, 12 g/mol e 16 g/mol.

Substância Fórmula Entalpia de combustão

( )kJ mol

Acetileno 2 2C H 1298−

Etano 2 6C H 1558−

Etanol 2 5C H OH 1366−

Hidrogênio 2H 242−

Metanol 3CH OH 558−

Levando-se em conta somente o aspecto energético, a substância mais eficiente para a obtenção de energia, na combustão de 1 kg de combustível, é o: a) Etano. b) Etanol. c) Metanol. d) Acetileno. e) Hidrogênio.

118. (ENEM) Um dos problemas dos combustíveis que contêm carbono é que sua queima produz dióxido de carbono. Portanto, uma característica importante, ao se escolher um combustível, é analisar seu calor de combustão (∆Hc

0), definido como a energia liberada na queima completa de um mol de combustível no estado padrão. O quadro seguinte relaciona algumas substâncias que contêm carbono e seu ∆Hc

0.

Substância Fórmula ocH (kJ/mol)

benzeno 6 6C H ( l ) - 3 268

etanol 2 5C H OH ( l ) - 1 368

glicose 6 12 6C H O (s) - 2 808

metano 4CH (g) - 890

octano 8 18C H ( l ) - 5 471

Neste contexto, qual dos combustíveis, quando queimado completamente, libera mais dióxido de carbono no ambiente pela mesma quantidade de energia produzida? a) Benzeno. b) Metano. c) Glicose. d) Octano. e) Etanol. 119. (ENEM) No que tange à tecnologia de combustíveis alternativos, muitos especialistas em energia acreditam que os alcoóis vão crescer em importância em um futuro próximo. Realmente, alcoóis como metanol e etanol têm encontrado alguns nichos para uso doméstico como combustíveis há muitas décadas e, recentemente, vêm obtendo uma

aceitação cada vez maior como aditivos, ou mesmo como substitutos para gasolina em veículos.

Algumas das propriedades físicas desses combustíveis são mostradas no quadro seguinte.

Álcool Densidade a 25°C (g/mL)

Calor de Combustão (kJ/mol)

Metanol (CH3OH)

0,79 – 726,0

Etanol (CH3CH2OH)

0,79 – 1367,0

Massas molares em g/mol: H = 1,0; C = 12,0; O = 16,0.

Considere que, em pequenos volumes, o custo de produção de ambos os alcoóis seja o mesmo. Dessa forma, do ponto de vista econômico, é mais vantajoso utilizar:

a) Metanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 22,7 kJ de energia por litro de combustível queimado.

b) Etanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 29,7 kJ de energia por litro de combustível queimado.

c) Metanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 17,9 MJ de energia por litro de combustível queimado.

d) Etanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 23,5 MJ de energia por litro de combustível queimado.

e) Etanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 33,7 MJ de energia por litro de combustível queimado.

159

120. (ENEM) O abastecimento de nossas necessidades energéticas futuras dependerá certamente do desenvolvimento de tecnologias para aproveitar a energia solar com maior eficiência. A energia solar é a maior fonte de energia mundial. Num dia ensolarado, por exemplo, aproximadamente 1 kJ de energia solar atinge cada metro quadrado da superfície terrestre por segundo. No entanto, o aproveitamento dessa energia é difícil porque ela é diluída (distribuída por uma área muito extensa) e oscila com o horário e as condições climáticas. O uso efetivo da energia solar depende de formas de estocar a energia coletada para uso posterior.

Atualmente, uma das formas de se utilizar a energia solar tem sido armazená-la por meio de processos químicos endotérmicos que mais tarde podem ser revertidos para liberar calor. Considerando a reação:

CH4(g) + H2O(v) + calor → CO(g) + 3H2(g)

E analisando-a como potencial mecanismo para o aproveitamento posterior da energia solar, conclui-se que se trata de uma estratégia: a) Insatisfatória, pois a reação apresentada não permite

que a energia presente no meio externo seja absorvida pelo sistema para ser utilizada posteriormente.

b) Insatisfatória, uma vez que há formação de gases poluentes e com potencial poder explosivo, tornando-a uma reação perigosa e de difícil controle.

c) Insatisfatória, uma vez que há formação de gás co que não possui conteúdo energético passível de ser aproveitado posteriormente e é considerado um gás poluente.

d) Satisfatória, uma vez que a reação direta ocorre com absorção de calor e promove a formação das substâncias combustíveis que poderão ser utilizadas posteriormente para obtenção de energia e realização de trabalho útil.

e) Satisfatória, uma vez que a reação direta ocorre com liberação de calor havendo ainda a formação das substâncias combustíveis que poderão ser utilizadas posteriormente para obtenção de energia e realização de trabalho útil.

121. (ENEM) Vários combustíveis alternativos estão sendo procurados para reduzir a demanda por combustíveis fósseis, cuja queima prejudica o meio ambiente devido à produção de dióxido de carbono (massa molar igual a 44 g mol–1). Três dos mais promissores combustíveis alternativos são o hidrogênio, o etanol e o metano. A queima de 1 mol de cada um desses combustíveis libera uma determinada quantidade de calor, que estão apresentadas na tabela a seguir.

Combustível Massa molar

(g mol–1) Calor liberado na queima

(kJ mol–1)

H2 2 270

CH4 16 900

C2H5OH 46 1350

Considere que foram queimadas massas, independentemente, desses três combustíveis, de forma tal que em cada queima foram liberados 5400 kJ. O combustível mais econômico, ou seja, o que teve a menor massa consumida, e o combustível mais poluente, que é aquele que produziu a maior massa de dióxido de carbono (massa molar igual a 44 g mol–1), foram, respectivamente,

a) O etanol, que teve apenas 46 g de massa consumida, e o metano, que produziu 900 g de CO2.

b) O hidrogênio, que teve apenas 40 g de massa consumida, e o etanol, que produziu 352 g de CO2.

c) O hidrogênio, que teve apenas 20 g de massa consumida, e o metano, que produziu 264 g de CO2.

d) O etanol, que teve apenas 96 g de massa consumida, e o metano, que produziu 176 g de CO2.

e) O hidrogênio, que teve apenas 2 g de massa consumida, e o etanol, que produziu 1350 g de CO2.

122. (ENEM) Nas últimas décadas, o efeito estufa tem-se intensificado de maneira preocupante, sendo esse efeito muitas vezes atribuído à intensa liberação de CO2 durante a queima de combustíveis fósseis para geração de energia. O quadro traz as entalpias-padrão de combustão a 25 ºC (ΔH0 25ºC) do metano, do butano e do octano.

Composto Fórmula

molecular

Massa molar

(g/moℓ)

ocH

(kJ/mol)

metano CH4 16 - 890

butano C4H10 58 - 2.878

octano C8H18 114 - 5.471

À medida que aumenta a consciência sobre os

impactos ambientais relacionados ao uso da energia, cresce

a importância de se criar políticas de incentivo ao uso de

combustíveis mais eficientes. Nesse sentido, considerando-se

que o metano, o butano e o octano sejam representativos do

gás natural, do gás liquefeito de petróleo (GLP) e da gasolina,

respectivamente, então, a partir dos dados fornecidos, é

possível concluir que, do ponto de vista da quantidade de

calor obtido por mol de CO2 gerado, a ordem crescente

desses três combustíveis é:

a) Gasolina, GLP e gás natural. b) Gás natural, gasolina e GLP. c) Gasolina, gás natural e GLP. d) Gás natural, GLP e gasolina. e) GLP, gás natural e gasolina. 123. (ENEM) Ainda hoje, é muito comum as pessoas utilizarem vasilhames de barro (moringas ou potes de cerâmica não esmaltada) para conservar água a uma temperatura menor do que a do ambiente. Isso ocorre porque:

a) O barro isola a água do ambiente, mantendo-a sempre a uma temperatura menor que a dele, como se fosse isopor.

b) O barro tem poder de "gelar" a água pela sua composição química. Na reação, a água perde calor.

c) O barro é poroso, permitindo que a água passe através dele. Parte dessa água evapora, tomando calor da moringa e do restante da água, que são assim resfriadas.

d) O barro é poroso, permitindo que a água se deposite na parte de fora da moringa. A água de fora sempre está a uma temperatura maior que a de dentro.

e) A moringa é uma espécie de geladeira natural, liberando substâncias higroscópicas que diminuem naturalmente a temperatura da água.

160

HABILIDADE 17: Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de linguagem e representação usadas nas ciências físicas, químicas ou biológicas, como texto discursivo, gráficos, tabelas, relações matemáticas ou linguagem simbólica.

HABILIDADE 19: Avaliar métodos, processos ou procedimentos das ciências naturais que contribuam para diagnosticar ou solucionar problemas de ordem social, econômica ou ambiental.

CONHECIMENTOS ASSOCIADOS: Dinâmica das transformações químicas.

CONTEXTUALIZANDO

A cinética química tem grande importância na tecnologia de alimentos quando se trata do processo de conservação dos alimentos onde a finalidade é preservar pelo maior tempo possível as propriedades originais do alimento, mantendo as suas características organolépticas e nutritivas.

Os processos de conservação mais empregados são relacionados à temperatura, onde os microorganismos comportam-se frente a uma faixa de temperatura, desde temperaturas muito baixas onde são praticamente inativos até temperaturas elevadas onde a atividade é plena.

Como exemplo prático as geladeiras diminuem a temperatura dos alimentos retardando a decomposição dos mesmos, portanto demoram mais a estragar, ocorre uma diminuição na vibração das moléculas, aumentando o tempo para que o alimento seja consumido.

Outro processo habitualmente empregado é relacionado à aplicação de calor, fazendo-se variar a intensidade da temperatura, de acordo com o processo que se pretende aplicar. O frio também é aplicado à conservação de alimentos às temperaturas inferiores a 21°C usado principalmente na conservação de hortaliças frescas e carnes. Os principais processos utilizados com o frio são: refrigeração, onde o alimento fica em uma faixa de temperatura entre 0°C e 1°C, inibindo a multiplicação microbiana e aumentando a vida útil do alimento. O congelamento também é um processo muito utilizado na

conservação dos alimentos onde ficam a temperaturas abaixo de zero, promovendo o aparecimento de cristais de água dentro da estrutura do alimento, ocorrendo por mais tempo a conservação do mesmo.

Outro exemplo da cinética química aplicada na tecnologia dos alimentos é no preparo ou no cozimento, considerando que um dos fatores que influencia na velocidade das reações químicas é a superfície de contato aplicada a estes, pois se a região de superfície de contato for de tamanho satisfatório, aumenta a quantidade de colisões efetivas e por consequência a velocidade da reação também aumenta, acelerando o cozimento. Nos alimentos sólidos a área de contato é muito reduzida, logo a quantidade de colisões efetivas é reduzida e a velocidade da reação é menor.

A pressão é um dos fatores que também influencia na cinética das reações químicas, tendo uma aplicação muito interessante na tecnologia dos alimentos, quando utilizamos a panela de pressão, pois o aumento da pressão diminui o volume, intensificando as colisões efetivas das moléculas, aumentando a velocidade de cozimento.

1. INTRODUÇÃO.

No cotidiano é comum depararmos com reações muito lentas ou ainda com reações muito rápidas. A implosão de um prédio, por exemplo, proveniente da explosão da dinamite ocorre em frações de segundo; a decomposição dos alimentos leva horas; algumas bebidas levam dias para fermentar; a ferrugem pode levar anos; a formação do

petróleo leva séculos. Portanto a velocidade de uma reação é um fenômeno particular à reação.

Às vezes é comum desejarmos acelerar ou retardar uma reação química. A utilização de panelas de pressão tem como objetivo diminuir o tempo de preparo dos alimentos. Os cosméticos por outro lado, prometem retardar o envelhecimento.

A implosão da penitenciária do carandiru (SP), em 08/12/2002, durou apenas sete segundos.

O envelhecimento da cachaça brasileira em tonéis de carvalho leva em média 360 dias.

A ferrugem é uma reação de oxi-redução que em determinados materiais leva anos para ocorrer.

As empresas de cosméticos por outro lado, prometem retardar o envelhecimento.

2. CONCEITO.

A cinética química, também conhecida como cinética de reação, é a parte da Química que estuda a velocidade das reações químicas e os fatores que as influenciam.

3. VELOCIDADE DA REAÇÃO.

Durante uma reação genérica A + B → C + D os reagentes A e B irão ser consumidos enquanto que os produtos C e D serão produzidos (formados), para calcular a velocidade média é só fazer a relação entre a quantidade que será consumida ou produzida em um determinado intervalo de tempo.

Aula 05

161

Utiliza-se o módulo para evitar valores negativos de velocidade, o que ocorreria se a velocidade fosse calculada em relação aos reagentes o que ocorreria se a velocidade fosse calculada em relação aos reagentes.

4. TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS E VELOCIDADE DA REAÇÃO.

Em uma transformação química a velocidade da reação em relação a um participante da reação se relaciona com os respectivos coeficientes estequiométricos de cada participante. Assim para a reação de síntese da amônia se processar com o consumo de 0,1 mol/L x min, é possível afirmar que a velocidade da reação em relação ao hidrogênio (H2) será de 0,3 mol/L x min e em relação a amônia (NH3) de 0,2 mol/L x min, pois as substancias se relacional estequiometricamente nesta proporção.

N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)

Se: Consequencia física:

Vm(N2) = 0,1 mol/L x min

Vm(H2) = 3 x 0,1 = 0,3 mol/L x min

Vm(NH3) = 2 x 0,1 = 0,2mol/L x min

Em que: 3 : coeficiente estequiométrico do gás hidrogênio (H2) 2 : coeficiente estequiométrico do gás nitrogênio (N2)

01. (UFSC) Para a reação A + 2B → C, com as

concentrações iniciais de A e B iguais a 8,5 mol/L e 15 mol/L, respectivamente, colheram-se os seguintes dados em laboratório:

Determine:

a) A velocidade média da reação no intervalo de 1 a 3h.

Vm(C) = ∆|[C]|

∆t=

|5mol/L – 3mol/L|

3h – 1h=

2 mol/L

2 h= 1 mol/L x h

b) A velocidade média da reação em relação a A no

intervalo de 60 a 120 minutos.

Vm(C) = ∆|[C]|

∆t=

|5mol/L – 3mol/L|

3h – 1h=

2 mol/L

2 h= 1 mol/L x h

Vm(C) = ∆|[C]|

∆t=

|2mol/L – 1mol/L|

2h – 1h=

1 mol/L

1 h= 1 mol/L x h

Os coeficientes estequiométricos de A e C na reação permitem relacionar as velocidades de A e B da seguinte forma:

c) A velocidade média em relação a B no intervalo de 2 a

4 horas.

Vm(C) = ∆|[C]|

∆t=

|5mol/L – 3mol/L|

3h – 1h=

2 mol/L

2 h= 1 mol/L x h

Vm(C) = ∆|[C]|

∆t=

|2mol/L – 1mol/L|

2h – 1h=

1 mol/L

1 h= 1 mol/L x h

Vm(B) = 2 x Vm(C) = 1 mol/L x h

Vm(C) = ∆|[C]|

∆t=

|5,5mol/L – 4,5mol/L|

4h – 2h= 0,5 mol/L x h

d) A concentração de A no tempo de 4h. Pela análise da tabela observamos que após 4h a concentração de C produzida é igual a 5,5 mol/L, como C e A combinam-se na proporção de 1:1 desta forma neste mesmo intervalo são consumidos 5,5 mol/L de A, assim a concentração de A restante após 4h pode ser calculada pela diferença entre a concentração de A no início da reação e a concentração de A que é consumida após 4h de reação:

[A]RESTANTE (4h) = [A]INÍCIO – [A]REAGE [A]RESTANTE (4h) = 8,5 mol/L – 5,5 mol/L [A]RESTANTE (4h) = 3,0 mol/L

VERIFRICAÇÃO DA APRENDIZAGEM

124. (UECE) Seja a reação: X ë Y + Z. A variação na concentração de X em função do tempo é:

A velocidade média da reação no intervalo de 2 a 5 minutos é:

a) 0,3 mol/L.min b) 0,1 mol/L.min c) 0,5 mol/L.min d) 1,0 mol/L.min

125. A relação a seguir mostra a variação da concentração de uma substância A, em função do tempo, em uma reação química: a A + b B → c C + d D

Qual será o valor da velocidade média da reação de A correspondente ao intervalo entre 4 e 14 minutos?

a) 4,0 mol/L.min. b) 0,4 mol/L.min. c) 1,4 mol/L.min. d) 25 mol/L.min. e) 2,5 mol/L.min. 126. A decomposição da água oxigenada em determinadas condições experimentais produz 3,2 g de oxigênio por minuto. A velocidade de decomposição do peróxido em mol/min é:

Dado: O = 16 u. a) 0,05. b) 0,10. c) 0,20. d) 1,70. e) 3,40.

127. (UFES) A hidrazina (N2H4) é líquida e recentemente chamou a atenção como possível combustível para foguetes, por causa de sua forte propriedade redutora. Uma reação típica da hidrazina é: N2H4 + 2 I2 → 4 HI + N2 Supondo as velocidades expressas em mol/L,

V1 = velocidade de consumo de N2H4 V2 = velocidade de consumo de I2 V3 = velocidade de formação de HI V4 = velocidade de formação de N2

162

Podemos afirmar que: a) V1 = V2 = V3 = V4. b) V1 = V2/2 = V3/4 = V4. c) V1 = 2V2 = 4V3 = V4. d) V1 = V2/4 = V3/4 = V4/2. e) V1 = 4V2 = 4V3 = 2V4.

O SONHO DE MENDELEIEV

Djabir modificou a doutrina dos quatro elementos de Aristóteles, especialmente no tocante aos metais. Segundo ele, os metais eram formados de dois elementos: enxofre e mercúrio. O enxofre (“a pedra da queima”) era caracterizado pelo princípio da combustibilidade. O mercúrio continha o princípio idealizado das propriedades metálicas. Quando esses dois princípios eram combinados em quantidades diferentes, formavam metais diferentes. Assim o metal inferior chumbo podia ser separado em mercúrio e enxofre, os quais, se recombinados nas proporções corretas, podiam-se tornar ouro. STRATHERN, Paul. O Sonho de Mendeleiev: a verdadeira história da química.

Rio de Janeiro: Zahar, 2000. p. 42.

128. (FMP) Na combustibilidade do enxofre, mencionada no texto, é obtido um produto que é amplamente utilizado nas indústrias como branqueador, desinfetante, conservante de alimentos e, principalmente, na produção de bebidas alcoólicas como na do vinho, atuando em sua esterilização com a finalidade de inibir a ação de leveduras. Considerando-se que numa indústria de bebidas alcoólicas foram queimados 57,6 KG de enxofre em uma hora, a

velocidade do produto gasoso formado, em 1mols s ,−

será de: Dados: S 32; O 16.= =

a) 0,5. b) 0,4. c) 0,1. d) 0,2. e) 0,3. 129. (UFRGS) Considere a reação abaixo.

( ) ( ) ( )2 2 3N g 3H g 2NH g+ →

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) Concentração (mol L-1)

0 1,00

120 0,40

Com base nos dados apresentados, é correto afirmar que a velocidade média de formação da amônia será: a) 0,10 mol L-1min-1. b) 0,20 mol L-1min-1. c) 0,30 mol L-1min-1. d) 0,40 mol L-1min-1. e) 0,60 mol L-1min-1. 130. (UERJ) As curvas que descrevem as velocidades de reação de muitas enzimas em função das variações das concentrações de seus substratos seguem a equação de Michaelis. Tal equação é representada por uma hipérbole retangular cuja fórmula é:

max

m

V x Sv

K S=

+

v = velocidade de reação

maxV = velocidade máxima de reação

mK = constante de Michaelis

S = concentração de substrato

A constante de Michaelis corresponde à

concentração de substrato na qual maxV

v2

= .

Considere um experimento em que uma enzima,

cuja constante de Michaelis é igual a 39 10 milimol/L− , foi

incubada em condições ideais, com concentração de

substrato igual a 310 milimol/L− . A velocidade de reação

medida correspondeu a 10 unidades. Em seguida, a concentração de substrato foi bastante elevada de modo a manter essa enzima completamente saturada. Neste caso, a velocidade de reação medida será, nas mesmas unidades, equivalente a: a) 1 b) 10 c) 100 d) 1000 131. (FEI) A combustão do butano (C4H10) correspondente

à equação:

C4H10 + (13/2) O2 → 4CO2 + 5H2O + Energia

Se a velocidade da reação for 0,05 mols butano-

minuto qual a massa de CO2 produzida em 01 hora?

a) 880 g b) 264 g c) 8,8 g d) 528 g e) 132 g

Massas atômicas: C = 12 u; O = 16 u; H = 1 u

5. FATORES QUE ALTERAM A VELOCIDADE DAS REAÇÕES.

Para que uma reação química se processe, ou seja

ocorra, hoje aceita-se a teoria da necessidade de duas

condições básicas: A primeira é o contato entre os reagentes,

esse contato gera diversos choques entre eles, e quando o

choque entre os reagentes se processa com disposição

geométrica que permita a ocorrência da reação diz-se que

ocorreu um choque efetivo entre as moléculas dos

reagentes, essa condição é fundamental para o início do

processo reacional. Além disso, outro fator importante para

a ocorrência das reações é a energia de ativação, que é a

energia mínima que as moléculas devem possuir para

reagirem, ou seja, quebrarem as ligações menos energéticas,

ao se chocarem. Veja como exemplo a transformação abaixo:

H2 (g) + Cl2 (g) → 2 HCl (g)

163

Cl Cl

H H

Cl Cl

H H

Cl

H

Cl

H

Reagente Complexo

ativadoProduto

Energia de ativação

Vejamos como exemplo, a mesma reação do H2(g) e

Cl2(g) em um diagrama de energia:

Cl Cl

H H

Cl Cl

H H

Cl

H

Cl

H

Cl2 + H2

2 HCl

Sentido da reação

Entalpia (H)

Energia de

ativação

Da leitura do exposto é possível concluir que para alterar a velocidade com que uma reação se processa é necessário alterar a intensidade dos choques entre as moléculas dos reagentes ou diminuir a energia necessária para que a reação aconteça, ou seja, diminuir a energia de ativação. 5.1. Fatores que atuam na intensidade dos choques.

Os fatores capazes de alterar (aumentando ou diminuindo) a intensidade dos choques entre os reagentes e como consequência alterar a velocidade das reações são: A) TEMPERATURA: Por definição temperatura é a medida do grau de agitação das moléculas, desta forma sistemas reacionais com elevada temperatura apresentam elevado grau de agitação e como conseqüência possibilitam a ocorrência de um maior número de choques efetivos, portanto é possível concluir que a velocidade da reação e a

temperatura são grandezas diretamente proporcionais. B) SUPERFÍCIE DE CONTATO: Chama-se superfície de contato ao grau de fragmentação ou agregação que uma substância se encontra. Em uma reação química quanto maior o grau de fragmentação dos reagentes maior é a facilidade de ocorrência de choques efetivos sendo, portanto, maior a velocidade com que a reação se processa.

Se numa reação atuam reagente em distintas fases, o aumento da superfície de contato entre eles aumenta a velocidade das reações. Considerando, por exemplo, uma reação entre uma substância sólida e uma líquida, quanto mais reduzida a pó estiver a substância sólida, maior é a superfície de contacto entre as partículas de ambas as substâncias e portanto, maior é a possibilidade de essas partículas colidirem umas com as outras.

Quando se compara a velocidade das reações nos diferentes estados físicos, temos:

A química no cotidiano O ato de meastigar bem os alimentos

facilita a reação de digestão, pois a mastigação aumenta o grau de fragmentação do alimento e conocnsequêntimente aumenta da superfície de contato entre o alimento e o suco gástrico.

C) CONCENTRAÇÃO DOS REAGENTES: Concentração é a grandeza física que mede a quantidade de soluto existente em uma quantidade de solução, desta forma quando uma reação ocorre em meio aquoso os reagentes estarão dispersos na solução e a quantidade de choques efetivos entre os reagente será tão maior quanto maior for a concentração destes reagentes na solução. Portanto reações em soluções concentradas se processam com maior velocidade que a mesma reação em solução diluida.

D) PRESSÃO: Pressão é a razão entre força e área, ou seja, fazer força sobre uma determinada área. Com o aumento da pressão em um recipiente, diminui o volume e desta forma aumenta a concentração dos reagentes. As moléculas se chocam mais, aumentando o número de colisões e portanto, aumenta a velocidade da reação.

T1

P2

V1T2

P1

V2

P1 ≠ P2

V1 ≠ V2

T1 ≠ T2

A Química no cotidiano

Queimada na região amazônica

Disponível em: http://www.jornaldebrasilia.com.br

Queimada na mata atlântica

Disponível em: http://www.jornaldebrasilia.combr

As queimadas ocorrem com maior velocidade:

1- Quando a temperatura local é elevada (verão amazônico). 2- Quando a vegetação é formada por gravetos e mato seco. 3- Quando está ventando, pois há um aumento na

quantidade de gás oxigênio (comburente) no local.

Vgás > Vliquidos > Vsólido

164

VERIFRICAÇÃO DA APRENDIZAGEM

132. (FUVEST) Um antiácido comercial em pastilhas possui, em sua composição, entre outras substâncias, bicarbonato de sódio, carbonato de sódio e ácido cítrico. Ao ser colocada em água, a pastilha dissolve-se completamente e libera gás carbônico, o que causa a efervescência. Para entender a influência de alguns fatores sobre a velocidade de dissolução da pastilha, adicionou-se uma pastilha a cada um dos quatro recipientes descritos na tabela, medindo-se o tempo até a sua dissolução completa.

Solução Tempo*

1 Água mineral sem gás à temperatura ambiente (25º C)

36

2 Água mineral com gás à temperatura ambiente (25º C)

35

3 Água mineral sem gás deixada em geladeira (4º C)

53

4 Água mineral com gás deixada em geladeira (4º C)

55

*Tempo medido até a completa dissolução da pastilha

Para todos os experimentos, foi usada água mineral da mesma marca. Considere a água com gás como tendo gás carbônico dissolvido. Com base nessas informações, é correto afirmar que: a) O uso da água com gás, ao invés da sem gás, diminuiu

a velocidade de dissolução da pastilha em cerca de 50% uma vez que, como já possui gás carbônico, há o deslocamento do equilíbrio para a formação dos reagentes.

b) O uso da água com gás, ao invés da sem gás, aumentou a velocidade de dissolução da pastilha em cerca de 33%

uma vez que o gás carbônico acidifica a água, aumentando a velocidade de consumo do carbonato de sódio.

c) Nem a mudança de temperatura nem a adição de gás carbônico na solução afetaram a velocidade da reação, uma vez que o sistema não se encontra em equilíbrio.

d) O aumento da temperatura da água, de 4 ºC para 25 ºC levou a um aumento na velocidade da reação, uma vez que aumentou a frequência e a energia de colisão entre as moléculas envolvidas na reação.

e) O aumento da temperatura da água, de 4 ºC para 24 ºC, levou a um aumento na velocidade da reação, uma vez que facilita a liberação de gás carbônico da solução, deslocando o equilíbrio para a formação dos reagentes.

133. (FAC. ALBERT EINSTEIN) Um comprimido efervescente, de 4,0 g de massa, contém bicarbonato de

sódio, carbonato de sódio, ácido cítrico e ácido acetilsalicílico, todos sólidos brancos solúveis em água. Ao adicionar o comprimido à água, o ácido cítrico reage com o carbonato e o bicarbonato de sódio, gerando gás carbônico. Foram realizados 4 experimentos para estudar a cinética da reação envolvendo os reagentes presentes no comprimido efervescente, sendo que a condição de cada experimento encontra-se descrita a seguir.

Experimento 1. O comprimido inteiro foi dissolvido em 200 mL de água a 25º C. Experimento 2. Dois comprimidos inteiros foram dissolvidos em 200 mL de água a 25º C Experimento 3. O comprimido triturado (4,0 g) foi dissolvido em 200 mL de água a 25º C Experimento 4. O comprimido inteiro foi dissolvido em 200 mL de água a 50º C.

Em cada experimento recolheu-se gás carbônico produzido nas mesmas condições de temperatura e pressão, até se obter 100 mL de gás, registrando-se o tempo decorrido (t).

A alternativa que apresenta adequadamente a comparação entre esses tempos é:

a) 1 2t t 1 3t t= 1 4t t

b) 1 2t t= 1 3t t 1 4t t

c) 1 2t t 1 3t t 1 4t t

d) 1 2t t 1 3t t 1 4t t=

134. (UNESP) Em um laboratório de química, dois estudantes realizam um experimento com o objetivo de determinar a velocidade da reação apresentada a seguir.

( ) ( ) ( ) ( ) ( )3 2 2 2MgCO s 2HC aq MgC aq H O CO g+ → + +l l l

Sabendo que a reação ocorre em um sistema aberto, o parâmetro do meio reacional que deverá ser considerado para a determinação da velocidade dessa reação é:

a) A diminuição da concentração de íons Mg2+. b) O teor de umidade no interior do sistema. c) A diminuição da massa total do sistema.

d) A variação da concentração de íons C .−l

e) A elevação da pressão do sistema. 135. (MACKENZIE) Um aluno, querendo verificar os conceitos de cinética-química discutidos na escola, dirigiu-se a uma drogaria e comprou alguns comprimidos efervescentes, os quais continham, de acordo com o rótulo

do produto, massas iguais de bicarbonato de sódio. Ao chegar a sua casa realizou a mistura desses comprimidos com água usando diferentes métodos. Após a observação do fenômeno de liberação gasosa, até que toda a massa de cada comprimido tivesse sido dissolvida em água, o aluno elaborou a seguinte tabela:

Método Estado do

Comprimido Temperatura

da água Tempo da

reação

1 Inteiro 10°C 50 s

2 Triturado 60°C 15 s

3 Inteiro 60°C 25 s

4 Triturado 10°C 30 s

De acordo com os resultados obtidos e mostrados na tabela acima, o aluno fez as seguintes afirmações: I. Ao comparar somente os métodos 1 e 2 fica

impossível determinar qual dos dois fatores variados (estado do comprimido e temperatura da água), aumentou mais a velocidade da reação.

II. A mudança da condição da água, de fria para quente, faz com que, qualquer que seja o estado do comprimido, a velocidade da reação caia pela metade.

III. A influência da temperatura da água é maior do que a influência do estado do comprimido, no aumento da velocidade da reação.

Das afirmações acima, é correto dizer que o aluno errou:

165

a) Apenas na afirmação I. b) Apenas na afirmação II. c) Apenas na afirmação III. d) Apenas nas afirmações II e III. e) Em todas as afirmações. 136. (UFG) A água oxigenada comercial é uma solução de peróxido de hidrogênio (H2O2) que pode ser encontrada nas concentrações de 3, 6 ou 9% (m/v). Essas concentrações correspondem a 10, 20 e 30 volumes de oxigênio liberado por litro de H2O2 decomposto. Considere a reação de decomposição do H2O2 apresentada a seguir:

2 2 (aq) 2 (aq) 2 (g)2 H O 2 H O O⎯⎯→ +

Qual gráfico representa a cinética de distribuição das concentrações das espécies presentes nessa reação?

a) b) c) d)

e)

137. (UFPR) A utilização de sabões para limpeza data de mais de 4000 anos. Os sabões são constituídos de moléculas anfifílicas, que contêm uma porção hidrofóbica e uma hidrofílica, e consequentemente atuam como tensoativos. Além da ação física do sabão no processo de remoção de sujeiras, há também a ação química, em que ocorre reação entre as moléculas anfifílicas e a sujeira, principalmente gorduras. Mesmo sem conhecimento científico, muitas pessoas constatam que a lavagem com sabão utilizando água quente é mais eficiente que com água fria. Com relação à ação dos sabões, considere as seguintes afirmativas: 1. A velocidade de remoção de sujeiras (à base de gorduras)

de uma roupa é aumentada em altas temperaturas, pois nessa condição há maior frequência de choques entre as moléculas.

2. O processo de solubilização da sujeira envolve interação

entre a parte hidrofóbica do tensoativo e a gordura, deixando a parte hidrofílica exposta na superfície que interage com o solvente.

3. A maior eficiência de lavagem em temperaturas mais altas implica que a reação entre o tensoativo e a sujeira é um processo endotérmico.

4. Em temperaturas superiores à temperatura de fusão de gorduras da sujeira, a velocidade de remoção é aumentada, em função da maior superfície de contato.

Assinale a alternativa correta.

a) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras. b) Somente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras. c) Somente as afirmativas 1, 2 e 4 são verdadeiras. d) Somente as afirmativas 2, 3 e 4 são verdadeiras. e) As afirmativas 1, 2, 3 e 4 são verdadeiras.

138. (UNESP) Considerando o papel do mármore na construção civil, é de suma importância conhecer a resistência desse material frente a desgastes provenientes de ataques de ácidos de uso doméstico. Em estudos de reatividade química foram realizados testes sobre a dissolução do mármore (carbonato de cálcio) utilizando ácidos acético e clorídrico. As concentrações e os volumes utilizados dos ácidos em todos os experimentos foram iguais a 6 M e 15 mL, respectivamente, assim como a massa de mármore foi sempre igual a 1 g, variando-se a temperatura de reação e o estado de agregação do mármore, conforme a tabela a seguir:

No Ácido Ka

Estado de

agregação do

mármore

temperatura

1 Clorídrico 1,0 x 107 pó 60ºC

2 Clorídrico 1,0 x 107 pó 10ºC

3 Clorídrico 1,0 x 107 pedaço

maciço 10ºC

4 Acético 1,8 x 10-5 pó 60ºC

5 Acético 1,8 x 10-5 pó 10ºC

6 Acético 1,8 x 10-5 pedaço

maciço 10ºC

Com relação aos experimentos, pode-se afirmar que:

166

a) Os experimentos 5 e 6 apresentam a mesma velocidade de dissolução do mármore porque a superfície de contato de um sólido não afeta a velocidade de uma reação química.

b) O experimento 1 ocorre mais lentamente que o 2, porque quanto maior for a temperatura, menor será a velocidade de uma reação química.

c) O experimento 1 ocorre mais rapidamente que o 4, porque a concentração de íons H+ em 1 é maior que no experimento 4.

d) O experimento 4 ocorre mais lentamente que o 5, porque quanto maior for a temperatura, menor será a probabilidade de ocorrer colisões efetivas entre os íons dos reagentes.

e) O experimento 3 ocorre mais lentamente que o 6, porque quanto maior for a concentração dos reagentes, maior será a velocidade de uma reação química.

139. (IFBA) Para remover uma mancha de um prato de porcelana, fez-se o seguinte: cobriu-se a mancha com meio copo de água a temperatura ambiente, adicionaram-se algumas gotas de vinagre e deixou-se por uma noite. No dia seguinte, a mancha havia clareado levemente. Usando apenas água e vinagre, qual a alternativa abaixo que apresenta a(s) condição(ões) para que a remoção da mancha possa ocorrer em menor tempo?

a) Adicionar meio copo de água fria. b) Deixar a mancha em contato com um copo cheio de água

e algumas gotas de vinagre. c) Deixar o sistema em repouso por mais tempo. d) Colocar a mistura água e vinagre em contato com o

prato, mas lavá-lo rapidamente com excesso de água. e) Adicionar mais vinagre à mistura e aquecer o sistema.

140. (IFSP) Um técnico de laboratório químico precisa preparar algumas soluções aquosas, que são obtidas a partir das pastilhas da substância precursora no estado sólido. A solubilização desta substância consiste em um processo endotérmico. Ele está atrasado e precisa otimizar o tempo ao máximo, a fim de que essas soluções fiquem prontas. Desse modo, assinale a alternativa que apresenta o que o técnico deve fazer para tornar o processo de dissolução mais rápido.

a) Ele deve triturar as pastilhas e adicionar um volume de água gelada para solubilizar.

b) Ele deve utilizar somente água quente para solubilizar a substância.

c) Ele deve utilizar somente água gelada para solubilizar a substância.

d) Ele deve triturar as pastilhas e adicionar um volume de água quente para solubilizar.

e) A temperatura da água não vai influenciar no processo de solubilização da substância, desde que esta esteja triturada.

141. (UERJ) No preparo de pães e bolos, é comum o emprego de fermentos químicos, que agem liberando gás carbônico, responsável pelo crescimento da massa. Um dos principais compostos desses fermentos é o bicarbonato de sódio, que se decompõe sob a ação do calor, de acordo com a seguinte equação química:

3(s) 2 3(s) 2 (g) 2(g)2NaHCO Na CO H O CO→ + +

Considere o preparo de dois bolos com as mesmas quantidades de ingredientes e sob as mesmas condições, diferindo apenas na temperatura do forno: um foi cozido a

160 C e o outro a 220 C. Em ambos, todo o fermento foi

consumido.

O gráfico que relaciona a massa de 2CO formada

em função do tempo de cozimento, em cada uma dessas temperaturas de preparo, está apresentado em:

a)

b) c)

d)

5.2. Fator que atua na energia de ativação

Os catalisadores são substâncias que quando adicionados a uma reação criam outra rota em que os reagentes são obtidos com uma energia de ativação menor, portanto são obtidos com maior velocidade. Por exemplo, a água oxigenada decompõe-se com o tempo, mas quando ela é colocada em contato com o sangue de um machucado, essa reação ocorre com uma velocidade muito maior, o que é visto por meio da formação de bolhas. Isso acontece porque o sangue possui uma enzima denominada catalase que funciona como catalisadora da reação de decomposição da água oxigenada, ou seja, aumenta sua velocidade. Os catalisadores conseguem aumentar a velocidade das reações porque eles atuam mudando o mecanismo da reação por diminuir a energia de ativação da reação. Assim, com uma quantidade de energia de ativação menor, fica mais fácil para as partículas reagentes atingirem essa energia e reagirem.

167

O gráfico abaixo representa o comportamento de uma reação com e sem catalisador:

Reagente

Sentido da reação

Enta

lpia

(H

)

Produto

Legenda:

A : Energia de ativação sem catalisador

B : Energia de ativação com catalisador

C : Diferença da energia de ativação com e sem catalisador

D : Variação de entalpia (∆H)

A

B

C

D

A Química no cotidiano

Os catalisadores automotivos

Os dispositivos antipoluição, chamados de conversores catalíticos (popularmente conhecidos apenas como catalisadores), são construídos de modo a forçar que os gases tóxicos (CO, NOx, HC...) que saem dos motores dos automóveis passem por uma “colméia” contendo um catalisador apropriado. Esse catalisador aumenta a velocidade de uma série de complexas reações que transformam gases tóxicos em outros não-tóxicos (alguns, porém poluentes atmosféricos como o CO2) diminuindo com isso o risco de morte por intoxicação por inalação de gases tóxicos.

Gases

tóxicos

Gases

Não tóxicos

CO

NOx

HC

CO2

N2

H2O

CO + ½ O2 → CO2

A reação de conversão de CO em CO2

é muito lenta, quando os reagentes

passam pela pastilha catalisadora o

catalisador acelera a reação liberando

CO2 pelo escapamento do automóvel.

A bioluminescência é o fenômeno de emissão de luz visível por certos organismos vivos, resultante de uma reação química entre uma substância sintetizada pelo próprio organismo (luciferina) e oxigênio molecular, na presença de uma enzima (luciferase). Como resultado dessa reação bioquímica é gerado um produto em um estado eletronicamente excitado (oxiluciferina*). Este produto, por sua vez, desativa-se por meio da emissão de luz visível, formando o produto no estado normal ou fundamental (oxiluciferina). Ao final, a concentração de luciferase permanece constante.

O esquema ilustra o mecanismo geral da reação de bioluminescência de vagalumes, no qual são formados dois produtos diferentes em estados eletronicamente excitados, responsáveis pela emissão de luz na cor verde ou na cor vermelha.

VERIFRICAÇÃO DA APRENDIZAGEM

142. (UNESP) A partir das informações contidas no texto, é correto afirmar que a enzima luciferase:

a) Aumenta a energia de ativação da reação global de formação da oxiluciferina.

b) É um dos produtos da reação. c) É responsável pela emissão de luz.

d) É o intermediário da reação, a partir do qual se originam os produtos.

e) Atua como catalisador, pois interfere na reação sem ser consumida no processo.

143. (FGV) Os automóveis são os principais poluidores dos centros urbanos. Para diminuir a poluição, a legislação obriga o uso de catalisadores automotivos. Eles viabilizam reações que transformam os gases de escapamento dos motores, óxidos de nitrogênio e monóxido de carbono, em substâncias bem menos poluentes. Os catalisadores _______ a energia de ativação da reação no sentido da formação dos produtos, _______ a energia de ativação da reação no sentido dos reagentes e _______ no equilíbrio reacional.

No texto, as lacunas são preenchidas, correta e respectivamente, por: a) diminuem … aumentam … interferem. b) diminuem … diminuem … não interferem. c) diminuem … aumentam … não interferem. d) aumentam … diminuem … interferem. e) aumentam … aumentam … interferem. 144. (ESPCEX (AMAN) “Uma amostra de açúcar exposta ao oxigênio do ar pode demorar muito tempo para reagir. Entretanto, em nosso organismo, o açúcar é consumido em poucos segundos quando entra em contato com o oxigênio. Tal fato se deve à presença de enzimas que agem sobre as moléculas do açúcar, criando estruturas que reagem mais facilmente com o oxigênio...”.

Adaptado de Usberco e Salvador, Química, vol 2, FTD, SP, pág 377, 2009.

168

Baseado no texto acima, a alternativa que justifica corretamente a ação química dessas enzimas é: a) As enzimas atuam como inibidoras da reação, por

ocasionarem a diminuição da energia de ativação do processo e, consequentemente, acelerarem a reação entre o açúcar e o oxigênio.

b) As enzimas atuam como inibidoras da reação, por ocasionarem o aumento da energia de ativação do processo e, consequentemente, acelerarem a reação entre o açúcar e o oxigênio.

c) As enzimas atuam como catalisadores da reação, por ocasionarem o aumento da energia de ativação do processo, fornecendo mais energia para o realização da reação entre o açúcar e o oxigênio.

d) As enzimas atuam como catalisadores da reação, por ocasionarem a diminuição da energia de ativação do processo, provendo rotas alternativas de reação menos

energéticas, acelerando a reação entre o açúcar e o oxigênio.

e) As enzimas atuam como catalisadores da reação, por ocasionarem a diminuição da energia de ativação do processo ao inibirem a ação oxidante do oxigênio, desacelerando a reação entre o açúcar e o oxigênio.

145. (CEFET MG) Em um recipiente de vidro preenchido com peróxido de hidrogênio foram inseridas pequenas porções de óxido de manganês sólido. Em seguida, tampou-se o recipiente e observou- se a formação exotérmica de bolhas de gás oxigênio, conforme a equação seguinte.

2MnO (s)2 2 2 2H O ( ) 1 2O (g) H O( )⎯⎯⎯⎯⎯→ +l l

A velocidade da decomposição do peróxido de hidrogênio é proporcional: a) À elevação da pressão interna do recipiente de vidro. b) À quantidade de matéria das substâncias líquidas da

reação. c) À quantidade de calor absorvida pelo gás oxigênio e pela

água. d) À superfície de contato das partículas de óxido de

manganês. e) Ao número de complexos ativados formados entre o gás

oxigênio e a água.

146. (FGV) O uso de catalisadores para diminuir a emissão de gases poluentes pelos escapamentos dos automóveis tem contribuído para redução da taxa de aumento da poluição urbana.

São representadas duas curvas das energias envolvidas na reação das espécies reagentes

A B C D+ → + na presença e na ausência do catalisador.

Em relação à sua atuação no processo reacional, é correto afirmar que o catalisador:

a) aumenta a energia de ativação da reação direta, diminui a energia de ativação da reação inversa e desloca o equilíbrio reacional no sentido dos produtos.

b) aumenta a energia de ativação da reação direta, aumenta a energia de ativação da reação inversa e não altera o equilíbrio reacional.

c) diminui a energia de ativação da reação direta, aumenta a energia de ativação da reação inversa e desloca o equilíbrio reacional no sentido dos produtos.

d) diminui a energia de ativação da reação direta, diminui a energia de ativação da reação inversa e não altera o equilíbrio reacional.

e) diminui a energia de ativação da reação direta, diminui a energia de ativação da reação inversa e desloca o

equilíbrio reacional no sentido dos produtos. 147. (IME) O gráfico abaixo ilustra as variações de energia devido a uma reação química conduzida nas mesmas condições iniciais de temperatura, pressão, volume de reator e quantidades de reagentes em dois sistemas diferentes. Estes sistemas diferem apenas pela presença de catalisador. Com base no gráfico, é possível afirmar que:

a) A curva 1 representa a reação catalisada, que ocorre com

absorção de calor. b) A curva 2 representa a reação catalisada, que ocorre com

absorção de calor. c) A curva 1 representa a reação catalisada com energia de

ativação dada por 1 3E E .+

d) A curva 2 representa a reação não catalisada, que ocorre com liberação de calor e a sua energia de ativação é

dada por 2 3E E .+

e) A curva 1 representa a reação catalisada, que ocorre com liberação de calor e a sua energia de ativação é dada por E1.

148. (UFPA) Cientistas britânicos identificaram o momento em que a ligação CO, a mais forte entre as moléculas diatômicas, quebra sob a ação de um catalisador de ouro. O monóxido de carbono (CO) envenena o sangue ao ligar-se à hemoglobina, por impedir o transporte de oxigênio no corpo. Assim, sua transformação a dióxido de carbono é um processo essencial para aplicações de preservação da vida, como em submarinos, indústrias de mineração e viagens espaciais. Nessa linha de pesquisa, Graham Hutchings, Albert Carley e colegas da Universidade de Cardiff investigaram o mecanismo de reação que ocorre em um catalisador Au/Fe2O3 e descobriram que o CO se dissocia à temperatura ambiente, quando co-adsorvidos com O2.

http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2010/December/10121001.asp

169

A partir desse texto, sob o ponto de vista da química, é correto afirmar que a) A ligação na molécula de CO é a mais forte porque os

átomos que a constituem apresentam grande diferença de eletronegatividade, atraindo-se mutuamente de maneira intensa.

b) Há formação de CO somente em ambientes fechados. c) A reação de transformação do CO só pode ocorrer à

temperatura ambiente porque é um processo exotérmico e por isso não precisa absorver energia.

d) A adsorção simultânea de CO e O2 levará a uma reação de redução do CO, liberando duas moléculas de O2; o que contribui para a preservação da vida.

e) Au/Fe2O3 diminui a energia de ativação do estado de transição da reação de transformação do CO.

149. (UERJ) A fim de aumentar a velocidade de formação

do butanoato de etila, um dos componentes do aroma de abacaxi, emprega-se como catalisador o ácido sulfúrico. Observe a equação química desse processo:

As curvas de produção de butanoato de etila para as reações realizadas com e sem a utilização do ácido sulfúrico como catalisador estão apresentadas no seguinte gráfico:

a)

b)

c)

d)

150. (PUCRJ) Para as reações que ocorrem com troca de

calor, sob pressão constante, a variação de entalpia ( H)Δ é

dada pela diferença entre a entalpia dos produtos (HP) e entalpia dos reagentes (HR), conforme indicado nas figuras a seguir.

Sobre reações que ocorrem com troca de calor e analisando os gráficos, é CORRETO afirmar que:

a) Ambos representam processos endotérmicos. b) No gráfico, a diminuição da barreira de energia de

ativação pode ser atribuída à presença de um catalisador.

c) Processos exotérmicos absorvem calor do meio reacional.

d) Quanto maior a energia de ativação, mais rápida será a reação.

e) O aumento da concentração dos reagentes não altera a velocidade das reações químicas; apenas o catalisador altera.

151. (UDESC) O diagrama de energia representa duas reações químicas distintas, representadas por A e B.

Analisando o diagrama, pode-se afirmar que: a) A e B são reações endotérmicas. b) A energia de ativação é igual em ambas as reações.

c) ambas as reações apresentam o mesmo valor de H .

d) O H de A é maior que o H de B.

e) A reação representada por A ocorre mais rapidamente que a representada por B, porque possui uma energia de ativação maior.

170

6. LEI DA AÇÃO DAS MASSAS (GULDBERG-WAAGE)

A lei de ação das massas é um modelo matemático utilizado para descrever fenômenos dinâmicos em química, como por exemplo, a cinética de reações químicas. A lei diz que a velocidade de uma reação química elementar, isto é uma reação química que ocorre em apenas uma etapa, é proporcional à concentração dos reagentes. Considere a reação genérica:

Equação Química Expressão

aA + bB → cC + dD v = k[A]a.[B]b

Atenção: Só participa da expressão de velocidade da reação, reagentes no estado gasoso ou em meio aquoso. Exemplos:

N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g)

Expressão: Atenção:

3

22 ][][ HNkv =

Observe que se dobrarmos a concentração dos dois reagentes a velocidade da reação aumentará 16 vezes.

Mg (s) + 2 H+ (aq) → Mg2+ (aq) + H2 (g)

Expressão: Atenção:

2][ += Hkv

Observe que se dobrarmos a concentração de H+ a velocidade da reação aumenta quatro vezes.

CO (g) + ½ O2 (g) → CO2 (g)

Expressão: Atenção:

2/1

2][][ OCOkv =

Se dobrarmos a concentração de CO e multiplicarmos a concentração de O2 por 4 a velocidade da reação aumenta 4 vezes.

VERIFRICAÇÃO DA APRENDIZAGEM

152. (ESPCEX (AMAN)) O estudo da velocidade das reações é muito importante para as indústrias químicas, pois conhecê-la permite a proposição de mecanismos para uma maior produção. A tabela abaixo apresenta os resultados experimentais obtidos para um estudo cinético de uma reação química genérica elementar.

A B C D Eα β χ+ + → +

Experimento [A] [B] [C] Velocidade

1 1(mol L s )− −

1 0,10 0,10 0,10 44 10−

2 0,20 0,10 0,10 48 10−

3 0,10 0,20 0,10 48 10−

4 0,10 0,10 0,20 31,6 10−

A partir dos resultados experimentais apresentados na tabela, pode se afirmar que a expressão da equação da

lei da velocidade (V) para essa reação química é:

a) 1 1 2V k[A] [B] [C] .=

b) 2 1 2V k[A] [B] [C] .=

c) 2 2 1V k[A] [B] [C] .=

d) 1 1 1V k[A] [B] [C] .=

e) 0 1 1V k[A] [B] [C] .=

153. (MACKENZIE) O estudo cinético de um processo químico foi realizado por meio de um experimento de laboratório, no qual foi analisada a velocidade desse determinado processo em função das concentrações dos reagentes A e B2 Os resultados obtidos nesse estudo encontram-se tabelados abaixo.

Experimento [A]

(mol/L)

[A]

(mol/L)

Vinicial

(molxL-1xmin-1)

X 21 10− 21 10− 42 10−

Y 35 10− 21 10− 55 10−

Z 21 10− 35 10− 41 10−

Com base nos resultados obtidos, foram feitas as seguintes afirmativas:

I. As ordens de reação para os reagentes A e B2 respectivamente, são 2 e 1.

II. A equação cinética da velocidade para o processo pode ser representada pela equação v = k . [A]2 . [B2].

III. A constante cinética da velocidade k tem valor igual a

200. Considerando-se que todos os experimentos

realizados tenham sido feitos sob mesma condição de temperatura, é correto que:

a) Nenhuma afirmativa é certa. b) Apenas a afirmativa I está certa. c) Apenas as afirmativas I e II estão certas. d) Apenas as afirmativas II e III estão certas. e) Todas as afirmativas estão certas. 154. (UFRGS) Uma reação genérica em fase aquosa apresenta a cinética descrita abaixo.

23A B 2C v k[A] [B]+ → =

A velocidade dessa reação foi determinada em dependência das concentrações dos reagentes, conforme os dados relacionados a seguir.

1[A] (mol L )−

1[B] (mol L )− 1 1v (mol L min )− −

0,01 0,01 3,0 x 10-5

0,02 0,01 x

0,01 0,01 3,0 x 10-5

0,02 0,01 y

Assinale, respectivamente, os valores de x e y que completam a tabela de modo adequado.

a) 56,0 10− e

59,0 10−

b) 56,0 10− e

512,0 10−

c) 512,0 10− e

512,0 10−

d) 512,0 10− e

524,0 10−

e) 518,0 10− e

524,0 10−

171

155. (PUCSP) O fluoreto de nitrila (NO2F) é um composto explosivo que pode ser obtido a partir da reação do dióxido de nitrogênio (NO2) com gás flúor (F2) descrita pela equação.

2(g) 2(g) 2 (g)2 NO F 2 NO F+ →

A tabela a seguir sintetiza os dados experimentais obtidos de um estudo cinético da reação.

Experimento [NO2] em

1mol L−

[F2] em

1mol L−

V inicial em

1 1mol L s− −

1 0,005 0,001 42 10−

2 0,010 0,002 48 10−

3 0,020 0,005 34 10−

A expressão da equação da velocidade nas condições dos experimentos é: a)

2v k [NO ]=

b) 2 2v k [NO ][F ]=

c) 22 2v k [NO ] [F ]=

d) 2v k [F ]=

156. (UPF) Os dados da tabela abaixo foram obtidos experimentalmente, a certa temperatura e pressão constante, para a reação química genérica:

(g) (g) (g)2 A B 2 C+ →

1[A] (mol L )− 1[B] (mol L )− Velocidade

1 1(mol L min )− −

0,100 0,150 1,8 x 10-5

0,100 0,300 7,2 x 10-5

0,050 0,300 3,6 x 10-5

Considerando-se os dados apresentados e a reação dada, analise as seguintes afirmações:

I. A equação de velocidade da reação é v = k [A][B]2. II. O valor da constante de velocidade, k, é 8,0 x 10-3 mol

x min-1. III. A ordem global da reação é 3. IV. A constante de velocidade, k, depende exclusivamente

da concentração dos reagentes da reação. V. A velocidade da reação quando [A]=0,01 mol x L-1 e

quando [B]=0,01 mol x L-1 é: v=8,0 x 10-9 mol x L-1 x min-1.

Está correto apenas o que se afirmar em: a) I, II, III e IV. b) I, III e V. c) I, II e V. d) II, III e IV. e) II, III e V. 157. (PUCRJ) A reação química entre dois reagentes ocorre de tal forma que, ao se triplicar a concentração do reagente A, mantendo-se fixa a concentração do reagente B, observa-se o aumento de nove vezes na velocidade inicial de reação. Por outro lado, a variação da concentração do reagente B não acarreta mudança da velocidade inicial da reação.

Assim, é correto afirmar que a equação geral da lei de

velocidade da reação, onde v é a velocidade inicial e k é a

constante de velocidade, é:

a) v k=

b) v k reagente A=

c) 2

v k reagente A=

d) 3

v k reagente A=

e) v k reagente A reagente B=

158. (FGV) Para otimizar as condições de um processo industrial que depende de uma reação de soluções aquosas de três diferentes reagentes para a formação de um produto, um engenheiro químico realizou um experimento que consistiu em uma série de reações nas mesmas condições de temperatura e agitação. Os resultados são apresentados na tabela:

Experimento [A] [B] [C] v

I X Y z v

II 2X Y z 2v

III X 2y Z 4v

IV X y 2z v

Após a realização dos experimentos, o engenheiro pode concluir corretamente que a ordem global da reação estudada é igual a: a) 1. b) 2. c) 3. d) 4.

e) 5. 159. (UFRGS) 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.

t (min) 1[A] (mol L )− 1 1v (mol L min )− −

0 1,20 0,0832

5 0,85 0,0590

10 0,60 0,0416

15 0,42 0,0294

20 0,30 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.

160. (UFPA) Os resultados de três experimentos, feitos para encontrar a lei de velocidade para a reação

2 2 22 NO(g) 2 H (g) N (g) 2 H O(g)+ → + , encontram-se na

tabela abaixo.

172

Tabela 1 – Velocidade inicial de consumo de NO(g)

Experimento [NO] [H2] v

(mol x L-1 x s-1)

1 4 x 10-3 2 x 10-3 1,2 x 10-5

2 8 x 10-3 2 x 10-3 4,8 x 10-5

3 4 x 10-3 4 x 10-3 2,4 x 10-5

De acordo com esses resultados, é correto

concluir que a equação de velocidade é:

a) v = k [NO] [H2]2 b) v = k [NO]2[H2]2 c) v = k [NO]2[H2] d) v = k [NO]4[H2]2 e) v = k [NO]1/2[H2]

161. (UESPI) Três experimentos foram realizados para estudar a cinética da reação:

2 22 IC (g) H (g) I (g) 2 HC (g)+ → +l l

Experimento

Concentração Inicial (mol/L)

Velocidade Inicial (mol L–1

s–1) ICl 2H

1 1,5 1,5 3,7 x 10–7

2 3,0 1,5 7,4 x 10–7

3 3,0 4,5 22 x 10–7

De acordo com os dados obtidos experimentalmente, a lei de velocidade para esta reação é: a) v = k[H2]2.

b) v =2k[IC ] .l

c) v = 2k[IC ][H ].l

d) v = k[IC ].l e) v = k[H2].

173

HABILIDADE 17: Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de linguagem e representação usadas nas ciências físicas, químicas ou biológicas, como texto discursivo, gráficos, tabelas, relações matemáticas ou linguagem simbólica.

HABILIDADE 18: Relacionar propriedades físicas, químicas ou biológicas de produtos, sistemas ou procedimentos tecnológicos às finalidades a que se destinam. CONHECIMENTOS ASSOCIADOS: Equilíbrio químico

CONTEXTUALIZANDO

Uma das razões por

que o rendimento de uma

reação química é inferior a

100% é a reação ser

incompleta. Isto é, terminar

sem que se tenha esgotado,

pelo menos, um dos reagentes; por outras palavras, termina

havendo ainda quantidades mensuráveis de todos os

reagentes. Este problema foi especialmente levantado pelos

industriais, na segunda metade do século XIX, interessados

em aumentar a taxa de conversão de minério de ferro em

ferro metálico, através da reação fundamental da indústria

siderúrgica Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2. Intrigava-os ficar

óxido de ferro por transformar, ao mesmo tempo havendo

CO por reagir.

A compreensão destes fatos e a maneira de se

aumentar a taxa de conversão de um reagente deve muito

ao trabalho pioneiro do químico francês Henri de Le

Chatelier.

À primeira vista, parecerá estranho que haja reações

que, tendo decorrido durante certo tempo (curto ou longo),

terminem havendo ainda reagentes por reagir. O fenômeno

só é compreensível se imaginarmos que esta reação se

processa em dois sentidos; o sentido direto Fe2O3 + 3CO →

2Fe + 3CO2, de particular interesse na siderurgia, e o sentido

inverso 2Fe + 3CO2 → Fe2O3 + 3CO, que regenera parte dos

reagentes.

Entretanto, a velocidade da reação - medida, por

exemplo, pela variação da concentração de um produto na

unidade de tempo - é máxima no início e vai diminuindo ao

longo do tempo; isto, porque o ritmo da reação direta diminui

e o da reação inversa aumenta. Eventualmente, tornam-se

iguais os ritmos das duas transformações, uma inversa da

outra. Então, a velocidade global da reação é nula; as

quantidades e concentrações de todas as espécies deixam de

variar no tempo. O sistema atinge um estado de equilíbrio

químico.

1. CONCEITO DE EQUILÍBRIO

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

2. CARACTERIZAÇÃO DO SISTEMA EM EQUILÍBRIO.

2.1. Análise microscópica.

As reações, direta e inversa ocorrem contínua e ininterruptamente, deste modo podemos afirmar que:

1ª) O equilíbrio químico é DINÂMICO. 2ª) As velocidades das reações direta e inversa são iguais. 3ª) No equilíbrio não há alterações físicas como

concentração, densidade, cor ou massa das substâncias.

4ª) As substâncias coexistem em um mesmo sistema.

2.2. Análise gráfica.

✓ Variação da Velocidade X Tempo

Se fizermos um gráfico das velocidades das reações diretas e inversas, em função do tempo, desde o início da reação até o sistema atingir o equilíbrio iremos obter o seguinte comportamento:

Co

ncen

tração

(m

ol x L

-1)

Caminho da Reação

V1 = V2

Tequilíbrio

H2(g) + I2(g) 2HI(g)

1

2

Co

ncen

tração

(m

ol x L

-1)

Caminho da Reação

[Equilíbrio]

Tequilíbrio

H2(g) + I2(g) 2HI(g)

1

2

Aula 06 E 07

174

ATENÇÃO:

1. No início (t = 0), a concentração do reagente é máxima, logo a velocidade da reação direta é máxima.

2. Com o passar do tempo a concentração dos reagentes vai diminuindo e com isso a velocidade da reação direta também diminui.

3. Com o passar do tempo a concentração dos produtos vai aumentando e com isso a velocidade da reação inversa também aumenta.

4. Num determinado instante (tempo de equilíbrio), as velocidades das reações direta e inversa se igualam. O equilíbrio químico é atingido.

ATENÇÃO: O equilíbrio pode ser atingido de três formas:

1ª) [Reagentes] = [Produtos] 2ª) [Reagentes] > [Produtos] 3ª) [Reagentes] < [Produtos] C

on

cen

tração

(m

ol x L

-1)

Tempo

[Equilíbrio]

Tequilíbrio

1

Co

ncen

tração

(m

ol x L

-1)

Tempo

[Equilíbrio]

Tequilíbrio

2

Co

ncen

tração

(m

ol x L

-1)

Tempo

[Equilíbrio]

Tequilíbrio

3

✓ Análise macroscópica

A análise macroscópica de um sistema em equilíbrio pode ser feita levando em consideração o aspecto visual do sistema, a olho nu ou com a utilização de aparatos tecnológicos que permitam identificação de fatores como condutividade elétrica dentre outros. Desta forma os equilíbrios químicos são classificados de acordo com os seguintes critérios:

▪ Equilíbrio molecular – nesse equilíbrio químico, todos os participantes são covalentes ou moleculares. Ex: CO(g) + Cl2(g) COCl2(g)

▪ Equilíbrio homogeneo – nesse equilíbrio químico, todos os participantes do sistema reacional estão na mesma fase de agregação. Ex: HNO2(aq) H+

(aq) + NO2-(aq); CO(g) + Cl2(g) COCl2(g)

▪ Equilíbrio heterogêneo – nesse equilíbrio químico, as substancias participantes do sistema reacional estão em diferentes fases de agregação. Ex: Fe3O4(s) + 4H2(g) 3Fe(s) + 4H2O(L)

▪ Equilíbrio iônico – e considerado iônico o equilíbrio que contiver pelo menos um íon. Ex: HNO2(aq) H+

(aq) + NO2-(aq)

A química no cotidiano

A síntese de Haber

A síntese da amônia foi desenvolvida pelo químico alemão Fritz Haber (1868 – 1934) durante a Primeira Guerra Mundial, quando o bloqueio naval à Alemanha, imposto pelos ingleses, impediu o acesso alemão às minas de salitre-do-chile (nitrato de sódio, NaNO3), utilizado como fonte de nitratos para fabricação de fertilizantes e explosivos. Em busca de uma saída, Haber desenvolveu um processo de síntese, submetendo o gás nitrogênio (N2), obtido do ar atmosférico, e o gás hidrogênio (H2), obtido da água, à temperatura e pressão elevadas, produzindo amônia (NH3).

(FONSECA, Martha R. Marques da. Completamente Química, São Paulo: FTD: 292, 2001.)

3. CONSTANTE DE EQUILÍBRIO (K).

Quando um equilíbrio químico é atingido, nem sempre as quantidades de reagentes e produtos são iguais (ver gráfico que relaciona concentração x tempo). Porém é importante para determinados estudos, saber que espécies predominam no equilíbrio, ou seja, fazer uma análise quantitativa das substâncias em equilíbrio, esta análise permite mensurar a eficiência de uma reação verificando com isso, por exemplo, a viabilidade de produção de uma determinada substancia.

A leitura quantitativa das relações entre os produtos e reagentes em um sistema em equilíbrio é feito por uma grandeza física denominada de constante de equilíbrio, que pode ser expressa em função das concentrações ou em função das pressões parciais.

3.1. Constante de equilíbrio em função da concentração em quantidade de matéria por litro (KC).

Considere a reação elementar, genérica reversível, onde todas as substâncias se encontram na fase gasosa ou estejam em meio aquoso.

aA + bB cC + dD

Expressão de velocidade para a reação rireta

Expressão de velocidade para a reação inversa

Vdireta = Kdireta[A]a[B]b Vinversa = Kinversa[B]b[C]d

No equilíbrio:

Vdireta = Vinversa Kdireta[A]a[B]b = Kinversa[B]b[C]d

]][[

][][ba

dc

inversa

direta

BA

DC

K

K=

A razão entre duas constantes é sempre igual a uma terceira constante (Kc).

ba

dC

CBA

DCK

][][

][][=

175

Significado Físico de Kc

ba

dC

CBA

DCK

][][

][][=

Kc = 1 [A]a[B]b = [B]b[C]d

Kc > 1 [A]a[B]b < [B]b[C]d

Kc < 1 [A]a[B]b > [B]b[C]d

NOTA: Em equilíbrios heterogêneos, devemos excluir da expressão de Kc as substâncias no estado sólido e líquido em excesso.

3.2. Constante de equilíbrio em função da pressão parcial (Kp)

Considere a reação elementar, genérica reversível, onde todas as substâncias se encontram na fase gasosa.

aA + bB cC + dD

Expressão de velocidade para a reação direta

Expressão de velocidade para a reação inversa

Vdireta= Kdireta(pA)ª (pB)b Vinversa= Kinversa(pB)b (pC)d

Logo no equilíbrio:

Vdireta = Vinversa Kdireta(pA)a (pB)b = Kinversa(pB)b (pC)d

))((

)()(ba

dc

inversa

direta

pBpA

pDpC

K

K=

A razão entre duas constantes, é sempre igual a uma terceira constante (Kc).

))((

)()(ba

dc

ppBpA

pDpCK =

NOTA: Só participam da expressão da constante de equilíbrio em função das pressões parciais (Kp) substâncias que estejam no estado gasoso.

4. FATORES QUE ALTERAM O SISTEMA EM

EQUILÍBRIO

DESLOCAMENTO DO EQUILÍBRIO

O Princípio de Le Châtelier

O princípio de Le Châtelier mostra que quando que fatores externos alterarem um sistema em equilíbrio, o próprio equilíbrio buscará adquirir um novo estado que anule essa perturbação. Dessa forma, há um deslocamento do equilíbrio, ou seja, uma busca por uma nova situação de equilíbrio, favorecendo um dos sentidos da reação. Se favorecer a reação direta, com formação de mais produto, dizemos que o equilíbrio se deslocou para a direita. Entretanto, é dito que se deslocou para a esquerda se foi favorecida a reação inversa, com formação de reagentes.

Os fatores externos capazes de perturbar o equilíbrio de um sistema são: Concentração, temperatura e pressão total do sistema. 4.1. AÇÃO DA CONCENTRAÇÃO (Guldberg-Waage).

A adição de uma substância desloca o equilíbrio no sentido que irá consumi-la. A retirada de uma substância desloca o equilíbrio no sentido que irá refazê-la.

Resumo:

Concentração Aumento da

[Reagentes]

Aumento da

[Produtos]

Sentido do deslocamento

PRODUTO

(sentido direto)

REAGENTE

(sentido inverso)

Observação: As espécies sólidas e os líquidos em excesso, NÃO provocam deslocamento em um sistema em equilíbrio.

Ex: Dadas as reações abaixo, preencha a tabela:

a) N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

Consequência do deslocamento

Concentração Sentido do

deslocamento [H2] [NH3]

Aumento da [N2]

DIRETO DIMINUI AUMENTA

Aumento da [NH3]

INVERSO AUMENTA DIMINUI

Diminuição da [N2]

INVERSO AUMENTA DIMINUI

b) CO(g) + Cl2(g) COCl2(g)

Consequência do deslocamento

Concentração Sentido do

deslocamento [CO] [COCl2]

Aumento da [CO]

DIRETO DIMINUI AUMENTA

Aumento [COCl2]

INVERSO AUMENTA DIMINUI

Aumento [Cl2]

DIRETO DIMINUI AUMENTA

c) Fe3O4(s) + 4H2(g) 3Fe(s) + 4H2O(g)

Consequência do deslocamento

Concentração Sentido do

deslocamento [H2] [H2O]

Aumento [H2]

DIRETO DIMINUI AUMENTA

Aumento [H2O]

INVERSO AUMENTA DIMINUI

Aumento da massa de Fe

Não há deslocamento

Constante Constante

Diminuição [H2]

INVERSO AUMENTA DIMINUI

Aumento da massa de

Fe3O4

Não há deslocamento

Constante Constante

4.2. AÇÃO DA TEMPERATURA (Van’t Hoff)

Um AUMENTO na temperatura de um sistema em equilíbrio desloca o equilíbrio no sentido ENDOTÉRMICO (sentido que absorve calor). Enquanto uma DIMINUIÇÃO na temperatura de um sistema em equilíbrio desloca o equilíbrio no sentido EXOTÉRMICO (sentido que libera calor).

Obs: A variação de entalpia fornecida ao lado de uma reação química é uma informação que se refere a reação direta.

176

Ex: Dada a reação abaixo, preencha a tabela: N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ∆H = – 109,5 kJ

Consequência do deslocamento

TEMPERATURA Sentido do

deslocamento [N2] [NH3]

Aumento da temperatura

INVERSO AUMENTA DIMINUI

Diminuição da temperatura

DIRETO DIMINUI AUMENTA

Ex: Considere a reação abaixo;

2HCl(g) H2(g) + Cl2(g) ; ∆H > 0

Consequência do deslocamento

TEMPERATURA Sentido do

deslocamento [HCl] [Cl2]

Aumento da temperatura

DIRETO DIMINUI AUMENTA

Diminuição da temperatura

INVERSO AUMENTA DIMINUI

4.3. AÇÃO DA PRESSÃO (Robin).

De acordo com o princípio de Le Chatelier, se a pressão total do sistema gasoso é aumentada, o sistema tenderá a reduzir esse efeito, assim, o equilíbrio será deslocado no sentido de diminuir a pressão, para isso ser possível o equilíbrio deve deslocar-se para o lado que possui menor número de moles gasosos, ou seja, menor volume.

OBS: Pode-se ter noção dos volumes de um sistema gasoso pela soma dos números de moles dos gases participantes desse sistema. Ex: Considere a reação abaixo;

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) Volume: 4 Volume: 2

Consequência do deslocamento

PRESSÃO Sentido do

deslocamento [H2] [NH3]

Aumento da PTOTAL

DIRETO (menor volume)

DIMINUI AUMENTA

Diminuição da PTOTAL

INVERSO (maior volume)

AUMENTA DIMIMUI

A química no cotidiano

As lentes fotocromáticas

O funcionamento das lentes fotocromáticas se baseia no princípio de Lê Chatelier. As lentes possuem cristais de cloreto de prata (AgCl). Quando a radiação ultravioleta atinge os cristais, eles escurecem. Isso ocorre quando os íons prata (Ag+) são reduzidos a prata metálica (Ag) ao reagirem com os íons cloretos (Cl-), que se transformam em átomos de cloro elementar (Cl).

AgCl + energia luminosa Ag + Cl Incolor escuro

Na reação inversa átomos de prata se combinam com átomos de cloro para formar AgCl liberando energia.

ATENÇÃO:

1- A variação de temperatura é o único fator que altera a

constante de equilíbrio (Kc). Se a variação de temperatura

provocar um deslocamento para a direita, haverá um

aumento no valor numérico da constante de equilíbrio, caso

o deslocamento ocorra para a esquerda haverá uma

diminuição no valor numérico da constante Kc.

2- Todo deslocamento para a direita produz um aumento no

rendimento da reação. Enquanto que todo deslocamento

para a esquerda produz uma diminuição no rendimento da

reação.

3- O catalisador não exerce nenhuma influência em um

sistema em equilíbrio, portanto a adição de um catalisador

não altera o estado de equilíbrio.

5. EQUILÍBRIO IÔNICO.

É o caso particular de equilíbrio químico geralmente em meio aquoso em que pelo menos uma das espécies participantes do equilíbrio é um íon.

HNO2 (aq) H+ (aq) + NO2

- (aq) : Ionização do ácido nitroso.

NH4OH (aq) NH4+

(aq) + OH- (aq) : dissociação do NH4OH

CaCO3 (aq) Ca2+(aq) + CO3

2-(aq) : solubilização do CaCO3

Os principais casos de equilíbrio iônico ocorrem em meio aquoso, na auto-ionização da água, ionização dos ácidos, dissociação das bases e dissolução dos sais.

5.1. PRODUTO IÔNICO DA ÁGUA (KW).

A 25ºC observa-se experimentalmente que a água

pura sofre o fenômeno da auto-ionização:

aA + bB cC + dD

H2O H+ + OH-

Nesta condição a concentração dos íons H+ e OH-

provenientes da auto-ionização da água pura, são constantes

e valem 10-7 mol/L para cada íon.

Portanto podemos calcular a constante proveniente

da auto-ionização da água, em função da seguinte

expressão:

KW =

H2O H+ + OH-

[H+][OH-]

KW = 1,0 x 10-7 x 1,0 x 10-7

KW = 1,0 x 10-14

Embora a água pura apresente íons H+(aq) que são

as espécies responsáveis pelo caráter ácido de um meio e

íons OH-(aq) responsáveis pelo caráter básico, a água pura

sempre será um sistema de caráter acido/base neutro pois os

íons hidrogênios e hidroxilas estão em uma mesma

concentração (mol/L), não havendo portanto predominância

de uma das espécies no sistema.

177

5.2. EQUILÍBRIO IÔNICO (EQUILÍBRIO ÁCIDO-BASE).

A adição de um soluto ao meio aquoso poderá desequilibrar as relações em mol/L dos íons hidrogênio e hidroxila, fazendo com que desta forma haja uma predominância de íons hidrogênio ou hidroxila dando portanto à solução um caráter predominantemente ácido (H+ > OH-) ou básico (H+ < OH-). Desta forma a adição de um eletrólito fraco (ácido ou base), provocará o surgimento de um equilíbrio iônico proveniente da ionização do ácido ou da dissociação da base que podem ser representados de acordo com a tabela a seguir.

Ácidos fracos Bases fracas

KW =

HAc H+ + Ac-

[H+][OH-]

KW = 1,0 x 10-7 x 1,0 x 10-7

KW = 1,0 x 10-14

KW =

HAc H+ + Ac-

[H+][OH-]

KW = 1,0 x 10-7 x 1,0 x 10-7

KW = 1,0 x 10-14

BOH B+ + OH-

][

]][[

HAc

AcHK i

−+

= ][

]][[

BOH

OHBKi

−+

=

][

]][[

HAc

AcHKa

−+

= ][

]][[

BOH

OHBKb

−+

=

A constante de equilíbrio proveniente da ionização

de um ácido é representada por Ka (constante de acidez) enquanto que a constante de equilíbrio proveniente da dissociação de uma base por Kb (constante de basicidade).

Quanto maior o valor de Ka ou Kb mais forte é o eletrólito portanto maior será a produção de íons hidrogênios ou hidroxilas.

Exemplo: Considerando-se soluções aquosas de mesma concentração em mol/L dos ácidos relacionados na tabela abaixo:

Ácido Formula Ka (25º C)

Ácido nitroso Ácido acético Ácido hipocloroso Ácido cianídrico

HNO2 H3C-COOH

HClO HCN

5,0 . 10-4 1,8 . 10-5 3,2 . 10-8 4,0 . 10-10

Indique a ordem crescente de acidez é:

Resposta: Quanto maior a constante Ka mais forte é o eletrólito e quanto menor a constante Ka mais fraco é o eletrólito desta forma a ordem crescente de acidez é: HCN < HClO < H3C-COOH < HNO2

Atenção: EFEITO DO ÍON COMUM

É diminuição da ionização de um ácido ou base fraca, por influência de um seu sal.

O efeito do íon comum corresponde a uma aplicação do Princípio de Le Chatelier aos equilíbrios iônicos.

Seja, por exemplo, um ácido fraco (HAc) em solução aquosa:

HAc H+ + Ac-

][

]][[

HAc

AcHKa

−+

=

Vamos supor que, a seguir, seja adicionado à solução do sal BAc, derivado do próprio ácido HAc que se ionize de acordo com a equação:

HAc H+ + Ac-

][

]][[

HAc

AcHKa

−+

=

BAc B+ + Ac-

Ora, o aumento de [Ac-] deslocará o equilíbrio HAc = H+ + Ac- no sentido inverso, isto é irá diminuir a dissociação (aumentando com isso a concentração de HAc em solução) do ácido HA.

O mesmo irá acontecer a uma solução de uma base fraca.

5.3. CARÁTER DE UMA SOLUÇÃO AQUOSA.

O caráter de um meio aquoso é dado em função do caráter do soluto existente na solução que constitui o meio, logo a presença de um soluto poderá ocasionar uma variação na concentração dos íons H+ e OH- existentes no meio. Sabe-se que a água pura apresenta concentração de íons H+ igual a concentração de íons OH-, caracterizando assim a água pura como um meio neutro. A adição de um soluto de caráter ácido à água provoca um aumento na concentração de íons hidrogênios (H+) alterando o caráter do meio para ÁCIDO. De outra forma a adição de um soluto de caráter básico provoca um aumento na concentração de íons hidroxilas (OH-), alterando o meio para BÁSICO. Desta forma a 25º C, teremos:

CARÁTER [H+] [OH-] Kw

Neutro = 10-7 = 10-7 1,0 x 10-14

Ácido > 10-7 < 10-7 1,0 x 10-14

Básico < 10-7 > 10-7 1,0 x 10-14

RESUMO:

Soluto Adição de um ácido Adição de uma base

Consequência KW = [H+] x [OH-] KW = [H+] x [OH-]

KW = [H+] x [OH-] KW = [H+] x [OH-]

Relação: [H+] e [OH-]

[H+] > [OH-] [H+] < [OH-]

Caráter da solução

ÁCIDO BÁSICO

Veja os exemplos na tabela:

Ordem [H+] [OH-] Caráter

01 1,0 x 10-7 1,0 x 10-7 Neutro

02 1,0 x 10-9 1,0 x 10-5 Básico

03 1,0 x 10-6 1,0 x 10-8 Ácido

04 1,0 x 10-4 1,0 x 10-10 Ácido

05 1,0 x 10-2 1,0 x 10-12 Ácido

6. POTENCIAL HIDROGENIÔNICO (pH).

É muito comum ouvirmos falar que o pH da água de

uma piscina precisa ser controlado, assim como o pH da água

de um aquário ou do solo, para favorecer um determinado plantio. Até mesmo nosso sangue deve manter um pH sempre entre os valores de 7,35 e 7,45. Uma variação de 0,5 pode ser fatal para muitos animais ou vegetais. O que exatamente é o pH e o que significam seus valores? Para facilitar a leitura das concentrações dos íons H+ e OH- em solução, a química utiliza-se de um conceito matemático que envolve logaritmo.

Sörensen definiu pH como sendo o logaritmo (decimal) do inverso da concentração hidrogeniônica, que pode matematicamente ser expresso por:

178

Por analogia, define-se pOH como sendo o logaritmo

(decimal) do inverso da concentração hidroxiliônica:

Desta forma chega-se a seguinte escala de pH e pOH:

Observe que a soma de pH e pOH para uma mesma solução (a 25ºC), é sempre igual a 14.

Com isso, podemos concluir que a 25 ºC temos:

Em água pura pH = 7 pOH = 7

Em soluções ácidas pH < 7 pOH > 7

Em soluções básicas pH > 7 pOH < 7

Em água, o H+ forma aglomerados em que interage

com os pares de elétrons não ligantes das moléculas da H2O

para formar os íons de hidrogênio hidratos que recebe a

denominação de íon Hidrônio (H3O+).

5.4. Indicadores de ácidos e bases.

Indicadores ácido-base naturais são substâncias

orgânicas, fracamente ácidas ou fracamente básicas,

encontradas em flores de plantas ou na casca das frutas, que

mudam de cor em função do pH da solução. O uso de

indicadores começou no século XVII, mas só foi reconhecida

cientificamente no século XIX, por Arrhenius. Em 1767, Lewis

usou pela primeira vez o extrato de plantas em titulações de

neutralização. A tabela abaixo apresenta o pH de viragem de

alguns indicadores.

Indicador Cor a pH

baixo

Intervalo de

viragem

Cor a pH alto

Violeta de Metila

Amarelo 0,0 – 1,6 Azul púrpura

Azul de Timol

Vermelho 1,2 – 2,8 Amarelo

Vermelho do congo

Azul 3,0 – 5,2 Vermelho

Azul de bromotimol

Amarelo 6,0 – 7,6 Azul

Fenolftaleína

Incolor 8,2 – 10,0 Rosa-carmin

Carmim de índigo

Vermelho 11,4 – 13,0

Azul arroxeado

7. SOLUBILIDADE DOS SAIS E HIDRÓLISE.

A solubilidade de um sal é o fenômeno que indica a

capacidade de um sal se dissolver em água, por sua vez a

solubilidade de um sal em água produz um fenômeno

chamado dissociação, ou seja, separação dos íons

formadores do sal.

Sais diferentes apresentam solubilidades diferentes,

por exemplo, o gráfico abaixo apresenta a solubilidade de

diversos sais medidos em gramas de sal dissolvidos em 100

gramas de água.

10

Co

efi

cie

nte

de

So

lub

ilid

ad

e (

g/1

00 g

de á

gu

a) 140

120

100

80

60

40

20

20 40 60 80

KNO3

K2CrO4

NaCl

Ce2(SO4)3

Temperatura (ºC)

6.Qual a massa máxima (aproximada) de NaCl,dissolvida em 100g de água a 20o C?

Resposta:

40 g

A análise do gráfico permite relacionar a solubilidade

dos sais em destaque a uma determinada temperatura. A 20

ºC, por exemplo, o sal mais solúvel é o cromato de potássio

(K2CrO4), enquanto que a 50 ºC, o nitrato de potássio (KNO3)

é o que apresenta maior solubilidade.

A análise do gráfico também revela que a

solubilidade do KNO3, K2CrO4 e do NaCl são endotérmicas, ou

seja absorvem calor, portanto quanto maior a temperatura

maior será o deslocamento para o lado da dissolução desses

sais e como consequência maior será sua solubilidade. O

sulfato de cério (Ce2(SO4)3), por outro lado possui

solubilidade exotérmica desta forma um aumento de

temperatura desloca o equilíbrio no sentido da formação do

sal diminuindo assim a quantidade de íons em solução e com

isso sua solubilidade.

179

KW = [H+] x [OH-] KW = [H+] x [OH-]

KNO3 (s) K+(aq) + NO3

-(aq) ∆H > 0

NaCl (s) Na+(aq) + Cl- (aq) ∆H > 0

K2CrO4 (s) 2K+(aq) + CrO4

-(aq) ∆H > 0

Ce2(SO4)3 (s) Ce2+(aq) + SO4

2-(aq) ∆H < 0

Outra forma de relacionar a solubilidade de

diferentes sais em uma mesma temperatura é consultando o valor do produto de solubilidade (KPS) dos sais. O produto de solubilidade (Kps) é uma constante de equilíbrio relacionada com a solubilidade do soluto. Essa situação ocorre com sais poucos solúveis em água, nos quais o produto da concentração molar de íons é uma constante, a qual chamamos de produto da solubilidade. Observe o exemplo do cloreto de prata:

AgCl(s) Ag+ (aq) + Cl- (aq)

O cloreto de prata sólido possui baixíssima solubilidade em água. Ao ser colocado em uma solução aquosa há formação de Ag+ (aq) e Cl-(aq). Após um tempo em solução, o cloreto de prata sólido se dissocia com a mesma velocidade de formação dos íons Ag+ e Cl-. Nesse momento atingiu-se o equilíbrio, desta forma a constante de equilíbrio (Kc) poderia ser calculada pela expressão:

AgCl (s) Ag+(aq) + Cl- (aq)

Kc = Kps = [Ag+] x [Cl-]

O Kps é, portanto, uma grandeza física que se relaciona com a solubilidade dos íons proveniente da dissociação de um sal. Quanto maior o Kps maior a solubilidade do sal em meio aquoso. A tabela abaixo a apresenta o produto de solubilidade (Kps) de cinco diferentes sais a 25º C.

Substância Fórmula química

Kps (25ºC)

Sulfeto de cobre II CuS 4,0 x 10-39

Sulfeto de ferro II FeS 1,0 x 10-19

Carbonato de bário BaCO3 2,0 x 10-9

Carbonato de cálcio CaCO3 5,0 x 10-8

Cloreto de cobre CuCl 3,0 x 10-7

A análise da tabela permite concluir que os sais estão organizados em ordem crescente de solubilidade.

VERIFRICAÇÃO DA APRENDIZAGEM 162. (MACKENZIE) Considerando-se o equilíbrio químico equacionado por A(g) + 2B(g) AB2(g), sob temperatura de 300 K, a alternativa que mostra a expressão

correta da constante de equilíbrio em termos de concentração em mols por litro é:

a) 22

[AB ]

[A] [B]

b)

2

2

[A] [B]

[AB ]

c) 22

[AB ]

[A] [B]+

d)

2

2

[A] [B]

[AB ]

+

e)

22

2

[AB ]

[A] [B]

163. (UECE) Considere a reação seguinte no equilíbrio:

HCO3-(aq) + H+

(aq) CO2(g) + H2O(L)

Para aumentar a produção de água, com a temperatura constante, deve-se a) Acrescentar CO2. b) Retirar parte do HCO3

-(aq).

c) Acrescentar um catalisador. d) Acrescentar um pouco de HCl. 164. (UPF) A seguir, estão representadas algumas substâncias químicas e seus respectivos valores para a constante de ionização ácida (Ka), a 25 C.

Estrutura da Substância Ka

I

56,3 10−

II

43,8 10−

III

101,3 10−

IV

87,2 10−

V

41,0 10−

VI

116,5 10−

Considerando os dados apresentados, é correto afirmar que: a) Grupos ligados ao anel aromático não influenciam o

caráter ácido. b) A base conjugada mais fraca, entre os fenóis, será a

gerada pela ionização da substância III. c) A substância com maior caráter ácido, de todas as

representadas, é a vi. d) A substância I tem menor caráter ácido do que a

substância II. e) O grupo nitro ligado ao anel aromático diminui o caráter

ácido dos fenóis.

180

165. (FMP) O galinho do tempo é um bibelô, na forma de um pequeno galo, que, dependendo das condições meteorológicas daquele instante, pode mudar de cor, passando de azul para rosa e vice-versa. O íon [CoCl4]2-

(aq)

apresenta cor azul e o íon [Co(H2O)6]2-(aq) apresenta cor rosa.

A equação envolvida nesse processo é representada por:

[CoCl4]2─(aq) + 6 H2O(L) [Co(H2O)6]2-

(aq) + 4 Cl─(aq)

Segundo o Princípio de Le Chatelier, a cor do “galinho” em um dia de sol e a expressão da constante de equilíbrio de ionização são, respectivamente,

a) azul e

24

422 6

CoCK

Co(H O) C

−

+ −

=

l

l

b) azul e

422 6

24

Co(H O) C

KCoC

+ −

−

=

l

l

c) rosa e

2 64 2

422 6

CoC H OK

Co(H O) C

−

+ −

=

l

l

d) rosa e

422 6

2 64 2

Co(H O) C

KCoC H O

+ −

−

=

l

l

e) azul e

422 6

2 64 2

Co(H O) C

KCoC H O

+ −

−

=

l

l

166. (ACAFE) Considere os seguintes equilíbrios químicos hipotéticos e suas respectivas constantes de equilíbrio (K)

sob temperatura de 400 K.

(g) 2(g) 3(g) I

3(g) 2(g) 5(g) II

(g) 2(g) 5(g) III

2 A 3 B 2 AB K

AB B AB K

2 A 5 B 2 AB K

+

+

+

Assinale a alternativa que melhor representa o valor de IIIK :

a) III I IIK 2 K K=

b) III I IIK 2 K K= +

c) 2

III I IIK K (K )=

d) 2

III I IIK (K ) K= +

167. (PUCSP) Dados:

Constante de ionização Ka do H2CO3 = 4,0 x 10-7.

Constante de ionização Kb do NH3 = 2,0 x 10-5.

Constante de ionização (Kw) do H2O = 1,0 x 10-14.

Os indicadores ácido base são substâncias cuja cor se altera em uma faixa específica de pH. A tabela a seguir apresenta a faixa de viragem (mudança de cor) de alguns indicadores ácido base.

Indicador Cor em pH abaixo da viragem

Intervalo aproximado

de pH de mudança

de cor

Cor em pH acima da viragem

Violeta de metila

Amarelo 0,0 1,6− Azul-púrpura

Alaranjado de metila

Vermelho 3,1 4,4− Amarelo

Azul de bromotimol

Amarelo 6,0 7,6− Azul

Fenolftaleína Incolor 8,2 10,0− Rosa-carmim

Amarelo de alizarina R

Amarelo 10,3 12,0− Vermelho

A partir da análise dessa tabela, um técnico executou um procedimento para distinguir algumas soluções. Para diferenciar uma solução de HCl de concentração 1,0 mol x L-1 de uma solução de HCl de concentração 0,01 mol x L-1 ele utilizou o indicador X. Para diferenciar uma solução de bicarbonato de sódio (NaHCO3) de concentração 0,01 mol x L-1 de uma solução de cloreto de amônio (NH4Cl) de concentração 0,01 mol x L-1 ele utilizou o indicador Y. Para diferenciar uma solução de amoníaco (NH3) de concentração 1,0 x 10-3 mol x L-1 de uma solução de hidróxido de sódio (NaOH) de concentração 0,1 mol x L-1 ele utilizou o indicador Z.

A alternativa que apresenta os indicadores X, Y e Z e adequados para cada um dos procedimentos propostos pelo técnico é:

X Y Z

a) Violeta de

metila Azul de

bromotimol Amarelo de alizarina R

b) Violeta de

metila Fenolftaleína

Azul de bromotimol

c) Alaranjado de

metila Azul de

bromotimol Fenolftaleína

d) Alaranjado de

metila Violeta de metila

Amarelo de alizarina R

168. (UFJF-PISM) Considere os seguintes equilíbrios que envolvem CO2(g) e suas constantes de equilíbrio correspondentes:

CO2(g) CO(g) + ½ O2(g) K1

2 CO(g) + O2(g) 2 CO2 (g) K2

Marque a alternativa que correlaciona as duas constantes de equilíbrio das duas reações anteriores.

a) 2

2 1K 1 (K )=

b) 2

2 1K (K )=

c) 2 1K K=

d) 2 1K 1 K=

e) 1 2

2 1K (K )=

169. (PUCSP) Uma das reações utilizadas para a demonstração de deslocamento de equilíbrio, devido à mudança de cor, é a representada pela equação a seguir:

2 CrO4-2 (aq) + 2 H+

(aq) Cr2O72-

(aq) + H2O(L)

Sendo que, o cromato (CrO42-) possui cor amarela e o

dicromato (Cr2O72-) possui cor alaranjada.

181

Sobre esse equilíbrio foram feitas as seguintes afirmações:

I. A adição de HCl provoca o deslocamento do equilíbrio para a direita.

II. A adição de NaOH resulta na cor alaranjada da solução. III. A adição de HCl provoca o efeito do íon comum. IV. A adição de dicromato de potássio não desloca o

equilíbrio.

As afirmações corretas são: a) I e II. b) II e IV. c) I e III. d) III e IV. 170. (ACAFE) Considere os seguintes equilíbrios químicos hipotéticos e suas respectivas constantes de equilíbrio (K)

sob temperatura de 400 K.

3(g) (g) 4 (g) I

2(g) 2(g) 3(g) II

2(g) 2(g) 2(g) 4 (g) III

2(g) 2(g) (g) IV

AB BC AB C K

A 3 B 2 AB K

A 4 B C 2 AB C K

B C 2 BC K

+

+

+ +

+

Baseado nas informações fornecidas e nos conceitos químicos, assinale a alternativa que melhor representa o valor de KIV:

a) IIIIV

I II

KK

2 K K=

b) IIIIV 2

I II

KK

(K ) K=

c) IIIIV

I II

KK

2 K K=

+

d) IIIIV 2

I II

KK

(K ) K=

+

171. (Espcex (Aman)) Os corais fixam-se sobre uma base de carbonato de cálcio

3(CaCO ), produzido por eles

mesmos. O carbonato de cálcio em contato com a água do mar e com o gás carbônico dissolvido pode estabelecer o seguinte equilíbrio químico para a formação do hidrogenocarbonato de cálcio:

CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(L) Ca(HCO3)2(aq)

Considerando um sistema fechado onde ocorre o equilíbrio químico da reação mostrada acima, assinale a alternativa correta.

a) Um aumento na concentração de carbonato causará um deslocamento do equilíbrio no sentido inverso da reação, no sentido dos reagentes.

b) A diminuição da concentração do gás carbônico não causará o deslocamento do equilíbrio químico da reação.

c) Um aumento na concentração do gás carbônico causará um deslocamento do equilíbrio no sentido direto da reação, o de formação do produto.

d) Um aumento na concentração de carbonato causará, simultaneamente, um deslocamento do equilíbrio nos dois sentidos da reação.

e) Um aumento na concentração do gás carbônico causará um deslocamento do equilíbrio no sentido inverso da reação, no sentido dos reagentes.

172. (UECE) Um estudante de química retirou água do seguinte sistema em equilíbrio:

2 NO2(g) + CH4(g) CO2(g) 2 H2O(L) + N2(g) Em seguida, esse aluno constatou acertadamente que: a) A concentração de metano diminuiu. b) O equilíbrio se desloca para a esquerda. c) A concentração do dióxido de carbono diminuiu. d) A concentração do nitrogênio gasoso diminuiu.

173. (UFJF-PISM) Segundo o princípio de Le Châtelier, se um sistema em equilíbrio é submetido a qualquer perturbação externa, o equilíbrio é deslocado no sentido contrário a esta perturbação. Assim, conforme o sistema se ajusta, a posição do equilíbrio se desloca favorecendo a formação de mais produtos ou reagentes. A figura abaixo mostra diferentes variações no equilíbrio da reação de produção de amônia de acordo com a perturbação que ocorre.

N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)

Em quais tempos verifica-se um efeito que desloca o equilíbrio favorecendo os reagentes? a)

1 2 6t , t , t

b) 1 4 6t , t , t

c) 2 3 4t , t , t

d) 3 4 5t , t , t

e) 3 5 6t , t , t

174. (UFRGS) A tabela abaixo relaciona as constantes de acidez de alguns ácidos fracos.

Ácido Constante

HCN 104,9 10−

HCOOH 41,8 10−

CH3COOH 51,8 10−

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. 175. (UPF) Para os ácidos listados abaixo foram preparadas soluções aquosas de mesmo volume e concentração.

182

I. Ácido Cloroso (HClO2) Ka = 1,1 x 10-2 II. Ácido Fluorídrico (HF) Ka = 6,7 x 10-4 III. Ácido Hipocloroso (HClO) Ka = 3,2 x 10-8 IV. Ácido cianídrico (HCN) Ka = 4,0 x 10-10

Considerando as constantes de ionização (Ka) a concentração do íon H3O+ é: a) Menor na solução do ácido I. b) Maior na solução do ácido I. c) Igual nas soluções dos ácidos III e IV. d) Igual nas soluções dos ácidos I, II, III e IV. e) Maior na solução do ácido IV.

176. (UFPA) O gráfico abaixo se refere ao comportamento da reação A2 + B2 2 AB

Pode-se afirmar que o equilíbrio dessa reação será alcançado quando o tempo for igual a: a)

0t .

b) 1t .

c) 2t .

d) 3t .

e) 4t .

177. (UEFS)

Co(H2O)62+ (aq) + 4Cl- (aq) CoCl42- + 6H2O(L) ∆H > 0

Rosa Azul

A dissolução do cloreto de cobalto (II), CoCl2(s) em ácido clorídrico, HCl(aq) leva à formação do sistema em equilíbrio químico representado pela equação química reversível. À temperatura ambiente, a coexistência de íons

Co(H2O)62+ (aq), de cor rosa, com íons CoCl42- (aq) de cor

azul, confere a solução uma coloração violeta. Entretanto, considerando o princípio de Le Chatelier, quando o equilíbrio químico é perturbado por fatores, como adição ou remoção de um reagente ou produto, variação da temperatura ou da pressão, o equilíbrio desloca-se até que um novo estado de

equilíbrio seja estabelecido. A partir da análise das informações e da equação

química, que representa o sistema em equilíbrio, é correto concluir: a) A reação química que ocorre no sentido direto, da

esquerda para a direita, é exotérmica. b) A adição de íons cloreto no sistema em equilíbrio

aumenta a concentração de íon Co(H2O)62+ (aq)

c) A retirada de moléculas de água do sistema em equilíbrio aumenta a intensidade da cor rosa.

d) O aquecimento do sistema em equilíbrio favorece a formação do íon que torna a solução azul.

e) O aumento da pressão sobre o sistema em equilíbrio químico favorece a formação de íons cloreto.

178. (UERJ) A ionização do ácido cianídrico é representada pela equação química abaixo:

HCN (aq) H+ (aq) + CN- (aq)

Um experimento sobre esse equilíbrio químico, realizado à temperatura constante, analisou quatro parâmetros, apresentados na tabela:

Parâmetro Símbolo

Grau de ionização α

constante de equilíbrio aK

potencial hidrogeniônico pH

concentração de HCN [HCN]

Ao ser estabelecido o equilíbrio químico da ionização, foi adicionada certa quantidade de NaCN(s).

Após a dissolução e dissociação completa desse composto, houve deslocamento do equilíbrio de ionização.

O parâmetro que sofreu redução, após a adição do composto, é representado pelo seguinte símbolo:

a)

b) Ka c) pH d) [HCN]

179. (UPE-SSA) É comum ocorrer a eructação, mais

conhecida por arroto, após a ingestão de refrigerante. A água

gaseificada é um componente importante dos refrigerantes.

Ela é produzida pela mistura de água e gás carbônico, sob

baixa temperatura, em que se estabelece o seguinte

equilíbrio químico:

2 H2O (L) + CO2 (g) H3O+ (aq) + HCO3- (aq)

Considerando o equilíbrio químico indicado, um dos

fatores que NÃO influencia na eructação após a ingestão de

refrigerantes é a(o):

a) Elevação da temperatura no interior do estômago.

b) Acréscimo da concentração de íons hidrônio por causa

do suco gástrico.

c) Presença do ácido clorídrico que funciona como

catalisador para a reação inversa.

d) Aumento do volume no interior do estômago em

comparação com o refrigerante envasado.

e) Diminuição da pressão no interior do estômago em

comparação com o refrigerante envasado.

180. (UPF) Considere os seguintes equilíbrios químicos. I. [Co(H2O)6

2+(aq) + 4Cl-(aq) + 45 kJ [CoCl4]2-

(aq) + 6H2O II. PCl3 (g) + Cl2(g) PCl5(g) KP = 1,5 x 108 III. 2 CrO4

2-(aq) + 2H3O+

(aq) Cr2O72-

(aq) + H2O Amarela laranja

A alternativa que apresenta apenas afirmativas corretas em relação aos equilíbrios químicos acima é:

183

a) A formação do produto azul se dá em função da diminuição da temperatura para o equilíbrio I; a formação do pentacloreto de fósforo é altamente favorável para o equilíbrio II e a diminuição do pH forma o dicromato de cor laranja no equilíbrio III.

b) A formação do produto azul se dá em função do aumento da temperatura para o equilíbrio I; a formação do pentacloreto de fósforo não é favorável para o equilíbrio II e o aumento do pH forma o dicromato de cor laranja no equilíbrio III.

c) A formação do produto azul se dá em função do aumento da temperatura para o equilíbrio I; a dissociação do pentacloreto de fósforo é altamente favorável para o equilíbrio II e a adição de base forma o dicromato de cor laranja no equilíbrio III.

d) A formação do produto azul se dá em função do aumento da temperatura para o equilíbrio I; a formação do

pentacloreto de fósforo é altamente favorável para o equilíbrio II e a diminuição do pH forma o dicromato de cor laranja no equilíbrio III.

e) A formação do produto azul se dá em função da diminuição da temperatura para o equilíbrio I; a formação do pentacloreto de fósforo não é favorável para o equilíbrio II e a adição de ácido forma o cromato de cor laranja no equilíbrio III.

181. (UNISC) Considerando a reação a seguir,

endotérmica

2(g) 2(g) (g)exotérmica

1N 1O 2 NO H 43,2 Kcal⎯⎯⎯⎯⎯⎯→+ = +⎯⎯⎯⎯⎯⎯

O único fator que provoca seu deslocamento para a direita é:

a) A adição do gás NO. b) O aumento de pressão sobre o sistema. c) A retirada de N2 gasoso do sistema. d) A diminuição da pressão do sistema. e) O aumento da temperatura sobre o sistema. 182. (PUCPR) O Princípio de Le Chatelier infere que quando uma perturbação é imposta a um sistema químico em equilíbrio, este irá se deslocar de forma a minimizar tal perturbação.

Disponível em: www.brasilescola.com.

O gráfico apresentado a seguir indica situações referentes à perturbação do equilíbrio químico indicado pela equação

H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g)

A partir da equação química apresentada e da observação do gráfico, considerando também que a reação é endotérmica em favor da formação do ácido iodídrico, a dinâmica do equilíbrio favorecerá:

a) A formação de iodo quando da adição de gás hidrogênio. b) O consumo de iodo quando da adição de gás hidrogênio. c) A diminuição na quantidade de ácido iodídrico quando

do aumento da temperatura. d) O aumento na quantidade das substâncias simples

quando ocorrer elevação da pressão total do sistema. e) Formação de gás hidrogênio na reação direta a partir de

t1 em virtude da adição de ácido iodídrico.

183. (UERJ) O craqueamento é uma reação química empregada industrialmente para a obtenção de moléculas mais leves a partir de moléculas mais pesadas. Considere a equação termoquímica abaixo, que representa o processo utilizado em uma unidade industrial para o craqueamento de hexano.

C6H14 (g) C4H10 (g) + H2C = CH2 (g) ; ∆H > 0

Em um experimento para avaliar a eficiência desse

processo, a reação química foi iniciada sob temperatura T1 e pressão P1. Após seis horas, a temperatura foi elevada para T2 mantendo-se a pressão em P1. Finalmente, após doze horas, a pressão foi elevada para P2, e a temperatura foi mantida em T2.

A variação da concentração de hexano no meio reacional ao longo do experimento está representada em:

a) b)

c) d) 184. (PUCMG) O pH do sangue humano deve ficar entre 7,35 e 7,45. O equilíbrio químico abaixo ajuda a manter esse valor.

CO2 (aq) + H2O (L) H+ (aq) + HCO-3 (aq)

As crises de ansiedade levam geralmente as pessoas a respirarem muito rapidamente acarretando uma perda maior de dióxido de carbono pelos pulmões. É CORRETO afirmar que essa perda: a) Desloca o equilíbrio para o lado direito. b) Aumenta o pH do sangue. c) Aumenta a acidez do sangue. d) Pode ser compensada pela injeção de uma solução de

NaOH.

184

185. (UNIOESTE) Na tabela abaixo são dadas as reações de ionização e os respectivos valores de pKa para alguns compostos aromáticos.

Reação apK

I.

4,19

II.

9,89

III.

0,38

IV.

4,58

Fonte: Solomons & Fryhle, Química Orgânica, vols. 1 e 2, 7ª

edição. LTC.

Os compostos que apresentam a maior e a menor acidez são, respectivamente, a) I e III. b) II e III. c) IV e I. d) III e II. e) III e IV. 186. (ITA) A 25°C, três frascos (I, II e III) contém, respectivamente, soluções aquosas 0,10 mol L–1 em acetato de sódio, em cloreto de sódio e em nitrito de sódio. Assinale a opção que apresenta a ordem crescente correta de valores de pHx (x = I, II e III) dessas soluções sabendo que as constantes de dissociação (K), a 25°C, dos ácidos cloridrico (HCℓ), nitroso (HNO2) e acético (CH3COOH), apresentam a seguinte relação:

KHCℓ > KHNO2 > KCH3COOH

a) pHI < pHII < pHIII

b) pHI < pHIII < pHII

c) pHII < pHI < pHIII

d) pHII < pHIII < pHI

e) pHIII < pHII < pHI

187. (FGV) Uma solução aquosa de ácido cianídrico, HCN, a 25 ºC tem pH = 5. Sabendo-se que a constante de ionização desse ácido, a 25 ºC, é 5 x 10–10, então essa solução tem concentração de HCN, em g/L, igual a: a) 2,7. b) 5,4. c) 8,1. d) 10,8. e) 13,5. 188. (FUVEST) Considere uma solução aquosa diluída de

ácido acético (HA), que é um ácido fraco, mantida a 25 °C. A

alternativa que mostra corretamente a comparação entre as

concentrações, em mol/L, das espécies químicas

presentes na solução é: Dados, a 25 °C:

Constante de ionização do HA: Ka = 1,8 × 10-5 Produto iônico da água: Kw = 1,0 × 10-14 Constantes de equilíbrio com concentrações em mol/L a) [OH-] < [A-] = [H+] < [HA] b) [OH-] < [HA] < [A-] < [H+] c) [OH-] = [H+] < [HA] < [A-] d) [A-] < [OH-] < [H+] < [HA] e) [A-] < [H+] = [OH-] < [HA]

189. (MACKENZIE) Um estudante recebeu três amostras de suco de frutas, com volumes iguais, para análise de pH, que foram realizadas a 25 ºC e 1 atm. Após realizada a análise potenciométrica, os resultados obtidos foram:

Suco pH

Limão 2,0

Uva 4,0

Morango 5,0

Assim, analisando os resultados obtidos, é correto afirmar que: a) O suco de limão é duas vezes mais ácido que o suco de

uva. b) A concentração oxidriliônica no suco de morango é igual

a 1,0 x 10-5 mol x L-1. c) O suco de uva é dez vezes mais ácido do que o suco de

morango. d) No suco de uva temos [H+] < [OH-]. e) Ao adicionar o indicador fenolftaleína ao suco de limão

a solução torna-se rósea.

190. (USF) A avaliação dos valores de pH propicia o entendimento da acidez e da basicidade das soluções aquosas. O valor de pH normal do sangue é na faixa de 7,35 e mudanças nessas condições podem ser tão significativas que estados de acidose e alcalose podem ocorrer, levando o organismo a perturbações que podem ser, inclusive, fatais. A respeito dos possíveis valores de pH em um organismo humano, percebe-se que: a) Na faixa normal de ph, que é a com valor de 7,35, há

mais cátions do hidrogênio do que ânions hidroxila. b) Em uma situação de alcalose, a concentração dos cátions

do hidrogênio será menor que 10–7,35 mol/L. c) Em uma situação de acidose, a concentração dos cátions

hidrogênio tende a diminuir, pois o ph também irá diminuir.

d) A concentração dos íons hidroxila na faixa de ph normal, que é de 7,35, é de 10–7,35 mol/L.

e) Para atingir o ph igual a 7,0, é necessária a ingestão de substâncias com caráter químico ácido como o bicarbonato de sódio (NaHCO3

-). 191. (IFSUL) O Potencial Hidrogeniônico, mais conhecido como pH, consiste num índice que indica a acidez, neutralidade ou alcalinidade de um meio qualquer. Os valores de pH variam de 0 a 14. As hortênsias são flores que se colorem obedecendo ao pH do solo. É como se o pH fosse o estilista desse tipo de flor. Em solos onde a acidez é elevada, as hortênsias adquirem a coloração azul, agora, nos solos alcalinos, elas ficam rosa. Fonte:

Disponível em: http://mundoeducacao.bol.uol.com.br

Considerando as informações acima, em um solo com

concentração de íons OH− de 10–12 mols x L–1, o pH desse

solo e a cor das hortênsias nele plantadas serão: a) 2,0 e cor rosa. b) 2,0 e cor azul. c) 12,0 e cor rosa. d) 12,0 e cor azul.

185

192. (ENEM) Hipóxia 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

2(HbO ) em equilíbrio no sangue, conforme a relação:

Hb (aq) + O2 (g) HbO2 (aq)

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. 193. (ENEM) O manejo adequado do solo possibilita a manutenção de sua fertilidade à medida que as trocas de nutrientes entre matéria orgânica, água, solo e o ar são mantidas para garantir a produção. Algumas espécies iônicas de alumínio são tóxicas, não só para a planta, mas para muitos organismos como as bactérias responsáveis pelas transformações no ciclo do nitrogênio. O alumínio danifica as membranas das células das raízes e restringe a expansão de suas paredes, com isso, a planta não cresce adequadamente. Para promover benefícios para a produção agrícola, é recomendada a remediação do solo utilizando calcário

3(CaCO ).

BRADY, N. C.; WEIL, R. R. Elementos da natureza e propriedades dos solos.

Porto alegre: Bookman, 2013 (adaptado).

Essa remediação promove no solo o(a): a) Diminuição do ph, deixando-o fértil. b) Solubilização do alumínio, ocorrendo sua lixiviação pela

chuva. c) Interação do íon cálcio com o íon alumínio, produzindo

uma liga metálica. d) Reação do carbonato de cálcio com os íons alumínio,

formando alumínio metálico. e) Aumento da sua alcalinidade, tornando os íons alumínio

menos disponíveis. 194. (ENEM PPL) O aproveitamento integral e racional das matérias-primas lignocelulósicas poderá revolucionar uma série de segmentos industriais, tais como o de combustíveis, mediante a produção de bioetanol de segunda geração. Este processo requer um tratamento prévio da biomassa, destacando-se o uso de ácidos minerais diluídos. No pré-

tratamento de material lignoclulósico por via ácida, empregou-se uma solução de ácido sulfúrico, que foi preparada diluindo-se 2.000 vezes uma solução de ácido sulfúrico, de concentração igual a 98 g/L, ocorrendo dissociação total do ácido na solução diluída. O quadro apresenta os valores aproximados de logaritmos decimais.

Número 2 3 4 5 6 7 8 9 10

log 0,3 0,5 0,6 0,7 0,8 0,85 0,9 0,95 1

Disponível em: www.cgee.org.br. Acesso em: 3 ago. 2012.

Sabendo-se que as massas molares, em g/L, dos elementos H, O e S são, respectivamente, iguais a 1,16 e 32, e qual é o pH da solução diluída de ácido sulfúrico preparada conforme descrito?

a) 2,6. b) 3,0. c) 3,2. d) 3,3. e) 3,6. 195. (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

a(pK 6,0)= que permite que este composto seja

isolado da serragem dos ipês por extração com solução adequada, seguida de filtração simples. Considere que

a apK log K ,= − em que aK é a constante ácida da reação

de ionização do lapachol.

Qual solução deve ser usada para extração do lapachol da 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.

196. (Enem PPL) 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, encontra-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:

CH3CH(OH)COOH(aq) + NaOH(aq) CH3CH(OH)COONa(aq) + H2O(L)

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 K+. 197. (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.

186

Considere as informações das substâncias listadas no quadro.

Substância Equilíbrio em solução aquosa Kc

Fenol C6H5OH + H2O = C6H5O- + H3O

+ 1,3 x 10-10

Piridina C5H5N + H2O = C5H5NH+ + OH- 1,7 x 10-9

Metilamina CH3NH2 + H2O = CH3NH3+ + OH- 4,4 x 10-4

Hidrogenofosfato

de potássio HPO4

2- + H2O = H2PO4- + OH- 2,8 x 10-2

Hidrogenosulfato

de potássio HSO4

- + H2O = SO42- + H3O

+ 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.

198. (ENEM PPL) A água consumida na maioria das cidades brasileiras é obtida pelo tratamento da água de mananciais. A parte inicial do tratamento consiste no peneiramento e sedimentação de partículas maiores. Na etapa seguinte, dissolvem-se na água carbonato de sódio e, em seguida, sulfato de alumínio. O resultado é a precipitação de hidróxido de alumínio, que é pouco solúvel em água, o qual leva consigo as partículas poluentes menores. Posteriormente, a água passa por um processo de desinfecção e, finalmente, é disponibilizada para o consumo.

No processo descrito, a precipitação de hidróxido de alumínio é viabilizada porque:

a) A dissolução do alumínio resfria a solução. b) O excesso de sódio impossibilita sua solubilização. c) Oxidação provocada pelo sulfato produz hidroxilas. d) As partículas contaminantes menores atraem essa

substância. e) O equilíbrio químico do carbonato em água torna o meio

alcalino.

199. (ENEM PPL) As águas dos oceanos apresentam uma alta concentração de íons e pH entre 8,0 e 8,3 Dentre esses íons estão em equilíbrio as espécies carbonato (CO3

2-) e bicarbonato (HCO3

-2), representado pela equação química:

HCO3-(aq) CO3

2-(aq) + H+

(aq)

As águas dos rios, ao contrário, apresentam concentrações muito baixas de íons e substâncias básicas,

com um pH em torno de 6. A alteração significativa do pH das águas dos nos e oceanos pode mudar suas composições químicas, por precipitação de espécies dissolvidas ou redissolução de espécies presentes nos sólidos suspensos ou nos sedimentos. A composição dos oceanos é menos afetada pelo lançamento de efluentes ácidos, pois os oceanos:

a) contêm grande quantidade de cloreto de sódio. b) contêm um volume de água pura menor que o dos rios. c) possuem pH ácido, não sendo afetados pela adição de

outros ácidos. d) têm a formação dos íons carbonato favorecida pela adição

de ácido. e) apresentam um equilíbrio entre os íons carbonato e

bicarbonato, que atuam como sistema-tampão.

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

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

A explicação para o desaparecimento da cor rosa é que, com a combustão do palito de fósforo, ocorreu o(a):

a) Formação de óxidos de caráter ácido. b) Evaporação do indicador fenolftaleína. c) Vaporização de parte da água do frasco.

d) Vaporização dos gases de caráter alcalino. e) Aumento do ph da solução no interior do frasco. 201. (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:

I. CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(L) Ca2+ + 2 HCO3-(aq)

K1 = 3,0 x 10-11

II. CaCO3(s) Ca2+(aq) + CO3

2-(aq)

K2 = 6,0 x 10-9

III. CO2(g) + H2O(L) H+(aq) + HCO3

-(aq)

K3 = 2,5 x 10-7

Com base nos valores das constantes de equilíbrio das reações II, III e IV a 25ºC, qual é o valor numérico da constante de equilíbrio da reação I?

a) 4,5 x 10-26 b) 5,0 x 10-5 c) 0,8 x 10-9 d) 0,2 x 105 e) 2,2 x 1026 202. (ENEM PPL) 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 ºC, e os resultados são apresentados no quadro.

Pontos de coleta Valor do pH

Antes da primeira indústria 5,5

Entre a primeira e a segunda indústria 5,5

Entre a segunda e a terceira indústria 7,5

Entre a terceira e a quarta indústria 7,0

Entre a quarta e a quinta indústria 7,0

Após a quinta indústria 6,5

A indústria que descarta um efluente com características básicas é a:

187

a) Primeira. b) Segunda. c) Terceira. d) Quarta. e) Quinta. 203. (ENEM PPL) 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

3CaCO , de acordo com a equação apresentada.

Ca2+(aq) + 2 HCO3-(aq) CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(L)

∆H = + 40,9 kJ/mol

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

Bebida pH

Refrigerante 5,0

Café 3,0

Vinho 4,5

Suco de limão 2,5

Chá 6,0

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)3OH(s) 5Ca2+(aq) + 3PO4

3-(aq) + OH-

(aq)

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.

205. (ENEM PPL) Fertilizantes químicos mistos, denominados NPK são utilizados para aumentar a produtividade agrícola, por fornecerem os nutrientes nitrogênio, fósforo e potássio, necessários para o desenvolvimento das plantas. A quantidade de cada nutriente varia de acordo com a finalidade do adubo. Um determinado adubo NPK possui, em sua composição, as seguintes substâncias: nitrato de amônio (NH4NO3) ureia (CO(NH2)2 nitrato de potássio (KNO3) fosfato de sódio (Na3PO4) e cloreto de potássio (KCl).

A adição do adubo descrito provocou diminuição no pH de um solo. Considerando o caráter ácido/básico das substâncias constituintes desse adubo, a diminuição do pH do solo deve ser atribuída à presença, no adubo, de uma quantidade significativa de:

a) Ureia. b) Fosfato de sódio. c) Nitrato de amônio. d) Nitrato de potássio. e) Cloreto de potássio. 206. (ENEM) Visando minimizar impactos ambientais, a legislação brasileira determina que resíduos químicos lançados diretamente no corpo receptor tenham pH entre 5,0 e 9,0. Um resíduo líquido aquoso gerado em um processo industrial tem concentração de íons hidroxila igual a 1,0 x 10-10 mol/L. Para atender a legislação, um químico separou as seguintes substâncias, disponibilizadas no almoxarifado da empresa: CH3COOH, Na2SO4, CH3OH, K2CO3 e NH4Cl.

Para que o resíduo possa ser lançado diretamente no corpo receptor, qual substância poderia ser empregada no

ajuste do pH? a) CH3COOH b) Na2SO4 c) CH3OH d) K2CO3 e) NH4Cl 207. (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 desinfectada. As equações das reações químicas envolvidas são:

Cl2(g) + 2H2O(L) HClO(aq) + H3O+(aq) + Cl-(aq)

HClO(aq) + H2O(L) H3O+(aq) + ClO-

(aq) ; pKa = 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 influencia 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. 208. (ENEM) Os refrigerantes têm-se tornado cada vez mais o alvo de políticas 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 é 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 é 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:

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).

188

Considerando que uma pessoa consuma refrigerantes diariamente, poderá ocorrer um processo de desmineralização dentária, 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.

209. (ENEM 2ª APLICAÇÃO) Às vezes, ao abrir um refrigerante, percebe-se que uma parte do produto vaza rapidamente pela extremidade do recipiente. A explicação para esse fato está relacionada à perturbação do equilíbrio químico existente 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. 210. (ENEM 2ª APLICAÇÃO) O pH do solo pode variar em uma 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:

CO32-

(aq) + H2O(L) HCO3-(aq) + OH-

(aq)

Esses tipos de solo 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.

211. (ENEM 2ª APLICAÇÃO) O rótulo de uma garrafa de água mineral natural contém as seguintes informações:

Características físico-químicas

Valor Composição

química mg/L

pH a 25 °C 7,54

bicarbonato 93,84

cálcio 15,13

sódio 14,24

Condutividade elétrica a 25 °C

151

( )S / cm

magnésio 3,62

carbonatos 3,09

sulfatos 2,30

Resíduo da evaporação a 180 °C

126,71 (mg/L)

potássio 1,24

fosfatos 0,20

fluoretos 0,20

As informações químicas presentes no rótulo de

vários produtos permitem classificar 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. 212. (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.

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 + OH-

Uma 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. 213. (ENEM) A chuva em locais não poluídos é levemente

ácida. Em locais onde os níveis de poluição são altos, os

valores do pH da chuva podem ficar abaixo de 5,5,

recebendo, então, a denominação de "chuva ácida". Este tipo

de chuva causa prejuízos nas mais diversas áreas: construção

civil, agricultura, monumentos históricos, entre outras.

A acidez da chuva está relacionada ao pH da

seguinte forma: concentração de íons hidrogênio é igual a 10

elevado a -pH, sendo que o pH pode assumir valores entre 0

e 14.

189

Ao realizar o monitoramento do pH da chuva em

Campinas (SP) nos meses de março, abril e maio de 1998,

um centro de pesquisa coletou 21 amostras, das quais quatro

têm seus valores mostrados na tabela:

Mês Amostra pH

Março 6ª 4

Abril 8ª 5

Abril 14º 6

Maio 18º 7

A análise da fórmula e da tabela permite afirmar que: I. Da 6a para a 14a amostra ocorreu um aumento de 50%

na acidez. II. A 18a amostra é a menos ácida dentre as expostas.

III. A 8a amostra é dez vezes mais ácida que a 14a. IV. As únicas amostras de chuvas denominadas ácidas são

a 6a e a 8a.

São corretas apenas as afirmativas: a) I e II. b) II e IV. c) I, II e IV. d) I, III e IV. e) II, III e IV.

190

HABILIDADE 26: Avaliar implicações sociais, ambientais e/ou econômicas na produção ou no consumo de recursos energéticos ou minerais, identificando transformações químicas ou de energia envolvidas nesses processos. HABIIDADE 27: Avaliar propostas de intervenção no meio ambiente aplicando conhecimentos químicos, observando riscos ou benefícios. CONHECIMENTOS ASSOCIADOS: Transformações químicas e energia.

I – ELETROQUÍMICA (PILHAS). Mineração urbana: fenômeno e possibilidades

Navios que saem principalmente da América do

Norte e da Europa cruzam mares e oceanos transportando

toneladas e mais toneladas de lixo eletrônico, resíduo

precioso e perigoso, para países como Quênia, Índia e

China, para extração de metais preciosos do lixo. Surge

assim um fenômeno típico da era digital: a mineração

urbana.

Segundo um estudo da Comissão Europeia para

o Meio Ambiente, cabos, celulares, monitores, torradeiras,

toca-fitas, relógios são comprados às toneladas por

pequenos negociantes (ou fábricas de fundo de quintal

[...]). Desmonta-se, separa-se, queima-se esse material

todo com o objetivo de separar metais preciosos, como

ouro, prata, cobre, platina e paládio.

Entretanto não são só metais preciosos que

compõem o material eletroeletrônico: há ainda os metais

pesados e os plásticos, que aumentam potencialmente sua

toxicidade quando queimados. A precariedade das

instalações, o processo artesanal de reciclagem e a falta

de preparo técnico e conhecimento são fatores apontados

pelo estudo como fortes agravantes das contaminações

diversas no ambiente e nos seres humanos dessas regiões.

Além dos três países citados, há ainda o Japão,

onde a mineração urbana já possui empresa especializada,

mercado, logística... Para que se tenha ideia, a empresa

de reciclagem de metais Yokohama Metal Co. Ltd. realizou

um estudo e chegou a dados impressionantes:

– De uma tonelada de telefones celulares se

extraem de 150 a 200 gramas de ouro, de 3 a 4 quilos de

prata, de 100 a 120 quilos de cobre, entre outros. Para

efeito de comparação e dimensão, outro estudo aponta

que uma tonelada de solo de uma mina de ouro produz

somente de 5 a 7 gramas do metal dourado.

Segundo dados da empresa japonesa, a tonelada dos

gadgets* sai em torno de US$ 8 400 e somente o ouro

extraído desse monte vale US$ 10 mil [...]. Ou seja, um

negócio bem rentável. [...]

Ao mesmo tempo, aumentou muito a demanda por pilhas e baterias cada vez menores, mais leves e de melhor desempenho. Consequentemente, existe atualmente no mercado uma grande variedade de pilhas e baterias a fim de atender às inúmeras exigências. A compreensão dos princípios de funcionamento dessa grande variedade de pilhas e baterias é uma tarefa árdua e requer, muitas vezes, um conhecimento profundo e multidisciplinar, já que vários destes sistemas eletroquímicos empregam tecnologia avançada. Apesar disto, pretende-se abordar primeiramente aqui, da forma mais simplificada possível, o funcionamento das pilhas e baterias que mais frequentemente aparecem no nosso dia-a-dia. Por outro lado, dado que algumas das pilhas e baterias disponíveis no mercado usam materiais tóxicos, muitos países, inclusive o Brasil, têm se preocupado com os riscos à saúde humana e ao meio ambiente que estes sistemas eletroquímicos apresentam. Neste sentido, o Conselho Nacional do Meio Ambiente - CONAMA publicou no Diário Oficial da União de 22 de julho de 1999 a Resolução n° 257, disciplinando o descarte e o gerenciamento ambientalmente adequado de pilhas e baterias usadas, no que tange à coleta, reutilização, reciclagem, tratamento ou disposição final. Tendo em conta o exposto acima, também

será mencionado aqui, para cada uma das pilhas e baterias abordadas, o risco que representam aos seus consumidores e ao meio ambiente.

2. PRINCÍPIO DO FUNCIONAMENTO DE UMA PILHA.

Para que possamos entender o mecanismo de produção de energia elétrica em uma pilha, mostraremos a seguinte experiência: Experiência: Ao colocarmos uma placa de zinco (Zn) metálico, imerso em uma solução aquosa de sulfato de cobre (CuSO4), observa-se após certo tempo que:

1- Na superfície da placa de zinco aparece um resíduo avermelhado.

2- A coloração azul intensa da solução de CuSO4(aq) diminui gradativamente.

Aula 08

1. INTRODUÇÃO.

Nesta última década assistiu-se a uma proliferação enorme de aparelhos eletroeletrônicos portáteis, tais como: brinquedos, jogos, relógios, lanternas, ferramentas elétricas, agendas eletrônicas, barbeadores, câmaras fotográficas, filmadoras, telefones celulares, computadores, aparelhos de som, instrumentos de medição e aferição, equipamentos médicos etc.

191

Explicação do fenômeno: O íon Cu2+

(aq) existente na solução retira elétrons dos átomos de zinco existentes na lâmina (Zn), com isso os íons Cu2+ sofrem redução se depositando sobre a lâmina enquanto os átomos de Zn sofrem oxidação migrando para a solução.

O fenômeno explica o aparecimento do resíduo avermelhado de Cu(s) na lâmina, enquanto a diminuição da intensidade do azul existente na solução é dada pela diminuição da concentração de Cu2+ e aumento da concentração de Zn2+ em solução. As transformações podem ser representadas por:

Oxidação do Zn: Zn0→ Zn2++ 2e-

Redução do Cu2+: Cu2++ 2e-→ Cu0

Atenção:

Embora a experiência citada anteriormente represente um fenômeno de transferência de elétrons (oxirredução), não há formação de corrente elétrica, pois por definição corrente elétrica é o movimento ordenado de elétrons através de um fio condutor.

3. REPRESENTAÇÃO E CONVENÇÃO. Se pudéssemos obrigar o Zn0 a “entregar” os elétrons ao Cu2+, através de um fio condutor externo,

teremos construído uma pilha, a chamada PILHA DE DANIELL. A PILHA (Célula eletroquímica) de Daniell é constituída de uma placa de Zinco (Zn) em uma solução de ZnSO4 e uma placa de Cobre (Cu) em uma solução de CuSO4 (as duas regiões são chamadas meias células). As duas soluções são ligadas por uma ponte salina, ou por uma parede porosa.

Notação Convencional da Pilha (Pilha de Daniell)

Zn0 / Zn2+ // Cu2+/ Cu0

Ânodo: Eletrodo onde ocorre o fenômeno da

OXIDAÇÃO, logo é o responsável pela emissão de elétrons.

Cátodo: Eletrodo onde ocorre o fenômeno da REDUÇÃO, logo é o local que recebe elétrons.

Polo (+): Eletrodo para onde migram os elétrons. Polo (-): Eletrodo de onde migram os elétrons

4. NOMENCLATURA E CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS ELETROQUÍMICOS.

Há uma certa confusão na terminologia usada para

se referir aos sistemas eletroquímicos. Em princípio, o termo pilha deveria ser empregado para se referir a um dispositivo constituído unicamente de dois eletrodos e um eletrólito, arranjados de maneira a produzir energia elétrica. O eletrólito pode ser líquido ou pastoso, mas deve ser sempre, um condutor iônico. Quando os eletrodos são conectados a um aparelho elétrico uma corrente flui pelo circuito (vide pilha de Daniell na figura 1), pois o material de um dos eletrodos oxida-se espontaneamente liberando elétrons (anodo ou eletrodo negativo), enquanto o material do outro eletrodo reduz-se usando esses elétrons (catodo ou eletrodo positivo). O termo bateria deveria ser usado para se referir a um conjunto de pilhas agrupadas em série ou paralelo, dependendo da exigência por maior potencial ou corrente, respectivamente. Entretanto, no dia-a-dia, os termos pilhas e baterias têm sido usados indistintamente para descrever sistemas eletroquímicos fechados que armazenam energia. O

termo acumulador elétrico também aparece muitas vezes, mas é empregado, quase sempre, como sinônimo de bateria.

5. TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS.

Diz respeito a todas as reações que ocorrem em uma pilha, no exemplo citado anteriormente (capítulo 3), podemos destacar:

Semi-reação Anódica: Zn0→ Zn2++ 2e-

Semi-reação Catódica: Cu2++ 2e-→ Cu0

Reação Global: Zn0 + Cu2+→ Zn2+ + Cu0

6. TRANSFORMAÇÕES FÍSICAS.

Diz respeito às modificações físicas que ocorrem

nos eletrodos durante o funcionamento de uma pilha, onde (Para a pilha de Daniell) as principais alterações ocorrem na lâmina metálica existente nos eletrodos e na concentração dos cátions em solução aquosa. A tabela abaixo relaciona as transformações físicas com os fenômenos de oxidação e redução que ocorrem na pilha.

Eletrodo de Zinco

Eletrodo de Cobre

Fig. 1

192

Lâmina Solução

Oxidação Diminui sua

massa. Aumenta sua concentração

de cátions.

Redução Aumenta sua

massa. Diminui sua concentração

de cátions.

7. POTENCIAL PADRÃO DE REDUÇÃO (E0).

O potencial de redução é um número medido em volts que indica a maior ou menor facilidade de uma espécie em ganhar elétrons, ou seja, em sofrer redução.

Para a pilha de Daniell, temos:

Cu2++ 2e-→ Cu0 E0 = + 0,34 V

Zn2++ 2e-→ Zn0 E0 = - 0,76 V

1- O cátion cobre (Cu2+), possui maior potencial de

redução, logo na montagem da pilha deverá sofrer redução (Cu2+ + 2e- →Cu0) sendo, portanto, o oxidante.

2- Como o cátion zinco (Zn2+) apresenta menor potencial

de redução, logo o zinco (Zn0) possui maior potencial de oxidação, portanto ele deverá na pilha sofrer oxidação (Zn0 → Zn2+ + 2e-) sendo Zn0 o redutor.

3- Portanto a pilha deverá apresentar a seguinte

representação:Zn0 / Zn2+ // Cu2+/ Cu0. 4- A diferença de potencial (∆E0) de uma pilha pode ser

calculado em função da seguinte expressão:

∆E0 = E0oxidante – E0

redutor ou

∆E0 = E0maior – E0

menor

Para a pilha de Daniell temos:

∆E0 = E0oxidante – E0

redutor

∆E0 = + 0,34 V – (- 0,76 V) ∆E0 = + 0,34 V + 0,76 V ∆E0 = + 1,10 V

5- A diferença de potencial de uma pilha (ddp) é sempre um número maior que zero (∆E0> 0) caracterizando a pilha como um fenômeno eletroquímico espontâneo.

6- O potencial de redução de uma espécie possui o mesmo

valor do potencial de oxidação, porém com o sinal

oposto. Zn2++ 2e-→ Zn0 E0 = - 0,76 V (E0

redução)

Zn0→Zn2+ + 2e- E0 = + 0,76 V (E0oxidação)

7- A diferença de potencial de uma pilha pode também ser

calculada somando os potenciais de oxidação e de redução; conforme mostrado abaixo, para a pilha de Daniell:

Semi-reação de oxidação

Znº →Zn2++ 2e- Eº = + 0,76 V

Semi-reação De redução

Cu2+ + 2e- →Cuº Eº = + 0,34 V

Reação Global

Znº + Cu2+ → Zn2++ Cuº ΔEº = + 1,10 V

8. PILHAS COMERCIAIS MAIS COMUNS.

8.1. Pilhas Secas (Pilha de Lechanché).

São pilhas descartáveis, que possuem, pelo menos, uma semi-reação não reversível, essa pilha tem uma voltagem de 1,5 volts, independente do tamanho da pilha. A denominação seca é dada em função da utilização de uma pasta de cloreto de zinco e cloreto de amônio em substituição a solução eletrolítica.

8.2. Bateria de Chumbo.

Muito duráveis, as baterias dos carros entraram em fabricação industrial a partir de 1915. A bateria comum de 12 V é um conjunto de 6 pilhas com 2 V cada uma. Esse tipo de pilha possui uma solução ácida corrosiva com densidade (d) = 1,28 g/cm3 e 38% em massa de H2SO4. A reação global desta pilha é:

Pb + PbO2

HSO4

H+

PbSO4 2

H2O2+ +

-+ 2

Descarga

Recarga

2 +

8.3. Pilhas alcalinas

Esse tipo de pilha é uma concepção modificada da pilha zinco/dióxido de manganês. Utiliza-se dos mesmos eletrodos (anodo e catodo), porém o eletrólito é uma solução aquosa de hidróxido de potássio concentrada (~30% em massa) contendo uma dada quantidade de óxido de zinco; daí a denominação alcalina para essa pilha.

A reação de descarga que ocorre no catodo da pilha alcalina é exatamente a mesma da Leclanché. Já a reação de descarga no anodo consiste na oxidação do zinco em meio básico, resultando íons zincatos.

VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM 214. (ENEM) Pilhas e baterias são dispositivos tão comuns em nossa sociedade que, sem percebermos, carregamos vários deles junto ao nosso corpo; elas estão presentes em aparelhos de MP3, relógios, rádios, celulares etc. As semi-reações descritas a seguir ilustram o que ocorre em uma pilha de óxido de prata.

Zn(s)+ OH-(aq) → ZnO(s) + H2O (l) + e─

Ag2O (s)+ H2O (l) + e─ → Ag (s) + OH─(aq)

Pode-se afirmar que esta pilha

193

a) É uma pilha ácida. b) Apresenta o óxido de prata como o ânodo. c) Apresenta o zinco como o agente oxidante. d) Tem como reação da célula a seguinte reação: Zn (s)+ Ag2O (s)→ZnO(s) + 2Ag (s) e) Apresenta fluxo de elétrons na pilha do eletrodo de ag2o

para o Zn.

215. (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 a oxidação do alumínio no forno. A tabela apresenta as semirreações e os valores de potencial padrão de redução de alguns metais:

Semireação Potencial padrão de

redução (V)

Li++ e─ → Li ─ 3,05

K++ e─ → K ─ 2,93

Mg2++ 2e─ → Mg ─ 2,36

Al3++ 3e─ → Al ─ 1,66

Zn2++ 2e─ → Zn ─ 0,76

Cu2++ 2e─ → Cu ─ 0,34

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.

216. (AML) Devido a sua estrutura, os metais de transição apresentam em solução numerosos íons e complexos coloridos. A cor pode mudar com a alteração do íon do metal

de transição em solução, enquanto que os íons similares de metais de não-transição não apresentam qualquer cor.

Os quatro frascos apresentados a seguir contêm soluções salinas de mesma concentração em mol/L, a 25ºC. Em cada frasco, encontra-se uma placa metálica mergulhada na solução contendo cátions de metais de transição.

Dado os potenciais padrão de redução a 25 ºC:

Zn++(aq) + 2e–→ Zn(s) E0 = – 0,76 V

Fe++(aq) + 2e–→ Fe(s) E0 = – 0,44 V

Sn++(aq) + 2e–→ Sn(s) E0 = – 0,14 V

Cu++(aq) + 2e–→ Cu(s) E0 = + 0,36 V

É possível inferir que as soluções salinas que

podem apresentar alterações em suas colorações com o tempo são: a) I. b) II. c) III. d) IV. e) II e IV.

217. (AML) Dispondo de duas placas de prata, duas de níquel e duas de cobre, um pesquisador construiu três diferentes pilhas, que foram empregadas na montagem de

uma bateria. Utilizando os potenciais de redução apresentados,

Zn++(aq) + 2e–→ Zn(s) E0 = – 0,76 V

Cu++(aq) + 2e–→ Cu(s) E0 = + 0,36 V

Ag+(aq) +e–→ Ag(s) E0 = + 0,80 V

A ddp da bateria construída com essas pilhas conectadas em série será próxima de:

a) 0,44 V b) 1,02 V c) 1,56 V d) 2,00 V e) 3,02 V

218. (AML) Quando descartadas em lixos comuns, pilhas e baterias, vão para aterros sanitários ou lixões a céu aberto, e

o vazamento de seus componentes contamina o solo, os rios e o lençol freático, atingindo a flora e a fauna. Por serem bioacumulativos e não biodegradáveis, esses metais chegam de forma acumulada aos seres humanos, por meio da cadeia alimentar. A legislação vigente (Resolução CONAMA no 257/1999) regulamenta o destino de pilhas e baterias após seu esgotamento energético e determina aos fabricantes e/ou importadores a quantidade máxima permitida desses metais em cada tipo de pilha/bateria, porém o problema ainda persiste. Disponível em: http://www.mma.gov.br. Acesso em: 11 jul. 2009 (adaptado).

Uma medida que poderia contribuir para minimizar o problema da poluição ambiental por metais pesados relatado no texto seria: a) Deixar de consumir aparelhos elétricos que utilizem pilha

ou bateria como fonte de energia.

b) Usar apenas pilhas ou baterias recarregáveis e de vida útil longa e evitar ingerir alimentos contaminados, especialmente peixes.

c) Devolver pilhas e baterias, após o esgotamento da energia armazenada, à rede de assistência técnica especializada para repasse a fabricantes e/ou importadores.

d) Criar nas cidades, especialmente naquelas com mais de 100 mil habitantes, pontos estratégicos de coleta de baterias e pilhas, para posterior repasse a fabricantes e/ou importadores.

e) Exigir que fabricantes invistam em pesquisa para a substituição desses metais tóxicos por substâncias menos nocivas ao homem e ao ambiente, e que não sejam bioacumulativas.

194

219. (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 (E°) para algumas semirreações de redução

Semireação de redução E0 (V)

Ca2+ + 2e- → Ca - 2,87

Fe2+ + 2e- → Fe - 0,04

Cu2+ + 2e- → Cu + 0,34

Cu+ + e- → Cu + 0,52

Fe3+ + 2e- → Fe + 0,77

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).

220. (ENEM) A revelação das chapas de raios X gera uma solução que contém íons prata na forma de Ag(S2O3)2

3-. Para evitar a descarga desse metal 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

Semireação de redução E0 (V)

Ag(S2O3)23-

(aq) + e- → Ag(s) + 2S2O32-

(aq) + 0,02

Cu2+(aq) + 2e- → Cu(aq) + 0,34

Pt2+(aq) + 2e- → Pt (s) + 1,20

Al3+ + 3e- → Al (s) - 1,66

Sn3+ + 2e- → Sn (s) - 0,14

Zn2+ (aq) + 2e- → Zn (s) - 0,76

Das espécies apresentadas, a adequada para essa recuperação é: a) Cu (s). b) Pt (s). c) Al3+(aq). d) Sn (s). e) Zn2+(aq).

221. (ENEM) Células solares à base de TiO2 sensibilizadas por

corantes (S) são promissoras e poderão vir a substituir as células

de silício. Nessas células, o corante adsorvido sobre o TiO2 é

responsável por absorver a energia luminosa (hv), e o corante

excitado (S*) é capaz de transferir elétrons para o TiO2. Um

esquema dessa célula e os processos envolvidos estão ilustrados na figura. A conversão de energia solar em elétrica ocorre por meio da sequência de reações apresentadas.

2 2

2 2

2 2 3

3

TiO | S hv TiO | S * (1)

TiO | S* TiO | S e (2)

3 1TiO | S I TiO | S I (3)

2 2

1 3I e I (4)

2 2

+ −

+ − −

− − −

+ →

→ +

+ → +

+ →

LONGO. C.; DE PAOLl, M. A. Dye-Sensitized Solar Cells: A Successful Combination

of Materials. Journal of the Brazilian Chemieal Society. n. 6, 2003 (adaptado).

A reação 3 é fundamental para o contínuo funcionamento da célula solar, pois: a) Reduz íons I- a I-

3. b) Regenera o corante. c) Garante que a reação 4 ocorra. d) Promove a oxidação do corante. e) Transfere elétrons para o eletrodo de tio2. 222. (ENEM) Em 1938 o arqueólogo alemão Wilhelm König, diretor do Museu Nacional do Iraque, encontrou um objeto estranho na coleção da instituição, que poderia ter sido usado como uma pilha, similar às utilizadas em nossos dias. A suposta pilha, datada de cerca de 200 a.C., é constituída de um pequeno vaso de barro (argila) no qual foram instalados um tubo de cobre, uma barra de ferro (aparentemente corroída por ácido) e uma tampa de betume (asfalto), conforme ilustrado.

Considere os potenciais-padrão de redução: 2

redE (Fe | Fe) 0,44 V;+ = − red 2E (H | H ) 0,00 V;+ = e

2redE (Cu | Cu) 0,34 V.+ = +

195

Nessa suposta pilha, qual dos componentes atuaria como cátodo?

a) A tampa de betume. b) O vestígio de ácido. c) A barra de ferro. d) O tubo de cobre. e) O vaso de barro. 223. (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 biocélulas microbiológicas utiliza o acetato como substrato.

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

(adaptado).

Texto II Em sistemas bioeletroquímicos, os potenciais padrão

(E0’) apresentam valores característicos. Para as biocélulas de acetato, considere as seguintes semirreações de redução e seus respectivos potenciais:

2 3 2

2 2

2 CO 7 H 8e CH OO 2 H O E ' 0,3 V

O 4 H 4e 2 H O E ' 0,8 V

+ − −

+ −

+ + → + = −

+ + → = +

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

224. (ENEM PPL) Após o desmonte da bateria automotiva, é obtida uma pasta residual de 6 kg, em que 19%, em massa, é dióxido de chumbo (IV), 60%, sulfato de chumbo (II) e 21%, chumbo metálico. O processo pirometalúrgico é o mais comum na obtenção do chumbo metálico, porém, devido à alta concentração de sulfato de chumbo (II), ocorre grande produção de dióxido de enxofre (SO2), causador de

problemas ambientais. Para eliminar a produção de dióxido de enxofre, utiliza-se o processo hidrometalúrgico, constituído de três etapas, no qual o sulfato de chumbo (II) reage com carbonato de sódio a 1,0 mol/L a 45 °C, obtendo-se um sal insolúvel (etapa 1), que, tratado com ácido nítrico, produz um sal de chumbo solúvel (etapa 2) e, por eletrólise, obtém-se o chumbo metálico com alto grau de pureza (etapa 3).

ARAÚJO, R. V. V. et al. Reciclagem de chumbo de bateria automotiva: estudo de

caso. Disponível em: www.iqsc.usp.br. Acesso em: 17 abr. 2010 (adaptado).

Considerando a obtenção de chumbo metálico a partir de sulfato de chumbo (II) na pasta residual, pelo processo hidrometalúrgico, as etapas 1, 2 e 3 objetivam, respectivamente,

a) A lixiviação básica e dessulfuração; a lixiviação ácida e solubilização; a redução do Pb2+ em Pb0.

b) A lixiviação ácida e dessulfuração; a lixiviação básica e solubilização; a redução do Pb4+ em Pb0.

c) A lixiviação básica e dessulfuração; a lixiviação ácida e solubilização; a redução do Pb0 em Pb2+.

d) A lixiviação ácida e dessulfuração; a lixiviação básica e solubilização; a redução do Pb2+ em Pb0.

e) A lixiviação básica e dessulfuração; a lixiviação ácida e solubilização; a redução do Pb4+ em Pb0.

225. (Enem PPL) A grafita é uma variedade alotrópica do carbono. Trata-se de um sólido preto, macio e escorregadio, que apresenta brilho característico e boa condutibilidade elétrica. Considerando essas propriedades, a grafita tem potência de aplicabilidade em:

a) Lubrificantes, condutores de eletricidade e cátodos de baterias alcalinas.

b) Ferramentas para riscar ou cortar materiais, lubrificantes e condutores de eletricidade.

c) Ferramentas para amolar ou polir materiais, brocas odontológicas e condutores de eletricidade.

d) Lubrificantes, brocas odontológicas, condutores de eletricidade, captadores de radicais livres e cátodo de baterias alcalinas.

e) Ferramentas para riscar ou cortar materiais, nanoestruturas capazes de transportar drogas com efeito radioterápico.

226. (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. À medida que o cobre impuro é oxidado no ânodo, íons Cu2+ da solução são depositados na forma pura no cátodo. Quanto às 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 receita 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.

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.

196

227. (AML) Os objetos metálicos de ferro, como, por exemplo, tanques de gasolina localizados abaixo da terra podem ser protegidos da corrosão, ligando-se o objeto metálico a um bloco de outro metal, como ilustra a figura a seguir e as semi-reações abaixo:

Semi-reação Potencial de redução

Fe2+ + 2e- → Fe Mg2+ + 2e- → Mg Zn2+ + 2e- → Zn Al3+ + 3e- → Al Sn2+ + 2e- → Sn Cu2+ + 2e- → Cu

- 0,44 V - 2,37 V - 0,76 V - 1,66 V - 0,14 V + 0,34 V

Com base no exposto depreende-se que além

do zinco metálico uma outra espécie que poderia ser usada para proteger o tanque de ferro é o: a) Al3+.

b) Mg2+. c) Sn. d) Cu2+.

e) Mg

228. (ENADE) Cada vez mais se busca desenvolver novos processos para obtenção de metais de modo a minimizar o consumo de energia, viabilizar a exploração econômica de minérios com baixos teores de metal e evitar maiores problemas ambientais decorrentes da produção de SO2. Atualmente, minérios de cobre – calcopirita (CuFeS2) calcocita (Cu2S) – com baixos teores desse metal não são extraídos pela técnica convencional de calcinação seguida de redução com carvão (pirometalurgia). Emprega-se o processo hidrometalúrgico de lixiviação, que consiste no uso de uma solução aquosa ácida capaz de dissolver o composto que contém o metal a ser extraído. Após a lixiviação do minério com solução diluída de ácido sulfúrico, cobre metálico é precipitado pela redução dos íons Cu2+ com raspas de ferro.

Considere os seguintes minérios e seus principais constituintes (escritos entre parênteses):

Galena Wurtizita Pirita Pirolusita Bauxita

PbS ZnS FeS2 MnO2 Al2O3 . xH2O

Desconsiderando as impurezas que possam estar

presentes, qual dos metais citados pode ser obtido pelo processo de lixiviação ácida seguida de redução com raspas de ferro?

Dados:

Eletrodo E0 (V)

Cu2+/Cu(aq) 0,34+

Pb2+/Pb(aq) 0,13−

Fe2+/Fe(aq) 0,44−

Zn2+/Zn(aq) 0,76−

Al3+/Al(aq) 1,16−

Mn2+/Mn(aq) 1,18−

a) Fe b) Zn c) Pb d) Mn e) Al

229. (AML) A pilha formada pelos eletrodos que compõem a bateria de chumbo utilizada em automóveis é representada

por:

Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) 2 PbSO4(s) + 4 H2O(l)

Em relação a esta pilha, considere as afirmações a seguir.

I. O cátion plumbico (Pb4+) sofre redução. II. A reação anódica é Pb(s) + HSO4

-(aq) → PbSO4(s) +

H+(aq) + 2e-.

III. Trata-se de uma pilha primária, ou seja, não recarregável.

IV. Esse tipo de bateria não causa agressão alguma ao meio ambiente.

São corretas apenas as afirmações:

a) I e II. b) I e III. c) II e III.

d) III e IV. e) I, II e IV. 230. (AML) Uma indústria necessita estocar solução de cloreto de níquel 1,0 mol/L a 25 ºC e dispõe dos tanques X, Y, Z e W, relacionados a seguir. Tanque X: construído em níquel. Tanque Y: construído em aço inoxidável tipo 304 (liga: ferro-74%, cromo-18%, níquel-8%) Tanque Z: construído em ferro galvanizado (ferro revestido com zinco). Tanque W: construído em ferro revestido com estanho eletro depositado. Dados:

+

+

+

+

+

= −

= −

= −

= −

= −

2 0

2 0

2 0

2 0

3 0

Ni / Ni E 0,25 V

Zn / Zn E 0,76 V

Fe / Fe E 0,44 V

Sn / Sn E 0,14 V

Cr / Cr E 0,74 V

Dentre esses tanques, quais são adequados para estocar a solução em questão? a) X e Z b) X e W c) Y e Z d) Y e W e) Z e W

197

231. (PUC-RJ 2016) Considere as seguintes semicélulas e os respectivos potenciais-padrão de redução, numerados de I a VI.

I. 2

(aq) (s)Mn Mn+ 0E 1,18 V= −

II. 3

(aq) (s)A A+l l 0E 1,66 V= −

III. 2

(aq) (s)Ni Ni+ 0E 0,25 V= −

IV. 2

(aq) (s)Pb Pb+ 0E 0,13 V= −

V. (aq) (s)Ag Ag+ 0E 0,80 V= +

VI. 2

(aq) (s)Cu Cu+ 0E 0,34 V= +

As duas semicélulas que formariam uma pilha

com maior diferença de potencial são:

a) I e III. b) II e V. c) II e IV. d) IV e VI. e) V e VI. 232. (PUC-RS) Para responder à questão, analise as informações a seguir.

Em embarcações pequenas com casco de aço, é comum e vantajoso evitar a corrosão pelo método da proteção catódica. Esse método consiste no emprego de placas de metais ou ligas metálicas, as quais, ao serem conectadas eletricamente ao casco, são capazes de gerar uma diferença de potencial suficiente para manterem o metal do casco reduzido. No aço, o principal processo de oxidação pode ser representado por:

Fe(s) Fe2+(aq) + 2e- E0 = + 0,44 V

Considerando as informações, a equação associada a um processo adequado de proteção catódica de um casco de aço é:

a) 2H+(aq) + 2e- H2(g) E0 = 0,00 V b) Cu2+(aq) + 2e- Cu0(s) E0 = + 0,34 V c) Al0(s) Al3+(aq) + 3e- E0 = + 1,66 V d) 2 Cl-(aq) Cl2(g) + 2e- E0 = - 1,36 V e) Ag0(s) Ag+(aq) + e- E0 = - 0,80 V 233. A bateria chumbo/ácido, utilizada na geração de energia elétrica para automóveis, pode ser recarregada pelo próprio dínamo do veículo.

Semi-reação E0 (V)

PbO2(s) + SO42- (aq)+ 4H+ (aq) + 2e- → PbSO4(s)

+ 2H2O(L) - 0,36

PbSO4 (s) + 2e- → Pb(s) + SO42- (aq) + 1,69

Associando-se as informações da tabela e da figura, é correto afirmar: a) O eletrodo de óxido de chumbo é o ânodo da bateria. b) A diferença de potencial de 6 pilhas associadas em série

é 12,30 V. c) Uma semi-reação que ocorre no cátodo da bateria é: Pb

(s) + SO42- (aq) → PbSO4 (s) + 2e-.

d) No processo de recarga, a placa de chumbo é o cátodo da bateria.

e) Quando ocorre a descarga da bateria, a concentração da solução aumenta.

198

HABILIDADE 25. Caracterizar materiais ou substâncias, identificando etapas, rendimentos ou implicações biológicas, sociais, econômicas ou ambientais de sua obtenção ou produção.

HABILIDADE 26: Avaliar implicações sociais, ambientais e/ou econômicas na produção ou no consumo de recursos energéticos ou minerais, identificando transformações químicas ou de energia envolvidas nesses processos.

CONHECIMENTOS ASSOCIADOS: Transformações químicas e energia

II – ELETRÓLISE

BREVE REFLEXÃO (A síntese do alumínio)

Em 1827, aos 27 anos de idade, o químico alemão Friedrich Wöhler (.8//-.882) – famoso por ter feito a primeira síntese de um composto orgânico em laboratório – desenvolveu um método que envolvia o aquecimento do cloreto de sódio com cloreto de alumínio e sódio metálico. Por meio desse método obteve alumínio metálico em quantidade mais significativa.

Mas o método de Wöhler era caro e muito complexo, de modo que o alumínio chegou a ser vendido por 220 dólares o quilograma.

Durante a década de 1880, o professor de química

Frank F. ewett comentava sempre com seus alunos que, embora o alumínio fosse muito abundante na Terra (8,1% em massa), ninguém até aquele momento havia sido capaz de extraí-lo por meio de um processo economicamente viável.

Charles Martin Hall (1863-1914), um jovem de 22 anos que era aluno de Jewett, decidiu que esse seria o tema de seu projeto de graduação: pesquisar uma forma econômica de obter alumínio.

Hall desconfiou de que poderia alcançar esse objetivo usando a eletricidade e também de que seria necessário encontrar um fundente para a bauxita (o composto mais abundante de alumínio). Construiu uma bateria improvisada e testou várias substâncias como fundente até que chegou à criolita, 3 NaF ∙ ALF3(s). Aqueceu a criolita até a fusão e, em seguida, adicionou a bauxita e percebeu que ela se dissolvia facilmente.

Hall ligou a bateria, de modo que a corrente elétrica atravessasse a mistura, e observou o alumínio metálico se acumulando ao redor do eletrodo negativo da bateria. Tão logo o metal esfriou o suficiente para poder ser segurado nas mãos, Hall correu para mostrá-lo ao professor Jewett. Consta que, poucos meses depois, um jovem francês chamado Paul L. T. Heroult (1863-1914), também com 22 anos, desenvolveu o mesmo processo eletrolítico para a obtenção de alumínio (sem nunca ter ouvido falar do trabalho de Hall).

De qualquer forma, Hall entrou primeiro com o pedido de patente do processo e recebeu a prioridade.

Hall ficou milionário com sua descoberta e, ao morrer, deixou grande parte de sua fortuna para o Oberlin College.

1. INTRODUÇÃO.

O cloro, o hidrogênio, o alumínio e o hidróxido de sódio, substâncias obtidas direta ou indiretamente no processo de eletrólise, são produtos básicos, fundamentais em diversos processos industriais. Há quem afirme que é difícil haver um bem de consumo, que em certo estágio de sua produção, não tenha dependido de pelo menos uma dessas substâncias.

2. OBJETIVO DA ELETRÓLISE.

A eletrólise é um processo eletroquímico que tem como objetivo principal, a produção de substâncias que por apresentarem elevados potenciais de oxidação ou redução, não são encontradas facilmente na forma de substâncias simples, havendo, portanto, a necessidade de produzi-las a partir de substâncias compostas. Como consequência

caracteriza-se por ser um processo não espontâneo.

3. REPRESENTAÇÃO DAS SUBSTÂNCIAS

SIMPLES.

Como a eletrólise é um processo onde uma substância composta se decompõe produzindo substâncias simples, através da ação da corrente elétrica, devemos lembrar das estruturas adquiridas pelas substâncias simples. As substâncias simples (X), derivadas dos metais possuem fórmula química X(s), enquanto a substâncias simples derivadas dos ametais (Y), possuem fórmula química Y2(g).

Elemento de origem

Representação Exemplos

Metal (X) X(s) Fe(s), Al(s), Cu(s), ...

Ametal (Y) Y2 (g) O2(g),H2(g), Cl2(g) ...

Desta forma é possível equacionar a descarga dos íons em seus respectivos polos identificando a substância obtida na descarga.

Íons Polo de

descarga Semi-reação de

descarga Substância

formada

Na+ Negativo Na+ (aq) + e- → Na (s)

Sódio

metálico

Cl- Positivo Cl-(aq) - e- → ½Cl2 (g) Gás cloro

A tabela abaixo apresenta a equação de descarga de alguns íons.

Íons Polo de

descarga Semi-reação de

descarga Substância

formada

F- Positivo F− (aq) - 1e- → ½ F2 (g) Gás flúor

Mg2+ Negativo Mg2+ (aq) + 2e- → Mg (s) Magnésio metálico

Al3+ Negativo Mg2+ (aq) + 2e- → Mg (s) Alumínio metálico

O2- Positivo O2− (aq) - 2e- → ½ O2

(g) Gás

oxigênio

Ca2+ Negativo Mg2+ (aq) + 2e- → Mg (s) Cálcio

metálico

N3- Positivo N3− (aq) - 6e- → ½ N2 (g) Gás

oxigênio

H+ Negativo Mg2+ (aq) + 2e- → Mg (s) Hidrogênio

gasoso

Fe2+ Negativo Mg2+ (aq) + 2e- → Mg (s) Ferro

metálico

Aula 09

199

4. CONCEITO DE ELETRÓLISE.

É o fenômeno eletroquímico NÃO espontâneo de produção de substâncias simples a partir de substâncias compostas com a utilização da corrente elétrica.

5. MECANISMO DA ELETRÓLISE.

A eletrólise se processa em uma cuba eletrolítica em função de duas etapas básicas, a dissociação ou ionização e a descarga dos íons, que de um modo geral podemos representar da seguinte maneira:

6. TIPOS DE ELETRÓLISES.

A primeira etapa da eletrólise (ionização ou dissociação) pode ocorrer de um modo geral de duas maneiras, quando o eletrólito estiver fundido ou quando em meio aquoso. Com isso evidencia-se a possibilidade de dois tipos de eletrólises.

7. ELETRÓLISE IGNEA.

A) Conceito de Eletrólise Ígnea.

É toda reação química provocada pela passagem da corrente elétrica através de um composto iônico fundido. B) Mecanismo da Eletrólise ígnea.

A eletrólise ígnea (do latim igneus, ardente fumegante) é feita com a substância iônica na fase líquida (fundida), nesta fase existem íons (cátions e ânions), que migram para os eletrodos inertes conectado ao sistema, os cátions migram para o polo negativo e os ânions por sua vez migram para o polo positivo e descarregam-se se reduzindo e se oxidando respectivamente.

A eletrólise ígnea é o método utilizado industrialmente para a obtenção de metais alcalinos, metais alcalinos terrosos, alumínio e halogênios na forma de substâncias simples.

Para uma eletrólise ígnea de um composto iônico de fórmula geral MX, onde “M” é o cátion e “X” o ânion, após a sua fusão temos:

Dissociação: MX → M+ + X-

Semi-reação Catódica (Polo -): M+ + e- → Mº (s)

Semi-reação Anódica (Polo +): X- - e- → ½ X2(g)

Reação global da eletrólise: MX → Mº (s)+ ½ X2(g)

Considere, por exemplo, a eletrólise ígnea do cloreto de sódio, NaCl(s). À temperatura de 800 ºC, o cloreto de sódio se funde na cuba eletrolítica (passando para a fase líquida).

Na fase líquida, o cloreto de sódio se dissocia em íons Na+

(L) e Cl-(L) que adquirem maior maleabilidade. Quando ligamos o gerador de corrente contínua

acoplada a cuba eletrolítica, ocorre o fenômeno de descarga dos íons, onde os cátions sódio (Na+) migram para o polo negativo sofrendo redução (semi-reação catódica), transformando-se em sódio metálico Na(s), que fica depositado na superfície do cátodo, enquanto que os ânions cloreto (Cl-) migram para o polo positivo sofrendo oxidação (semi-reação anódica), transformando-se em átomos de cloro que imediatamente se combinam dois a dois, para formar a molécula de gás cloro Cl2(g).

Equacionando todas as etapas teremos:

VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM

234. (CEFET-MG) A água do mar possui uma quantidade apreciável de íon magnésio, que pode ser extraído e precipitado como hidróxido de magnésio. Posteriormente, o hidróxido é convertido em cloreto por tratamento com ácido clorídrico. Após a evaporação da água, o cloreto de magnésio fundido é submetido à eletrólise. Sobre essa técnica, é correto afirmar que se: a) Forma gás cloro no polo negativo. b) Trata de um processo espontâneo. c) Obtém magnésio metálico no cátodo. d) Formam massas de substâncias iguais nos eletrodos. e) Mantém constante o número de oxidação do cloreto

durante o processo. 235. A eletrólise é uma reação química não espontânea de oxirredução provocada pela passagem de corrente elétrica através de um composto iônico fundido (eletrólise ígnea) ou em uma solução aquosa de um eletrólito (eletrólise aquosa). O processo eletroquímico ígneo é amplamente utilizado na obtenção de alumínio a partir da alumina, Al2O3, que é fundida em presença de criolita (3 NaF ∙ ALF3), para diminuir o seu ponto de fusão. A respeito do processo de eletrólise ígnea, é incorreto afirmar que: a) A equação global do processo de obtenção do alumínio

é 2 Al2O3 → 4 Al0 + O2. b) A semirreação anódica é Al+3 + 3e– → Al. c) No ânodo ocorre o processo de redução. d) O processo libera grande quantidade de energia térmica. e) Os eletrodos mais utilizados são os de ferro e sódio.

236. Para obter potássio e cloro a partir de KCl sólido, deve-se fazer uma eletrólise com eletrodos inertes. Com base no processo eletroquímico é correto afirmar que:

200

a) Os produtos são obtidos a qualquer temperatura. b) O ânion Cl- será oxidado no cátodo. c) O cátion K+ será reduzido no ânodo. d) A reação catódica pode ser representada por K+ + e- →

K. e) O cloro obtido reage com o eletrodo que forma o ânodo. C) Desvantagens da Eletrólise Ígnea.

A principal desvantagem deste tipo de eletrólise ocorre no ponto de vista energético, já que a primeira etapa consome elevada quantidade de energia para efetuar a dissociação do composto iônico, uma saída é efetuar a eletrólise em meio aquoso.

7 - ELETRÓLISE EM MEIO AQUOSO.

A) Conceito de Eletrólise em meio Aquoso.

É toda reação química provocada pela passagem da corrente elétrica através de uma solução aquosa de um eletrólito.

B) Mecanismo da eletrólise em meio aquoso

Durante o processo de dissociação iônica em meio aquoso, além dos íons produzidos pelo composto (CA), ocorre também a auto ionização da água, fenômeno pelo qual a água produz íons H+ e OH-. Neste caso haverá uma disputa entre os íons para se descarregarem nos pólos. Os íons C+ e H+ disputarão pela descarga (redução) no pólo negativo; enquanto que os íons A- e OH- pela descarga (oxidação) no pólo positivo.

Para uma eletrólise em meio aquoso de um composto de fórmula CA, temos:

A preferência de descarga é dada em função dos potenciais de redução (para os cátions), e dos potenciais de oxidação (para os ânions), aquele que apresentar maior potencial tende a se descarregar. Para facilitar a leitura da prioridade de descarga,

observe o resumo descrito abaixo:

ATENÇÃO: Os íons provenientes da auto ionização da água, ao se descarregarem, devem apresentar o seguinte comportamento:

Íon Polo Sofre Semi-reação

H+ - Redução H+(aq) + 1e- → ½ H2(g)

OH- + Oxidação 2OH-(aq) → H2O(L) + ½ O2(g) + 2e-

Considere agora, a eletrólise aquosa do cloreto de sódio, NaCl(aq).

Em meio aquoso, o cloreto de sódio se dissocia na cuba eletrolítica em íons Na+

(aq) e Cl-(aq) que adquirem maior maleabilidade. A água por sua vez sofre auto ionização produzindo H+

(aq) e OH-(aq).

VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM 237. (PUC-SP) Dados

2 H+(aq) + 2e- → H2 (g) E0 = 0,0 V

Na+ (aq) + e- → Na(s) E0 = - 2,7 V

A produção industrial de gás cloro (Cl2) ocorre a partir da eletrólise de uma solução aquosa de cloreto de sódio. Sobre esse processo foram feitas algumas afirmações:

I. O ânion cloreto é oxidado no anodo (pólo positivo) da cuba eletrolítica.

II. No catodo, o cátion sódio é reduzido, produzindo sódio metálico.

III. Nesse processo, também são produzidos gás hidrogênio (H2) e solução aquosa de soda cáustica (NaOH).

As afirmações corretas são:

201

a) Apenas I. b) Apenas I e III. c) Apenas II e III

d) Apenas I e II. e) Todas.

238. O hidróxido de sódio, NaOH, o álcali industrialmente mais importante, é utilizado, entre outras aplicações, no tratamento da celulose para a fabricação da viscose e do celofane. A preparação industrial de NaOH se dá através da eletrólise em solução aquosa do NaCl, de acordo com a reação abaixo:

2 NaCl + 2 H2O → Cl2 + H2 + 2 NaOH

Em relação à eletrólise do NaCl, é correto afirmar:

a) Na eletrólise, a oxidação ocorre no catodo. b) O processo descrito é espontâneo. c) Ocátion sódio (Na+) sofre redução no cátodo. d) Com o tempo o meio adquire caráter alcalino. e) O processo produz H2(g) no ânodo.

239. (UEL) Na obtenção de prata por eletrólise de solução aquosa de nitrato de prata o metal se forma no:

a) Cátodo, por redução de íons Ag+

b) Cátodo, por oxidação de íons Ag+

c) Cátodo, por redução de átomos Ag

d) Ânodo, por redução de íons Ag+

e) Ânodo, por oxidação de átomos Ag

240. (UNIFOR-CE) As proposições a seguir estão relacionadas com eletrólise:

I. As reações de eletrólise ocorrem com consumo de energia elétrica.

II. Soluções aquosas de glicose não podem ser eletrolisadas porque não conduzem corrente elétrica.

III. Nas eletrólises de soluções salinas, os cátions metálicos sofrem oxidação.

Podemos afirmar que apenas: a) I é correta. b) II é correta. c) III é correta. d) I e II são corretas. e) II e III são corretas.

241. (FEI-SP) Dois alunos de Química realizaram eletrólise do BaCl2; a primeira aquosa e, a segunda, ígnea. Com relação ao resultado, podemos afirmar que ambas obtiveram: a) H2 e O2 nos ânodos. b) H2 e Ba nos ânodos. c) Cl2 e Ba nos eletrodos. d) H2 nos cátodos. e) Cl2 nos ânodos. 242. (FCC-BA) Na eletrólise ígnea do CaCl2, obtiveram-se cloro no ânodo e cálcio no cátodo. Para representar apenas o processo de oxidação que ocorreu nessa eletrólise, escreve-se: a) Ca2+ + 2e- → Ca b) Ca2+ → Ca + 2e- c) Cl1- + e- → ½ Cl d) Cl1- → ½ Cl2 + e- e) Cl21- + e- → Cl2

243. (FATEC-SP) Obtém-se magnésio metálico por

eletrólise do MgCℓ2 fundido. Nesse processo, a semi-reação

que ocorre no cátodo é:

a) Mg2+ + Mg2– → 2Mg b) Mg2+ – 2e– → Mg c) 2 Cℓ+ – 2e– → Cℓ2 d) Mg2+ + 2e– → Mg e) 2 Cℓ+ + 2e– → Cℓ2 244. (FATEC-SP) Metais como sódio e magnésio possuem

baixos potenciais de redução. O meio mais econômico de

obtê-los é fundir seus sais e, a seguir, provocar a reação de

oxirredução do sal fundido. Nesse processo, há grande

consumo de energia:

a) Mecânica e elétrica. b) Térmica e elétrica. c) Solar e mecânica. d) Nuclear e solar. e) Nuclear e térmica. 245. Durante grande parte do século passado, o alumínio,

devido ao alto custo dos métodos de obtenção, era

considerado um metal precioso. Com a descoberta, em 1886,

do método eletrolítico para a obtenção do alumínio a partir

da alumina fundida (Aℓ2O3), a produção mundial de alumínio

aumentou, com consequente redução do preço,

popularizando o uso desse material.

Sobre a produção de alumínio, pode-se afirmar que:

a) Ocorre oxidação do alumínio no cátodo.

b) Ocorre desprendimento de hidrogênio.

c) A formação de alumínio ocorre no ânodo.

d) Ocorre redução de alumínio no cátodo.

e) Ocorre liberação de o2 no ânodo e h2 no cátodo.

246. (UFU-MG) A eletrólise é um processo que separa, na

cela eletrolítica, os elementos químicos de uma substância,

através do uso da eletricidade. Esse processo é um fenômeno

físico-químico de reação de oxirredução não espontânea.

Uma importante aplicação industrial da eletrólise é a

obtenção de sódio metálico, com eletrodos inertes, a partir

de cloreto de sódio fundido.

A respeito desse processo industrial, é correto

afirmar que além da obtenção do sódio metálico, também

se observa a formação,

a) De hidróxido de sódio fundido, basificando o meio, e de

moléculas de gás cloro e de gás hidrogênio,

respectivamente, no anodo e no catodo da cela

eletrolítica.

b) Tanto de moléculas de gás cloro como de gás hidrogênio,

respectivamente, no anodo e no catodo da cela

eletrolítica.

c) De moléculas de gás cloro no anodo da cela eletrolítica.

d) De moléculas de gás hidrogênio no catodo da cela

eletrolítica.

202

247. Observe o esquema abaixo, representado da eletrólise da água.

As semi-reações que ocorrem nos eletrodos são:

2H 2 O)(+2e −→ 2OH −

)(aq+ H

)(2 g

2H 2 O)(→ 4H +

)(aq+O )(2 g + 4e −

Marque a alternativa correta: a) O meio aquoso apresenta caráter ácido. b) O meio aquoso apresenta caráter básico. c) Forma-se gás hidrogênio em A, ou seja, no cátodo. d) Forma-se oxigênio gasoso no polo negativo. e) O sistema é espontâneo.

248. (ENEM) A eletrólise é um processo não espontâneo de grande importância para a indústria química. Uma 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.

No processo eletrolítico ilustrado, o produto secundário obtido é o: a) Vapor de água. b) Oxigênio molecular. c) Hipoclorito de sódio. d) Hidrogênio molecular. e) Cloreto de hidrogênio. 249. (ENEM) A obtenção do alumínio dá-se a partir da bauxita (Al2O3 . 3H2O), que é purificada e eletrolisada numa temperatura de 1000 ºC. Na célula eletrolítica, o ânodo é formado por barras de grafita ou carvão, que são consumidas no processo de eletrólise, com formação de gás carbônico, e o cátodo é uma caixa de aço coberta de grafita.

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.

250. (ENEM) O alumínio é um metal bastante versátil, pois, a partir dele, podem-se confeccionar materiais amplamente utilizados pela sociedade. A obtenção do alumínio ocorre a partir da bauxita, que é purificada e dissolvida em criolita fundida (Na3AlF6) e eletrolisada a cerca de 1000 ºC. 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 é formado por barras de grafita submergidas na mistura fundida. O cátodo é uma caixa de ferro coberta de grafita. A reação global do processo é:

2 3 22 A O ( ) 3C(s) 4 A ( ) 3 CO (g)+ → +l l l l

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

a) 3cátodo : A 3e A+ −+ →l l

2

2

2 2

2 O O 4eânodo

C O CO

− − → +

+ →

b) 2

2

2 2

2 O O 4ecátodo

C O CO

− − → +

+ →

3ânodo : A 3e A+ −+ →l l

c)

3

22

A 3e Acátodo

2 O O 4e

+ −

− −

+ →

→ +

l l

2 2ânodo : C O CO+ →

d)

3

2 2

A 3e Acátodo

C O CO

+ − + →

+ →

l l

2

2ânodo : 2O O 4e− −+ +

e) 2

2cátodo : 2 O O 4e− −→ +

3

2 2

A 3e Aânodo

C O CO

+ − + →

+ →

l l

251. (ENEM) Eu também podia decompor a água, se fosse salgada ou acidulada, usando a pilha de Daniell como fonte de força. Lembro o prazer extraordinário que sentia ao decompor um pouco de água em uma taça para ovos quentes, vendo-a separar-se em seus elementos, o oxigênio em um eletrodo, o hidrogênio no outro. A eletricidade de uma pilha de 1 volt parecia tão fraca, e, no entanto podia ser suficiente para desfazer um composto químico, a água…

SACKS, O. Tio Tungstênio: memórias de uma infância química. São Paulo: Cia. das Letras, 2002.

O fragmento do romance de Oliver Sacks relata a separação dos elementos que compõem a água. O princípio do método apresentado é utilizado industrialmente na:

a) Obtenção de ouro a partir de pepitas. b) Obtenção de calcário a partir de rochas. c) Obtenção de alumínio a partir da bauxita. d) Obtenção de ferro a partir de seus óxidos. e) Obtenção de amônia a partir de hidrogênio e nitrogênio.

203

252. (ENEM) O crescimento da produção de energia elétrica ao longo do tempo tem influenciado decisivamente o progresso da humanidade, mas também tem criado uma séria preocupação: 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.

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 a 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 nocivos ao meio ambiente.

253. (AML) Célula a Combustível é um transdutor eletroquímico, de operação contínua, que converte energia química em energia elétrica ao combinar um átomo de oxigênio a dois átomos de hidrogênio produzindo água, energia elétrica e energia térmica. Ela opera sob elevada eficiência energética, pois converte diretamente energia química em energia elétrica, sem as perdas da conversão

da energia química dos combustíveis fósseis, por exemplo, em energia térmica para posterior conversão em energia elétrica (e sem as restrições termodinâmicas do ciclo de Carnot).

O2

H2O

O2H2

H2

Disponível em: www.stefanelli.eng.br. Acesso em 27 ago. 2017.

Com base no texto e na figura infere-se que no: a) Cátodo ocorre a reação: H2 → H2 + 2e–

b) Catodo ocorre a reação: 2H2O → 2OH– - 2e– + ½ O2. c) Cátodo ocorre a reação: O2 + 4e– → 2O-2. d) Anodo ocorre a reação: 2H+ + O2– → H2O.

e) Anodo ocorre a reação: 2H2O → 2H2 + O2.

8. LEIS DA ELETRÓLISE (Leis de Faraday).

Corrente elétrica (i): é a carga elétrica que atravessa a seção transversal de um circuito dividida pelo intervalo de tempo. A unidade do SI usada para expressar corrente elétrica é o ampère (A), definido como C/s (Coulomb por segundo). Dessa forma, dizer que uma corrente de 1 A passa por um circuito significa dizer que a carga de 1C passa por ele num intervalo de 1s. O aparelho utilizado para medir a corrente elétrica é o amperímetro, que fornece o resultado da medida em ampères. O amperímetro mede, portanto, quantos coulombs de carga passam por ele a cada segundo. Para saber a carga elétrica que atravessa um circuito durante certo tempo, basta multiplicar a corrente elétrica (em A) pelo intervalo de tempo (em s), ou seja, Q = i x ∆t.

Em 1909, o físico americano Millikan determinou que a carga elétrica de um elétron é igual a 1,6x10-19C. Como sabemos que um mol de elétrons corresponde a 6,02x1023 e-, a quantidade de carga transportada pela passagem de um mol de elétrons é dada pelo produto entre esses dois valores, ou seja: 1,6x10-19 x 6,02x1023 = 9,65x104C ou 96500 C (quantidade de carga transportada por um mol de elétrons, denominada Constante de Faraday (1F).

Relação Importante

1F(Faraday) - 96.500 C - 1 mol de e- - 6,02 x 1023 e-

VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM

254. (FEI-SP) Para cobrear (cobrir de cobre) uma peça metálica foi utilizada uma solução de sulfato de cobre (II) e uma corrente elétrica de 2,0 A durante 50 minutos. A massa de cobre depositada na peça, em g, é, aproximadamente: (Cu: 63,5 g x mol-1; constante de faraday: F = 96.500C) a) 0,3 b) 1,0 c) 2,0

d) 4,0 e) 5,0

255. (FESP) O tempo necessário para dourar um objeto de superfície 68,0 cm2, sabendo que o depósito de ouro deve ter a espessura de 0,1 cm e que a corrente utilizada é de 19,3 A, é: (Dado: densidade do ouro = 19,3 g/cm3, Au3+ + 3e- → Au;

massa molar (g/mol): Au = 197) a) 10 s b) 100 s c) 1.000 s d) 10.000 s e) 100.000 s 256.(IME) Uma empresa de galvanoplastia produz peças especiais recobertas com zinco. Sabendo que cada peça recebe 7g de Zn que é utilizada uma corrente elétrica de 0,7 A e que a massa molar do zinco é igual a 65 g/mol, qual o tempo necessário para o recobrimento dessa peça especial?

204

(Constante de Faraday: 1F = 96.500 C/mol) a) 4h e 45 min. b) 6h e 30 min. c) 8h e 15 min. d) 10h e 30 min. e) 12h e 45 min 257. (UEPA) Um artesão de jóias utiliza resíduos de peças de ouro para fazer novos modelos. O procedimento empregado pelo artesão e um processo eletrolítico para recuperação desse tipo de metal. Supondo que este artesão, trabalhando com resíduos de peças de ouro, solubilizados em solventes adequados, formando uma solução contendo íons Au3+ utilizou uma cuba eletrolítica na qual aplicou uma corrente elétrica de 10A por 482,5 minutos, obtendo como resultado ouro purificado.

Dados: Au = 197 g/mol; constante de Faraday = 96.500 C/mol. O resultado obtido foi: a) 0,197 g. b) 1,97 g. c) 3,28 g. d) 197 g. e) 591 g. 258. (UERN) Para cromar uma chave, foi necessário montar uma célula eletrolítica contendo uma solução aquosa de íon de cromo (Cr2+) e passar pela célula uma corrente elétrica de 15,2 A. Para que seja depositada na chave uma camada de cromo de massa igual a 0,52 grama, o tempo, em minutos, gasto foi de, aproximadamente: Considere a massa atômica do Cr = 52 g/mol) a) 1. b) 2. c) 63. d) 127. 259. (PUCPR) Supondo que um smartphone apresente um consumo de 50 mA de energia e funcione por um período de tempo de 3860 segundos, qual a massa de íon de lítio que participou das reações eletroquímicas envolvidas? (Li = 7 g/mol) a) 7,0 x 10-2 g. b) 1,4 x 10-1 g. . c) 1,4 x 10-2 g. d) 7,0 x 10-1 g e) 2,8 x 10-2 g. 260. (UERN) Um brinquedo, movido a pilha, fica ligado durante 1,5 hora até ser desligado. Sabe-se que a pilha e recarregável e o seu metal é o magnésio, que possui uma corrente de 10.800 mA. Qual foi o desgaste aproximado de magnésio nesse período? (Dado: 1F=96.500 C; Mg = 24 g/mol) a) 17,8 g. b) 14,2 g. c) 8,9 g. d) 7,3 g.

261. (MACKENZIE) Pode-se niquelar (revestir com uma fina camada de níquel) uma peça de um determinado metal. Para esse fim, devemos submeter um sal de níquel (II), normalmente o cloreto, a um processo denominado eletrólise em meio aquoso. Com o passar do tempo, ocorre a deposição de níquel sobre a peça metálica a ser revestida, gastando-se certa quantidade de energia. Para que seja possível o depósito de 5,87 g de níquel sobre determinada peça metálica, o valor da corrente elétrica utilizada, para um processo de duração de 1000 s, é de: Dados: Constante de Faraday = 96500 C; Massas molares em (g/mol) Ni = 58,7. a) 9,65 A. b) 10,36 A. c) 15,32 A. .

d) 19,30 A. e) 28,95 A 262. (UFRGS) A obtenção de metais puros por eletrodeposição é uma das aplicações práticas da eletroquímica. A eletrodeposição pode ser entendida como uma reação entre elétrons e íons. Sabendo-se que um mol de elétrons tem a carga de 96.500 C (constante de Faraday), a massa de alumínio que será depositada a partir de uma solução de Al2(SO4)3 por uma corrente de 1,0 A fluindo durante 3 horas é de aproximadamente: a) 1,0 g. b) 2,0 g. c) 3,0 g. . d) 9,0 g. e) 27,0 g

205

HABILIDADE 17. Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de linguagem e representação usadas nas ciências físicas, químicas ou biológicas, como texto discursivo, gráficos, tabelas, relações matemáticas ou linguagem simbólica.

CONHECIMENTOS ASSOCIADOS: Reações da química orgânica.

Síntese de compostos orgânicos

“Desde que Wöhler sintetizou a ureia, os químicos orgânicos buscam desenvolver mais meios para produzir os mesmos compostos que existem na natureza. Nos últimos anos, os métodos para fazer isso tornaram-se tão sofisticados, que há poucos compostos orgânicos naturais, não importa os quanto complexos sejam, que os químicos não consigam sintetizar em laboratório.

Compostos feitos em laboratório são idênticos àqueles encontrados na natureza, considerando, é claro, que cada qual esteja 100% puro. Não existe uma maneira para descobrir se uma amostra de um composto foi feita por químicos ou obtida da natureza. Porém, se um composto não estiver 100% puro, pode-se normalmente deduzir, a partir da identidade das impurezas, se o composto foi isolado da natureza ou se foi produzido em laboratório. Com efeito, por exemplo, o etanol puro feito pelos químicos tem exatamente as mesmas propriedades do etanol puro preparado a partir da destilação do vinho. [...]

Os químicos orgânicos, contudo, não se satisfizeram apenas em duplicar compostos naturais.

Eles também sintetizaram compostos não encontrados na natureza. De fato, a maioria dos mais de 10 milhões de compostos orgânicos conhecidos é puramente sintética e não existe em organismos vivos. [...]”

Fonte: BETTELHEIM, F. A. et al. Introduction to General, Organic, and Biochemistry. 7. ed. Belmont: Thomson Brooks/Cole, 2004.

p. 273-274. (Tradução dos autores.)

1. INTRODUÇÃO.

As reações Orgânicas são reações químicas que ocorrem onde pelo menos um dos compostos participantes é orgânico. Tais reações são empregadas para transformar as matérias-primas provenientes do petróleo, do carvão, dos animais e dos vegetais. O objetivo deste capítulo é fazer um breve estudo das principais reações orgânicas, identificando-as a partir das substâncias constituintes e prevendo a formação de produtos e/ou de reagentes para reações pré-definidas.

2. CLASSIFICAÇÃO DAS REAÇÕES.

Uma reação orgânica pode ocorrer de diversas maneiras e de um modo geral o caminho percorrido depende dos tipos de reagentes ou das condições reacionais do meio.

Esta parte do estudo tem como objetivo qualificar o candidato para que possa IDENTIFICAR os principais tipos de reações orgânicas a partir das condições reacionais, dos reagentes de partida ou por uma simples comparação entre reagentes e produtos existente na reação.

2.1. Condições Reacionais.

Quase todos os compostos orgânicos tem moléculas apolares ou com baixa polaridade, essa característica é um fator determinante na ocorrência de reações entre eles. As reações que envolvem substâncias moleculares são mais lentas e difíceis do que as reações iônicas, especialmente em soluções aquosas, no caso de reações moleculares, as ligações covalentes devem ser rompidas (reagentes) para que os átomos possam se rearranjar (produtos). De um modo

geral cada reação orgânica deverá seguir um caminho em que as rupturas de ligações existente nos reagentes se processem de forma mais fácil, este caminho poderá sofrer influência de fatores como tipo de ligações dos reagentes, temperatura, acidez ou basicidade do meio e presença de agentes oxidantes ou redutores. Desta forma cada uma das situações descritas pode direcionar para a ocorrência de uma reação específica.

As reações de adição por exemplo, apresentam como principal característica a necessidade de existência de insaturações nos reagentes, desta forma podemos associar este tipo de reação à presença de reagentes do grupo dos alcenos ou alcinos ou compostos contendo ligações duplas ou triplas. Dependendo do tipo de composto adicionado a reação de adição recebe um nome específico: Hidrogenação quando ocorre a adição de hidrogênio molecular (H2); hidrtatação quando a adição for de água (H2O); halogenação quando da adição de halogênios (Cl2, F2, Br2 ou I2) etc.

As reações de eliminação se caracterizam pela perda de átomos ou radicais (grupos de átomos) eliminados por uma molécula orgânica. As principais eliminações existentes na química orgânica ocorrem em álcoois a 140 ºC ou a 170 ºC e em haletos na presença de potassa alcoólica (uma mistura de KOH e álcool).

As reações de oxidação, por sua vez ocorrem principalmente em álcoois e alcenos porém necessitam de um oxidante que sejam os responsáveis pela retirada de elétrons dos reagentes orgânicos e assim promover a oxidação deste reagente. Os principais oxidantes na química orgânica são permanganato de potássio (KMnO4) e dicromato de potássio (K2Cr2O7) ambos em meio ácido, sendo o ácido sulfúrico (H2SO4) o mais utilizado.

Os substituintes são todos os grupos ou espécies químicas ligadas a cadeias de hidrocarbonetos, com capacidade doadora ou receptora de elétrons, influenciando assim na conformação estrutural e ou atividade desenvolvida pela molécula que esteja ligado. Numa reação de substituição, um substituinte numa molécula é substituído por outro. Sendo assim não existe uma característica especifica para as reações de substituição como ocorre para as demais reações, desta forma é possível prever tratar-se de uma reação de substituição promovendo a exclusão das demais reações citadas anteriormente.

O quadro abaixo reúne as condições para ocorrência das principais reações orgânicas em função do meio reacional.

Aula 10

206

2.2. Comparação entre Reagentes e Produtos.

A comparação entre reagentes e produtos pode ser de muita valia para a identificação da reação orgânica. De um modo geral as reações orgânicas mais importantes apresentam especificidades que nos possibilitam classificá-las. ✓ Reação de Oxidação: É uma reação que se processa

com ganho de oxigênio e/ou perda de hidrogênio.

CH3 – CH3 CH3 – CH2-OH[O] [O]

CH3 – C

O

H

[O]CH3 – C

O

OH

-3 -1 +1 +3

Alcano Álcool Aldeido Ácido

✓ Reação de adição: Reação orgânica semelhante à

reação de síntese vista na Química inorgânica, nesta reação DOIS compostos reagem entre si e produzem UMA única estrutura.

✓ Reação de eliminação: Reação orgânica em que um

composto orgânico elimina átomos ou grupos de átomos de sua estrutura.

✓ Reação de substituição: Reação orgânica semelhante

a reação de dupla troca ou permuta em que aparecem duas substâncias compostas no reagente e duas no produto.

VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM 263. Analise as reações e seus produtos orgânicos abaixo, para responder à questão.

Quanto à classificação das reações acima, é correto afirmar que as mesmas são, respectivamente de: a) Substituição, adição e oxidação. b) Adição, substituição e oxidação. c) Substituição, eliminação e oxidação. d) Hidrogenação, alquilação e combustão. e) Hidrogenação, alquilação e eliminação. 264. (UEL-PR) Na seqüência de transformações a seguir estão representadas reações de

a) Combustão e hidrólise.

b) Oxidação e substituição. c) Hidratação e saponificação. d) Descarboxilação e hidratação. e) Oxidação e hidrogenação.

265. (UFRGS) O ácido lactobiônico é usado na conservação de órgãos de doadores. A sua síntese é feita a partir da lactose, na qual um grupo aldeído é convertido em grupo ácido carboxílico.

A reação em que um ácido carboxílico é formado a partir de um álcool é uma reação de:

a) Desidratação. b) Hidrogenação. c) Oxidação. d) Descarboxilação.

e) Substituição. 266. (UFRGS) O ácido lactobiônico é usado na conservação de órgãos de doadores. A sua síntese é feita a partir da lactose (na presença de KMnO4/H+) na qual um grupo aldeído é convertido em grupo ácido carboxílico.

A reação em que um ácido carboxílico é formado a partir de um aldeído é uma reação de:

a) Desidratação. b) Hidrogenação. c) Oxidação. d) Descarboxilação. e) Substituição.

207

267. (UFRGS) A reação do 2-bromo-2-metilpropano com o etóxido de sódio, usando etanol como solvente, leva à formação de 3% de éter e de 97% de alceno, conforme representado abaixo.

Em relação aos produtos, é correto afirmar que o éter é formado por uma reação de __________, e o alceno é formado por uma reação de __________.

a) substituição – eliminação. b) substituição – desidratação. c) oxidação – eliminação. d) adição – hidrogenação. e) adição – desidratação.

268. (UFRGS) Assinale a alternativa que completa corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. O brometo de benzila pode ser transformado em álcool benzílico, que, por sua vez, pode conduzir ao ácido benzoico, conforme a sequência de reações mostrada abaixo.

Com base nesses dados, é correto afirmar que a primeira etapa é uma reação de ................. , e, a segunda, uma reação de .................. .

a) substituição – oxidação. b) substituição – adição. c) eliminação – oxidação. d) eliminação – substituição. e) eliminação – adição.

269. (UFPR) O salicilato de metila é um produto natural amplamente utilizado como analgésico tópico para alívio de dores musculares, contusões etc. Esse composto também pode ser obtido por via sintética a partir da reação entre o ácido salicílico e metanol, conforme o esquema abaixo:

A reação esquematizada é classificada como uma reação de: a) Substituição. b) Hidrólise. c) Redução. d) Pirólise. e) Desidratação.

270. (UFPE) No ciclo de Krebs, o ácido cítrico é convertido no ácido isocítrico tendo como intermediário o ácido Z-aconítico:

Sobre essa reação, podemos afirmar que: a) O composto (1) é H2.

b) É uma reação de desidratação. c) O ácido Z-aconítico apresenta isomeria óptica. d) É uma reação de substituição e) O composto (1) é O2.

271. (UESB-BA) A prática secular que recomenda o armazenamento "deitado" de garrafas de vinho, para umedecimento da rolha, assegura maior durabilidade do produto ao evitar a degradação do etanol, conforme a sequência de reações:

C C

R

R R

R

X Y

C C

R

R R

R

+ XY

Orgânico Inorgânico

Orgânico

CH3 – CH2 – OH CH3 – CH = O CH3 – COOH Etapa

I

Etapa

II

As etapas I e II indicadas na sequência de

reações que são, respectivamente:

a) Desidratação e oxidação. b) Eliminação e adição. c) Oxidação e hidratação. d) Oxidação e oxidação. e) Desidratação e hidratação.

272. (UFPI) A D(+)glicose, composto 1 (representado a seguir), produzido nas plantas e utilizado pelos animais como fonte de energia, é transformado no composto 2 (representado a seguir) no organismo humano. O composto 2 é utilizado pelo organismo humano no processo de eliminação de substâncias tóxicas.

Identifique a alternativa correta que justifica a transformação de 1 em 2. a) Reação de hidrólise. b) Reação de esterificação. c) Reação de oxidação. d) Reação de condensação. e) Reação de redução.

208

3. PRODUTOS DAS REAÇÕES ORGÂNICAS.

Os compostos orgânicos são muito importantes em nossa sociedade, estando presentes nos polímeros (plásticos, tecidos, isopor e borrachas), em medicamentos e em combustíveis, apenas para citar alguns exemplos. Assim, torna-se essencial encontrar meios de produzi-los, o que é possível graças às reações orgânicas.

3.1. Produtos das Reações de ADIÇÃO.

Neste tipo de reação ocorre a quebra de ligações pi entre carbonos para que ocorra a união de uma ou mais moléculas com a formação de um único produto por meio de ligações sigma. Alguns exemplos de reações orgânicas de adição são:

C C AB C C

A B

Atenção: Dependendo do tipo do composto AB a reação de adição passa a ter uma denominação especial.

✓ Hidrogenação: o gás hidrogênio (H2) é adicionado a

uma molécula orgânica. A margarina é produzida a partir da hidrogenação de óleos vegetais.

✓ Halogenação: ocorre a adição de halogênios (F2, Cl2, Br2 e I2) à molécula orgânica.

✓ Hidratação: ocorre a adição de água à molécula

orgânica. ✓ Hidro-halogenação: ocorre a adição de haletos de

hidrogênio (HCl, HBr, HI) à molécula orgânica.

RESUMO GERAL

Atenção:

Quando um composto do tipo HX é adicionado a um alceno mais complexo, pode ocorrer formação de dois produtos de acordo com o exposto na reação de adição de HX no propeno.

Dependendo da condição é possível estabelecer dois enunciados de acordo com a tabela abaixo:

* Esta reação ocorre EXCLUSIVAMENTE quando o halogenidreto (HX) for o HBr e estiver na presença de peróxido.

O teste da solução de bromo

Vimos que os halogênios podem se adicionar à ligação dupla de um alceno. Esse fato propicia aos químicos um teste para identificar a presença de ligação dupla C = C numa substância orgânica.

Nesse teste, algumas gotas da substância na qual se deseja testar a presença de ligação C = C são adicionadas a uma solução de bromo (Br2, alaranjado) em tetracloreto de carbono (CCl4, incolor). A solução é originalmente alaranjada, graças à presença de bromo.

A reação de adição do Br2 à ligação dupla alcênica consome o Br2 da solução e ela perde a cor. Assim, dizemos que o teste da solução de bromo dá resultado positivo quando há descoloração do alaranjado característico desse reagente. Teste positivo indica a presença de insaturação C = C. Por sua vez, se a substância adicionada for saturada, não haverá descoloração e se diz, nesse caso, que o teste deu negativo.

VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM

273. (UNIFOR) Os alcenos sofrem reação de adição. Considere a reação do eteno com o ácido clorídrico (HCl) e assinale a alternativa que corresponde ao produto formado. a) CH3CH3 b) ClCH2CH2Cl c) ClCHCHCl d) CH3CH2Cl

e) CH2ClCH2Cl 274. São apresentados, abaixo, quatro compostos pertencentes a várias funções orgânicas:

Qual a alternativa que corresponde a dois

compostos capazes de sofrer reação de adição?

a) Metanol e metilamina. b) Metilamina e eteno. c) Ciclo-hexeno e metilamina. d) Ciclo-hexeno e metanol. e) eteno e ciclo-hexeno. 275. (UFRN) A adição de brometo de hidrogênio (HBr) a 3,4-dimetilpenteno-2 produz o seguinte composto:

a) 2-bromo-3,4-dimetil-pentano. b) 2-bromo-3,4-metil-penteno-2. c) 2,3-dibromo-3,4-dimetil-pentano. d) 3-bromo-2,3-dimetil-pentano. e) 4-bromo-3,4-dimetil-penteno-2.

Condição Enunciado

Regra de Markovnikov

Compostos do tipo HX

O hidrogênio adiciona-se preferencialmente ao

carbono mais hidrogenado.

Efeito Karash-Mayo

* Peróxido

HBr

O hidrogênio do HBr adiciona-se ao carbono menos hidrogenado.

209

276. (PUC-SP) As reações de adição na ausência de peróxidos ocorrem seguindo a regra de Markovnikov, como mostra o exemplo.

Considere as seguintes reações:

Os produtos principais, X e Y, são, respectivamente,

a) 3-cloro-2-metilbutano e 1-propanol.

b) 3-cloro-2-metilbutano e 2-propanol. c) 2-cloro-3-metilbutano e 1-propanol. d) 2-cloro-2-metilbutano e 2-propanol. e) 2-cloro-2-metilbutano e propanal.

277. (AML) A adição de brometo de hidrogênio ao 3,4-dimetil-2-penteno na presença de peróxido forma:

a) 2-bromo-3,4-dimetilpenano b) 2-bromo-3-etilpentano c) 3-bromo-2,3-dimetilpentano d) 3-bromo-3-metilhexano e) 2-bromo-3,4-dimetilpentano

3.2. Produtos das Reações de ELIMINAÇÃO.

São as reações onde alguns átomos ou grupos de

átomos são eliminados da molécula orgânica. É o inverso das reações de adição. Elas têm grande importância para a indústria química, na produção de polietileno, que é a matéria-prima para a obtenção de plásticos.

Nesse tipo de reação, a partir de um único composto, são obtidos outros dois; um orgânico e um inorgânico.

As reações de eliminação mais importantes ocorrem com álcoois e com haletos. De um modo geral o produto orgânico obtido é um alceno.

C C

R

R R

R

X Y

C C

R

R R

R

+ XY

Orgânico Inorgânico

Orgânico

RESUMO GERAL

Reagente Condição Produtos

RE

AÇ

ÃO

DE

ELIM

INA

ÇÃ

O

Álcool C – C – OH

170°C

H+

Alceno C = C

+ H2O

Haleto C – C – Cl

KOH

Álcool

Alceno C = C

+ KCl +

H2O

Regra de Zaitsev: Na eliminação o hidrogênio sai preferencialmente do carbono menos hidrogenado.

278. (FGV) Dentre as reações que podem ocorrer com o etanol, está a reação de eliminação intramolecular. Nela o produto orgânico formado é:

a) Um éter. b) Um éster. c) Um alceno. d) Uma cetona. e) Um ácido carboxílico.

279. (AML) A reação entre CH3–CH2–CHCl–CH3 e KOH alcoólico ocorre por mecanismo de eliminação formando: a) but-2-eno. b) 2-butanol. c) 1-propanol. d) butanona. e) propanoato de potássio.

280. (UFPE) Álcoois não são utilizados somente como combustíveis, mas também na produção de derivados do petróleo, como, por exemplo, alquenos. Qual dos álcoois abaixo produzirá propeno a partir da desidratação em meio ácido? a) 2-metil-2-propanol. b) etanol. c) 2-propanol. d) 2-butanol. e) 2-metil-1-propanol.

281. (AML) Em 1875, o químico russo Alexander Saytzeff (há autores que grafam esse sobrenome como Zaitsev) percebeu que, na desidratação intramolecular sofrida por álcoois, se houver a possibilidade de produzir mais de um

alceno diferente, há uma preferência da natureza para que ocorra a eliminação do hidrogênio do carbono menos hidrogenado. Essa é a chamada Regra de Saytzeff.

Veja, por exemplo, os produtos obtidos na desidratação intramolecular do butan-2-ol:

Fundamentado nessa informação, é possível

prever que produto principal esperado na desidratação do 2-metil-ciclobutanol é o:

a) Ciclopenteno b) 3-metil-but-1-eno c) 3-metil-ciclobuteno d) 4-metil-ciclobuteno e) 4-metil-cicloprop-ciclobut-1,2-dieno

Atenção:

Os álcoois primários podem sofrer desidratação intermolecular, essa eliminação ocorre aproximadamente a 140 ºC na presença de ácido sulfúrico e produzindo ÉTER e água.

2 CH3–CH2-OH CH3–CH2-O-CH2–CH3

CH3–CH2-OH

CH3–CH2-O H

140º C

Álcool Éter

Ácido+ H2O

210

282. (UNIFOR-CE) Considere o esquema abaixo, que representa reações químicas de desidratação.

Os produtos X e Y devem ser, respectivamente:

a) Etano e éter dietílico. b) Eteno e éter dimetílico. c) Eteno e éter dietílico. d) Éter dimetílico e eteno. e) Éter dietílico e etano. 283. (AML) Os ácidos carboxílicos em condições especiais podem sofrer descarboxilação com liberação de gás

carbônico e descarbonilação com liberação de monóxido de carbono, nos dois casos trata-se de uma reação de eliminação.

Disponível em: www.cursoeficazcn.com.br. Acesso em: 21 abr. 2019.

Os produtos orgânicos formados respectivamente pela descarboxilaçao e descarbonilação do ácido propanoico são:

a) Etano e etanol.

b) Eteno e propanol.

c) Etano e etoxi-etano.

d) Etoxi-etano e etanol.

e) Etanoato de etila e etanodiol .

284. (AML) Sais de amônio são sólidos iônicos com elevado ponto de fusão, muito mais solúveis em água que as aminas que os originaram e ligeiramente solúveis em solventes orgânicos apolares, sendo compostos convenientes para

serem usados em xaropes e medicamentos injetáveis. Quando desidratados continuamente em elevadas temperaturas na presença de P2O5 como catalisador produz amida e em seguida nitrila. A equação a baixo representa parte do processo de desidratação citado.

Disponível em: www.aml.com.br. Acesso em: 21 abr. 2019.

O exposto permite inferir que a nitrila formada pela desidratação total do propanoato de amônio é: a) CH3 – CN b) CH3 – CH2 – CN c) CH3 – CH2 – CN d) CH3 – (CH2)2 – CN e) CH3 – CH2 – CH2 – NO2

3.3. Produtos das Reações de OXIDAÇÃO.

A origem da palavra oxidação refere-se ao aumento do teor de oxigênio. Atualmente, o termo é muito mais amplo e envolve perda de elétrons, independentemente da presença de oxigênio. Ainda assim, para processos orgânicos classificados como reações de oxidação, iremos considerar aqueles nos quais uma substância orgânica (denominada redutora) reage com uma substância inorgânica (denominada oxidante). Haverá, então, aumento do número de átomos de oxigênio ou diminuição do número de átomos de hidrogênio no composto orgânico em questão.

De um modo geral, as reações de oxidação ocorrem em um meio extremamente oxidante (provoca oxidação) como KMnO4/H2SO4, K2Cr2O7/H2SO4 ou CrO3/H2SO4; simplificadamente o meio oxidante pode ser representado por [O]. As reações de oxidação mais importantes são as que ocorrem em álcoois e alcenos.

a) Reação de Oxidação em ÁLCOOIS.

A oxidação de álcoois é conhecida desde a antiguidade. O vinho, por exemplo, pode se transformar em vinagre pela ação do oxigênio do ar atmosférico. É por isso que em adegas, as garrafas de vinho são colocadas inclinadas, para que a rolha fique constantemente úmida. Isso dificultará a entrada de ar atmosférico. Contudo, esse processo é lento e pode ser ainda mais retardado pela presença de antioxidantes.

Em alguns casos, essa reação é desejada e pode ser induzida pela presença de agentes oxidantes fortes, tais como KMnO4 ou K2Cr2O7 em meio ácido, originando compostos carbonílicos e / ou carboxílicos. No entanto, apenas álcoois primários e secundários podem ser oxidados nas condições descritas.

Nestas condições um oxigênio nascente [O] que estiver no meio irá atacar o carbono ligado ao grupo funcional do álcool (hidroxila –OH), formando um composto muito instável, chamado de diol gêmino, que possui duas hidroxilas ligadas a um mesmo carbono. Por ser instável, esse composto libera água e dá origem a um novo produto. Esse produto irá depender do tipo de álcool que foi oxidado, se é primário, secundário ou terciário*.

RESUMO GERAL

Reagente Produto

RE

AÇ

ÃO

DE

OX

IDA

ÇÃ

O

Álc

oo

l

Álcool Primário*

C – OH

KMnO4

H2SO4

Ácido Carboxílico

- CO

OH

Secundário

C

O

CC

H

KMnO4

H2SO4

Cetona

C

O

CC

Álcool terciário

KMnO4

H2SO4

Não reage

* Os álcoois primários se oxidam por etapas, indo primeiro a aldeído e depois ácido carboxílico.

** Os alcoóis terciários NÃO se oxidam. 285. (UEL-PR) Um tipo de “bafômetro” tem seu funcionamento baseado na reação representada por: 3 C2H5OH + 2 Cr2O7

2- + 16 H+ → 3C2H4O2 + 4 Cr3+ + 11 H2O

O produto orgânico que se forma nessa reação é:

a) Um álcool.

b) Um aldeído.

c) Uma cetona.

d) Uma amida.

e) Um ácido carboxílico.

211

286. Indique a cetona que é obtida a partir da reação de oxidação do 3-metilbutan-2-ol. a) 2-metilbutan-3-ona. b) 3-metilbutan-2-ona. c) 2-metilbutan-2-ona. d) 3-metilbutan-1-ona. e) 2-metilbutan-1-ona.

287. (PUCC) A oxidação exaustiva do but-2-eno produz: a) Propanona. b) Ácido acético. c) Ácido butanoico. d) Ácido metanoico.

288. Dados os compostos:

I II III IV

CH3 – OH CH3 – CH2 – OH

Analise as afirmações; I- Os compostos I e II são álcoois primários e IV é um álcool

secundário. II- A oxidação do composto II pode fornecer o composto III. III- A oxidação dos compostos III e IV fornece compostos que

pertencem à mesma função orgânica do composto II. IV- O ponto de ebulição de II é maior do que o de III. V- A oxidação do composto II pode fornecer o ácido etanóico.

Estão corretas:

a) I e II.

b) I, II e IV.

c) III, IV e V.

d) II, III e IV. e) I, IV e V. 289. (FMTM-MG) Uma maneira de identificar álcoois primários, secundários e terciários é a oxidação com solução de dicromato de potássio (K2Cr2O7) na presença de solução de ácido sulfúrico (H2SO4). Na reação de oxidação, além da produção de outros compostos orgânicos, são produzidos água, sulfato de potássio (K2SO4) e sulfato de crômio (III) [Cr2(SO4)3].

Quanto ao teste mencionado, é correto afirmar que a oxidação do:

a) 2-propanol pode produzir um aldeído. b) 1-propanol pode produzir um aldeído. c) 1-propanol pode produzir uma cetona. d) metil-2-propanol pode produzir uma cetona.

e) 2-propanol pode produzir um ácido carboxílico.

290. (UFRRJ) A propanona é a principal cetona, também conhecida por acetona e muito utilizada como solvente de tintas, vernizes e esmaltes. Sua comercialização é controlada pelo Departamento de Entorpecentes da Polícia Federal. Essa cetona pode ser obtida por oxidação do(a):

a) Propanal. b) 1-propanol. c) 2-propanol. d) Propanamida. e) Ácido propanóico.

291. (AML) As cetonas podem ser oxidadas por oxidantes enérgicos (como o KMnO4 e K2Cr2O7 em meio sulfúrico), ocorrendo, então, quebra da cadeia carbônica e formação de uma mistura de ácidos carboxílicos segundo a equação genérica:

Disponível em: www.aml.com.br. Acesso em: 21 abr. 2019.

Por mecanismo análogo a oxidação enérgica

do pentan-2-ona produzirá uma mistura de ácidos:

a) Etanoico e propanoico. b) Etanoico e butanoico. c) Propanoico e metanoico. d) Etanoico e metanoico. e) Propanoico benzoico

b) Reação de Oxidação em ALCENOS.

As reações de oxidação em ALCENOS podem ocorrer de quatro formas diferentes, que são: combustão, oxidação branda e oxidação enérgica. Mas, em todos os casos ocorre a perda de elétrons por uma espécie reagente (oxidação), simultaneamente ao ganho de elétrons por outra espécie (redução). Portanto, é necessário um agente oxidante, que será o oxigênio, e um agente redutor, que serão os átomos de carbonos envolvidos.

b.1. Combustão em ALCENOS.

Nesse caso, o oxigênio é denominado de comburente e o alceno é o combustível. Existe a combustão completa e a incompleta. A completa ou oxidação total é a mais importante, sendo que seus produtos sempre serão dióxido de carbono (CO2) e água (H2O). O Nox do carbono passará a ser +4 no dióxido de carbono, que é o máximo possível para esse elemento. No caso da combustão incompleta, o oxigênio disponível é insuficiente, formando monóxido de carbono (CO) e água (H2O).

CH2 = CH2

Combustão

Completa

Combustão

Incompleta

CO2 + H2O

CO + H2OEteno

b.2. Oxidação Branda em ALCENOS.

A oxidação branda se dá com o uso de um reativo de Bayer, isto é, uma solução aquosa de permanganato de potássio diluída, neutra ou levemente básica, a frio, que se decompõe, originando oxigênio atômico. Esse oxigênio atuará como o agente oxidante, desfazendo a ligação pi da dupla ligação do alceno e se ligando aos carbonos. O produto será um diálcool (diol ou glicol).

212

C = C

CH3

CH3

H3C

H

2 [O]

KMnO4/OH-

C C CH3

CH3

OH

H

H3C

OH

Metilbut-2-eno Metilbut-2,3-diol b.3. Oxidação Enérgica em ALCENOS.

A diferença dessa oxidação para a anterior é que na oxidação energética a solução de permanganato de potássio está em meio ácido e a quente. Desse modo, a decomposição do permanganato, para originar o oxigênio atômico, se processa de modo mais energético. Além disso, a oxidação do alceno também é mais energética, pois as duas ligações da ligação dupla são rompidas e os átomos de oxigênio se ligam ao carbono, podendo gerar os seguintes produtos:

• Se o carbono da dupla for terciário: o produto será uma cetona;

• Se o carbono da dupla for secundário: o produto será um ácido carboxílico;

• Se o carbono da dupla for primário: o produto será o ácido carbônico, que se decompõe em dióxido de carbono (CO2)

e água (H2O).

RESUMO GERAL

RE

AÇ

ÃO

DE

OX

IDA

ÇÃ

O

Alc

en

os C = C

(Branda*) H2O

[O]

Diol - C - C -OHHO

C = C (Enérgica**) H2SO4

[O]

- CO

OH C

Oe/ou

* Solução aquosa de permanganato de potássio diluída, neutra ou

levemente básica.

** Solução de permanganato de potássio está em meio ácido e a quente.

292. (AML) A oxidação enérgica em alcenos é conseguida usando-se, como oxidante, uma solução aquosa, concentrada e ácida (em geral H2SO4), de permanganato ou dicromato de potássio: O agente oxidante formado atacará o alceno, quebrando a molécula na altura da ligação dupla e produzindo ácido carboxílico e/ou cetona e/ou gás carbônico (CO2) conforme a representação geral:

Disponível em: www.aml.com.br. Acesso em: 21 abr. 2019.

Pelo mesmo mecanismo descrito é possível empreender que a oxidação do 2-metil-but-2-eno terá como produto: a) Ácido etanoico. b) Propanona. c) Ácido 2-metil-butanoico. d) Ácido etanoico e propanona. e) Butanona.

293. (PUC-PR) A reação de oxidação enérgica dos alcenos poderá produzir moléculas de:

a) Álcoois ou fenóis. b) Cetonas ou aldeídos. c) Álcoois ou ácidos carboxílicos. d) Cetonas ou ácidos carboxílicos. e) Diálcoois ou ácidos carboxílicos.

294. (PUC-MG) Na oxidação exaustiva (KMnO4 (aq)/H") de um composto, foram obtidos ácido propanóico e propanona. O composto considerado tem nome:

a) 2-penteno. b) 2-metil-2-penteno. c) 2-metil-3-penteno. d) 3-metil-2-penteno. e) 3-hexeno.

295. (Cesgranrio-RJ) Um alceno X foi oxidado energicamente pela mistura sulfomangânica (KMnO4 + H2SO4). Os produtos da reação foram butanona e ácido metilpropanóico. Logo, o alceno X é:

a) 2-metil 3-hexeno b) 3-metil 3-hexeno c) 2,4 dimetil 3-hexeno

d) 2,5 dimetil 3-hexeno e) 3,5 dimetil 3-hexeno

296. (PUC-SP) A ozonólise é uma reação de oxidação de alcenos, em que o agente oxidante é o gás ozônio. Essa reação ocorre na presença de água e zinco metálico, como indica o exemplo:

Considere a ozonólise, em presença de zinco e água, do dieno representado a seguir:

Identifique a alternativa que apresenta os compostos orgânicos formados durante essa reação:

a) Metilpropanal, metanal, propanona e etanal. b) Metilpropanona, metano e 2,4-pentanodiona. c) Metilpropanol, metanol e ácido 2,4-pentanodióico. d) Metilpropanal, ácido metanóico e 2,4-pentanodiol. e) Metilpropanal, metanal e 2,4-pentanodiona. 3.4. Produtos das Reações de SUBSTITUIÇÃO.

Reações de substituição são aquelas nas quais um átomo (ou grupo de átomos) da molécula orgânica é substituído por outro átomo (ou grupo de átomos). A substituição é feita por radicais de mesma carga, desta forma faz-se necessário identificar nas moléculas dos reagentes as cargas positivas e negativas predominantes. Vejamos os principais casos: a) Esterificação

É uma reação de substituição que ocorre entre um ácido carboxílico e um álcool, nesta reação uma espécie será doadora de H+ enquanto a outra de OH-, estes radicais se combinam formando água. Os radicais orgânicos derivados da saída do H+ e do OH- se combinam formando um ÉSTER, daí o nome esterificação, a reação inversa é chamada de hidrólise.

213

297. (UEL) Sabe-se que, na fabricação de muitos sorvetes, são utilizadas essências artificiais, as quais apresentam o cheiro agradável das frutas. Estes odores devem-se, principalmente, à presença de ésteres. A seguir, estão os nomes de alguns ésteres e a indicação de suas respectivas frutas.

Abacaxi – butanoato de etila. Framboesa – metanoato de isobutila. Pêssego – metanoato de etila. Maçã verde – etanoato de butila. Damasco – butanoato de butila.

O sorvete cuja essência foi obtida a partir da reação do ácido metanoico com o 2-metil propanol-1 terá aroma de:

a) Abacaxi. b) Damasco. c) Framboesa. d) Maçã verde. e) Pêssego.

298. (IFSUL) A substância orgânica de nome propanoato de isobutila possui odor e sabor semelhantes aos do rum. Esse éster é produzido pela reação entre as substâncias:

a) Propanal e ácido isobutanoico. b) Ácido propanoico e álcool isobutílico. c) Ácido isobutanoico e álcool propílico. d) Isobutanal e ácido propanoico.

299. (FUVEST-SP) O cheiro agradável das frutas deve-se, principalmente, à presença de ésteres. Esses ésteres podem ser sintetizados no laboratório, pela reação entre um álcool e um ácido carboxílico, gerando essências artificiais, utilizadas em sorvetes e bolos. Abaixo estão as fórmulas estruturais de alguns ésteres e a indicação de suas respectivas fontes.

A essência, sintetizada a partir do ácido

butanóico e do metanol, terá cheiro de:

a) Banana. b) Kiwi. c) Maçã. d) Laranja. e) Morango.

b) Substituição em ALCANOS

As reações envolvendo alcanos são muito lentas, ou seja os alcanos são pouco reativos, desta forma a substituição em alcanos só ocorrem com o auxilio de luz ou calor. O mecanismo é o mesmo de qualquer substituição, o hidrogênio do alcano é o radical positivo enquanto o radical B do composto (AB) que reage com o alcano é o radical negativo (B-).

CH3 – CH3

A+B-

CH3 – CH2

H+

–

CH3 – CH2 – A + HB

Atenção:

1) Dependendo da natureza do composto (AB) a reação de substituição recebe nomes especiais:

Composto

(AB) Cloro (Cl2)

Bromo (Br2) HNO3 H2SO4

Radicais Cl+ – Cl─

Br+ – Br–

+ NO2 e – OH

+ HSO3 e – OH

Nome da reação

Halogenação Nitração Sulfonação

2) Em alcanos mais complexos, ou seja, se houver três ou mais carbonos, a substituição mais fácil seguirá a seguinte ordem de classificação dos carbonos ligados ao hidrogênio que será substituído:

300. (UERN) A reação de substituição entre o gás cloro e o propano, em presença de luz ultravioleta, resulta como produto principal, o composto:

a) 1-cloropropeno. b) 2-cloropropano. c) 1-cloropropano. d) 2-cloropropeno. 301. (AML) O principal produto da reação de substituição entre o 2-metil-butano e o cloro gasoso é:

a) 2-cloro-2-metil-butano b) 2,3-dicloro-2-metil-butano c) 3-cloro-3-metil-butano d) 2,3-dicloro-3-metil-butano e) 3-cloro-pentano

c) Substituição em HALETOS

Um haleto é um composto orgânico que apresenta pelo menos um átomo de halogênio – isto é, elementos químicos da família 17 ou VII da Tabela Periódica (F, Cl, Br, I ou genericamente: X) – ligado a um grupo derivado de um hidrocarboneto.

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214

As reações de substituição envolvendo haletos seguem o mesmo princípio geral de toda substituição sendo que o halogênio é a parte negativa na estrutura do haleto e a parte orgânica a parte positiva.

302. (AML) A reação de substituição nucleófila entre o brometo de etila com hidróxido de sódio em condições especificas forma o metanol além de brometo de sódio. Pelo mesmo mecanismo se o alcali for substituído pelo metoxido de sódio (NaOCH3), o produto orgânico formado será o: a) CH3 – CH2 – O – CH2 – CH3 b) CH3 – O – CH2 – CH3 c) CH3 – O – CH3 d) CH3 – COO – CH3 e) CH3 – COO – CH2 - CH3

303. Sabe-se que feromônios são substâncias químicas exaladas por alguns animais para marcar um determinado caminho, atrair outro animal para acasalamento etc. Um exemplo de substância que é utilizada pelos animais para defesa do seu território é a heptan-2-ona, substância secretada pelas abelhas. A heptan-2-ona é obtida a partir da seguinte rota reacional com o 2-bromo-heptano:

CH3

CH3

CH3

CH3

Br

NaOH

H2OX

[O]

BrH2O

Qual será o nome do composto X, sabendo que a primeira reação (envolvendo NaOH) é uma substituição?

a) Heptan-4-ol. b) Heptan-2-ol. c) Heptan-1-ol. d) Heptan-3-ol. e) Heptanol.

d) Substituição no BENZENO

Sabemos que na estrutura do benzeno existem três ligações duplas (três ligações pi), ou seja, esse composto é insaturado, mas essas duplas sofrem o tempo todo o fenômeno da ressonância (alternância de posição das três ligações pi). Por esse motivo, a sua estrutura ter maior estabilidade, uma vez que as ligações transitam por todos os carbonos, desta forma a substituição ocorrerá no hidrogênio que se caracteriza por ser o radical eletropositivo.

H+A+B-

- A

+ HB

H AB

Reagentes Intermediários Produtos

304. (UFV-MG) Substâncias que apresentam anéis benzênicos em suas estruturas podem sofrer reações de substituição eletrofílica, conforme o exemplo abaixo, onde o FeBr3 atua como catalisador:

Dentre as opções abaixo, identifique aquela que

corresponde aos compostos (I) e (II):

a) (I) = Br2 e (II) = FeBr2 b) (I) = NaBr e (II) = NaH c) (I) = HBr e (II) = H2 d) (I) = HBr e (II) = H+ e) (I) = Br2 e (II) = HBr

305. (UFPR) Dentre os hidrocarbonetos, cujas fórmulas são aqui apresentadas, qual daria somente um composto, se substituíssemos apenas um dos átomos de hidrogênio do anel?

a) 1 b) 2

c) 3 d) 4 e) 5

306. (UFSM-RS) Observe as equações de reações de substituição eletrofílica em compostos aromáticos:

Os nomes corretos dos produtos A e B são, respectivamente:

a) 1,4–dibromobenzeno e 4–bromofenol. b) 1,2,3–tribromobenzeno e 2–bromofenol. c) 5–bromobenzeno e 2,4–dibromofenol. d) 1,2–dibromobenzeno e 1,1,3–tribromofenol. e) bromobenzeno e 2,4,6–tribromofenol.

215

307. (ENEM-2012) 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 a formação de um intermediário, o carbocátion. Por fim, ocorre a adição ou substituição eletrofílica.

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: a)

b) c)

d)

e) 308. (ENEM) Nucleófilos (Nu-) são bases de Lewis que reagem com haletos de alquila, por meio de uma reação chamada substituição nucleofílica (SN), como mostrado no esquema: R–X + Nu─ → R–Nu + X─ ; (R=grupo alquila e X=halogênio)

A reação de SN entre metóxido de sódio (Nu─= CH3O─) e brometo de metila fornece um composto orgânico pertencente à função:

a) Éter. b) Éster. c) Álcool. d) Haleto. e) Hidrocarboneto.

309. 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 o processo.

Com base nesse processo, o hidrocarboneto

produzido na eletrólise do ácido 3,3-dimetil-butanoico 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. 310. (ENEM-2012) 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.

311. (ENEM) A hidroxilamina (NH2OH) é extremamente reativa em reações de substituição nucleofílica, justificando sua utilização em diversos processos. A reação de substituição nucleofílica entre o anidrido acético e a hidroxilamina está representada.

O produto A é favorecido em relação ao B, por um

fator de 105. Em um estudo de possível substituição do uso de hidroxilamina, foram testadas as moléculas numeradas de 1 a 5.

Dentre as moléculas testadas, qual delas apresentou menor reatividade?

216

a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5

312. (ENEM) Quando se abre uma garrafa de vinho, recomenda-se que seu consumo não demande muito tempo. À medida que os dias ou semanas se passam, o vinho pode se tornar azedo, pois o etanol presente sofre oxidação e se transforma em ácido acético.

Para conservar as propriedades originais do vinho, depois de aberto, é recomendável:

a) Colocar a garrafa ao abrigo de luz e umidade. b) Aquecer a garrafa e guardá-la aberta na geladeira. c) Verter o vinho para uma garrafa maior e esterilizada. d) Fechar a garrafa, envolvê-la em papel alumínio e guardá-

la na geladeira. e) Transferir o vinho para uma garrafa menor, tampá-la e

guardá-la na geladeira.

313. (ENEM) A maioria dos alimentos contém substâncias orgânicas, que possuem grupos funcionais e/ou ligações duplas, que podem ser alteradas pelo contato com o ar atmosférico, resultando na mudança do sabor, aroma e aspecto do alimento, podendo também produzir substâncias tóxicas ao organismo. Essas alterações são conhecidas rancificação do alimento.

Essas modificações são resultantes de ocorrência de reações de:

a) Oxidação. b) Hidratação. c) Neutralização.

d) Hidrogenação. e) Tautomerização.

314. (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 são 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 do composto 1-fenil-2-metilprop-1-eno:

Quais são os produtos formados nessa reação?

a) Benzaldeído e propanona. b) Propanal e benzaldeído. c) 2-fenil-etanal e metanal. d) Benzeno e propanona. e) Benzaldeído e etanal.

315. (ENEM) O trinitrotolueno (TNT) é um poderoso explosivo obtido a partir da reação de nitração do tolueno, como esquematizado.

A síntese do TNT é um exemplo de reação de: a) Neutralização. b) Desidratação. c) Substituição. d) Eliminação. e) Oxidação. 316. (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. 317. (ENEM) O papel tem na celulose sua matéria-prima, e uma das etapas de sua produção é o branqueamento, que visa remover a lignina da celulose. Diferentes processos de branqueamento usam, por exemplo, cloro (Cl2) hipoclorito de sódio (NaClO) oxigênio (O2) ozônio (O3) ou peróxido de hidrogênio (H2O2). Alguns processos de branqueamento levam à formação de compostos organoclorados. São apresentadas as estruturas de um fragmento da lignina e do tetracloroguaiacol, um dos organoclorados formados no processo de branqueamento.

217

Os reagentes capazes de levar à formação de organoclorados no processo citado são: a) O2 e O3. b) Cl2 e O2. c) H2O2 e Cl2. d) NaClO e O3. e) NaClO e Cl2.

318. (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-1-propeno, ilustrado na figura, o KMnO4 é utilizado para a produção de ácidos carboxílicos.

Os produtos obtidos na oxidação do alceno representado, em solução aquosa de KMnO4 são:

a) Ácido benzoico e ácido etanoico. b) Ácido benzoico e ácido propanoico. c) Ácido etanoico e ácido 2-feniletanoico.

d) Ácido 2-feniletanoico e ácido metanoico. e) Ácido 2-feniletanoico e ácido propanoico.

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

A eficiência do uso do vinagre nesse caso se explica pela: a) Sobreposição de odor, propiciada pelo cheiro

característico do vinagre. b) Solubilidade da piridina, de caráter ácido, na solução

ácida empregada. c) Inibição da proliferação das bactérias presentes, devido

à ação do ácido acético. d) Degradação enzimática da molécula de piridina,

acelerada pela presença de ácido acético. e) Reação de neutralização entre o ácido acético e a

piridina, que resulta em compostos sem mau odor.

320. (ENEM) Há processos industriais que envolvem reações químicas na obtenção de diversos produtos ou bens consumidos pelo homem. Determinadas etapas de obtenção desses produtos empregam catalisadores químicos tradicionais, que têm sido, na medida do possível, substituídos por enzimas. Em processos industriais, uma das vantagens de se substituírem os catalisadores químicos tradicionais por enzimas decorre do fato de estas serem: a) Consumidas durante o processo. b) Compostos orgânicos e biodegradáveis. c) Inespecíficas para os substratos. d) Estáveis em variações de temperatura. e) Substratos nas reações químicas.

218

HABILIDADE 17. Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de linguagem e representação usadas nas ciências físicas, químicas ou biológicas, como texto discursivo, gráficos, tabelas, relações matemáticas ou linguagem simbólica.

HABILIDADE 24. Utilizar códigos e nomenclatura da química para caracterizar materiais, substâncias ou transformações químicas.

HABILIDADE 26. Avaliar implicações sociais, ambientais e/ou econômicas na produção ou no consumo de recursos energéticos ou minerais, identificando transformações químicas ou de energia envolvidas nesses processos.

CONHECIMENTOS ASSOCIADOS: Radioatividade

R A D I O A T I V I D A D E

A radioatividade hoje está empregada de forma positiva em diversas áreas, como agricultura, indústria, medicina e até mesmo na produção de energia. Os benefícios que ela gera para o ser humano são inúmeros. Ana Paula cita a Energia Nuclear como sinônimo de economia de espaço e preservação do meio ambiente. “Com esse tipo de energia é possível se obter muito a partir de pouco e poupar o meio ambiente, já que não há poluição química”. Para ela, a maior

parte dos acidentes radioativos e nucleares está mais ligada à falha humana do que ao material em si, que quando bem administrado não oferece riscos.

A irradiação, por exemplo, é um processo muito comum usado na conservação de frutas e é derivado da radiação, o que não somente aumenta a produção como também garante nossa saúde e a do meio ambiente. “Agora nesse momento estão ocorrendo reações radioativas no nosso organismo. A diferença é que as reações nucleares envolvem muito mais energia”, explica a professora.

Há uso de materiais radioativos também na medicina, pela chamada medicina nuclear. “Muitas pessoas podem nem imaginar, mas já fizeram uso da radioatividade de forma benéfica”, comenta Ana Paula. A química nuclear transformou os diagnósticos médicos e facilitou a descoberta de muitas doenças no organismo humano. O tratamento do câncer também é fruto dela, e garante aos pacientes esperanças de cura através da radioterapia.

O maior problema da administração de material radioativo está no lixo gerado. Ele permanece oferecendo risco durante um longo período. Em alguns casos pode gerar contaminação por mais de 100 mil anos.

O fator decisivo para tornar seguro o uso da energia nuclear é a química, que é usada na preparação do combustível, e também na remoção segura da utilização de resíduos nucleares, entre outros processos. “A maioria dos acidentes com materiais radioativos poderia ser evitada se tudo fosse feito da maneira mais segura e correta possível”, esclarece a pesquisadora.

1. A DESCOBERTA DA RADIOATIVIDADE. O fenômeno da radioatividade foi descoberto pelo

físico francês Henri Becquerel, em 1896. Becquerel realizou diversos estudos e verificou que sais de urânio emitiam radiação semelhante à dos raios-X, impressionando chapas fotográficas.

Henri Becquerel foi um físico francês, famoso por ter descoberto a radioactividade natural em sais de urânio e por ter sido galardoado, juntamente com o casal Pierre e Marie Curie, com o Prêmio Nobel da Física em 1903. Investigou o fenômeno da fosforescência e da fluorescência e estudou os raios-X descobertos por Roentgen. Nestes estudos admite que certas substâncias fluorescentes, como alguns sais de urânio, emitiam raios-X os quais, na verdade, não seriam ondas mas sim feixes de partículas carregadas, aos quais Marie Curie chamaria radioatividade

2. CONCEITO DE RADIOATIVIDADE.

Os núcleos dos átomos são constituídos por prótons e nêutrons. Quanto maior a diferença entre o número de nêutrons e prótons, mais instável, em termos de energia, encontra-se o núcleo. Essa instabilidade manifesta-se através do decaimento radioativo, que vem a ser a desintegração (espontânea ou não) do núcleo através da emissão de energia em forma de radiação eletromagnética (raios gama) ou de partículas: alfa (núcleos de Hélio) e beta (elétrons acelerados).

A radioatividade é o fenômeno pelo qual núcleos instáveis emitem espontaneamente radiações e partículas.

Atenção: A radioatividade é um fenômeno exclusivamente

nuclear.

3. AS EMISSÕES RADIOATIVAS. ]Quando submetemos as emissões radioativas

naturais a um campo elétrico ou magnético, notamos sua subdivisão em três tipos bem distintos. Este fato pode ser constatado no experimento abaixo:

Bloco de

chumbo

Material

radioativo

Feixe de

radiação

Campo

elétrico

Tela

fluorescente

Quando o feixe de radiação, passa entre duas placas fortemente eletrizada, ele se divide em três partes, como pode ser constatado por meio de uma tela fluorescente, colocada em sua trajetória.

A tabela abaixo apresenta as características das radiações alfa, beta e gama.

Aula 11

219

Onda

eletromagnéticaElétron

2 prótons e

2 nêutronsConstituição

Representação

Modelo

GAMABETAALFARadiação

++

+2α4

-1β0

0γ0

Com base na tabela é possível notar que a radiação

alfa é muito semelhante a núcleos de átomos de hélio. A radiação beta por sua vez, se caracteriza por ser elétrons “expulsos” do núcleo em altíssima velocidade. A radiação gama são ondas eletromagnéticas, semelhantes à luz, como consequência não possuem massa nem carga. A tabela abaixo, demonstra a relação entre velocidade, poder de ionização e poder de penetração das três radiações.

Radiação Alfa Beta Gama

Velocidade 15.000 km/s 150.000 km/s 300.000 km/s

Poder de ionização

Elevado Médio Baixo

Poder de penetração

Baixo Médio Elevado

As radiações alfa, como apresentam elevada massa possui baixo poder de penetração, não conseguindo atravessar nem mesmo uma folha de papel, por outro lado as radiações gama como não apresentam massa possuem elevado poder de penetração, podendo atravessar até mesmo espessa barras de chumbo.

Bloco de

chumbo

Material

radioativo

Feixe de

radiação

Folha de

papel

Madeira

5 mm

Chumbo

50 mm

4. EFEITOS FISIOLÓGICOS. Produzem ulcerações nos tecidos e

mutações nas células de nosso organismo, com gravíssimas consequências genéticas. Podem provocar leucemia e do câncer. Em contrapartida, em doses controladas, são usadas em radioterapia para destruir as células dos tecidos cancerosos. Portanto, é fácil entender por que os laboratórios que manipulam materiais radioativos são obrigados a tomarem rígidas medidas de segurança.

5. LEIS DA RADIOATIVIDADE.

1ª Lei ou Lei de Soddy: “Quando um elemento radioativo

emite uma partícula , dá origem a um novo elemento que possui número de massa 4 unidades menor e número atômico 2 unidades menor que o elemento original”.

YX A

Z

A

Z

4

2

4

2

−

−+→

2ª Lei ou Lei de Soddy, Fajans e Russel: “Ao emitir uma

partícula , um elemento químico origina um novo elemento com mesma massa atômica, porém com número atômico acrescido de uma unidade”.

YX A

Z

A

Z 1

0

1 +− +→

Atenção: Admite-se hoje a existência de nêutrons instáveis no núcleo dos átomos radioativos. Estes nêutrons desintegram-se, transformando-se em próton + elétron + neutrino, sendo que apenas o próton permanece no núcleo (aumentando o número atômico), enquanto que o elétron (β) é lançado junto com o neutrino para fora do núcleo.

Material radioativoMaterial radioativo

neutron prótonelétron

neutrino

VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM 321. (UNESP) No que diz respeito aos ciclos de combustíveis nucleares empregados nos reatores, a expressão “fértil” refere-se ao material que produz um nuclídeo físsil após captura de nêutron, sendo que a expressão “físsil” refere-se ao material cuja captura de nêutron é seguida de fissão nuclear. (José Ribeiro da Costa. Curso de introdução ao estudo dos ciclos de combustível, 1972. Adaptado.)

Assim, o nuclídeo Th-232 é considerado fértil, pois produz nuclídeo físsil, pela sequência de reações nucleares:

232 1 233 233

233

Th n Th Pa

Pa nuclídeo físsil

β

β

−

−

+ → → +

→ +

O nuclídeo físsil formado nessa sequência de reações é o:

Dados: Th (Z 90); Pa (Z 91); U (Z 92).= = =

a) 234U.

b) 233Pu.

c) 234Pa.

d) 233U.

e) 234Pu.

322. (G1 - IFSP) Estudando o poder de penetração das emissões radioativas, nota-se que as radiações _____ têm alto poder de penetração, podendo atravessar paredes de concreto. As radiações ______conseguem atravessar tecidos de roupas, papelão, mas não atravessam paredes. Já as radiações ______ têm baixo poder de penetração, conseguindo atravessar objetos muito pouco espessos como folhas de papel.

As lacunas desse texto são preenchidas corretamente, na ordem em que aparecem, com as palavras: a) Alfa, beta e gama. b) Alfa, gama e beta. c) Beta, gama e alfa. d) Beta, alfa e gama. e) Gama, beta e alfa.

Material radioativoMaterial radioativo

220

323. (MACKENZIE) Recentemente, a União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) nomeou dois novos elementos químicos: o fleróvio (F )l e o livermório (Lv). O

livermório foi obtido a partir de uma reação de fusão nuclear do elemento cúrio com o cálcio, de acordo com a equação abaixo.

248 48 29296 20 116Cm Ca Lv 4x+ → +

Por sua vez, o livermório sofre decaimento. Em 47

milissegundos, forma o fleróvio, como mostra a equação de decaimento abaixo.

292 288116 114Lv F y→ +l

Assim, x e y, presentes nas equações acima, representam, respectivamente, a) Pósitrons e o elemento hélio. b) Elétrons e partícula beta.

c) Prótons e radiação gama. d) Deutério e nêutron. e) Nêutrons e partícula alfa. 324. (UPF) No último dia 9 de agosto, o Japão lembrou os 71 anos do bombardeio de Nagasaki. Uma fusão nuclear consiste na união de dois núcleos atômicos, com grande liberação de energia. A seguir, apresentam-se representações de duas equações de fusão nuclear.

2 41 2

2 3 41 1 2

a H He energia

H H He b energia

+ → +

+ → + +

Assinale a alternativa que informa corretamente o que representam a e b, respectivamente:

a) Partícula alfa e nêutron.

b) Núcleo de deutério e nêutron. c) Núcleo de hidrogênio e próton. d) Núcleo de deutério e neutrino. e) Nêutron e fóton. 325. (MACKENZIE) O urânio-238, após uma série de

emissões nucleares de partículas alfa e beta, transforma-se no elemento químico chumbo-206 que não mais se

desintegra, pelo fato de possuir um núcleo estável. Dessa forma, é fornecida a equação global que representa o decaimento radioativo ocorrido.

238 20692 82U Pb α β→ + +

Assim, analisando a equação acima, é correto afirmar-se que foram emitidas:

a) 8 partículas α e 6 partículas .β

b) 7 partículas α e 7 partículas .β

c) 6 partículas α e 8 partículas .β

d) 5 partículas α e 9 partículas .β

e) 4 partículas α e 10 partículas .β

326. (FEEVALE) Um núcleo de um radioisótopo pode emitir partícula ,α que é um núcleo de He Considerando que a

carga elétrica elementar é eq , o número atômico é Z e o

número de massa é A marque a alternativa que apresenta a carga elétrica na partícula .α

a) eZq−

b) eZq+

c) eAq

d) eAq+

e) nula 327. (UNESP) O isótopo radioativo Sr-90 não existe na natureza, sua formação ocorre principalmente em virtude da desintegração do Br-90 resultante do processo de fissão do urânio e do plutônio em reatores nucleares ou em explosões de bombas atômicas. Observe a série radioativa, a partir do Br-90, até a formação do Sr-90:

90 90 90 9035 36 37 38Br Kr Rb Sr→ → →

A análise dos dados exibidos nessa série permite concluir que, nesse processo de desintegração, são emitidas:

a) Partículas alfa. b) Partículas alfa e partículas beta. c) Apenas radiações gama. d) Partículas alfa e nêutrons. e) Partículas beta. 328. (Mackenzie) Os radiofármacos são fármacos radioativos utilizados no diagnóstico ou tratamento de doenças e disfunções do organismo humano. O molibdênio-99 serve para produzir geradores de tecnécio-99, o radiofármaco usado em mais de 80% dos procedimentos adotados na medicina nuclear, cujo papel é fundamental no diagnóstico de doenças associadas ao coração, fígado, rim, cérebro, pulmão, tireoide, estômago e sistema ósseo, entre

outras. Usando seus conhecimentos, a respeito das reações nucleares e dos símbolos dos elementos químicos, a alternativa que melhor representa simplificadamente, a transformação de molibdênio-99 em tecnécio-99 é:

a) 99 9942 43Mo Tc β→ +

b) 99 9942 43Mb Tc α→ +

c) 99 9942 43Mb Te α→ +

d) 99 9942 43Mo Tc α→ +

e) 99 9942 43Mb Te β→ +

329. (IFCE) Um dos campos da química, largamente utilizado pela medicina é a radiatividade, que é usada na

quimioterapia e na radioterapia. Através destes processos, procura-se destruir as células cancerígenas e debelar a doença. Ao se desintegrar, o átomo 86Rn222 consegue emitir

3 partículas do tipo 42α (alfa) e 4 partículas do tipo 0

1β−

(beta). Os números atômicos e de massa do átomo resultante serão, respectivamente,

a) Z = 211 e A = 82. b) Z = 82 e A = 210. c) Z = 82 e A = 211. d) Z = 84 e A = 210. e) Z = 211 e A = 84.

221

330. (UNESP) Em 2011 comemoramos o Ano Internacional da Química (AIQ). Com o tema “Química: nossa vida, nosso futuro”, o AIQ-2011 tem como objetivos aumentar o conhecimento do público sobre a química, despertar o interesse entre os jovens e realçar as contribuições das mulheres para a ciência. Daí a justa homenagem à cientista polonesa Marie Curie (1867-1934), que há 100 anos conquistava o Prêmio Nobel da Química com a descoberta dos elementos polônio e rádio. O polônio resulta do decaimento radiativo do bismuto, quando este núcleo emite uma partícula ;β em seguida, o polônio emite uma partícula

,α resultando em um núcleo de chumbo, como mostra a

reação. 210 Y M

83 X 82Bi Po Pbβ α

⎯⎯→ ⎯⎯→

O número atômico X, o número de massa Y e o

número de massa M, respectivamente, são:

a) 82, 207, 210.

b) 83, 206, 206.

c) 83, 210, 210.

d) 84, 210 ,206.

e) 84, 207, 208.

6. CINÉTICA DAS EMISSÕES (MEIA VIDA).

Logo após a descoberta da radioatividade,

observações demonstraram que se tratava de um fenômeno estatístico. Portanto quando um isótopo radioativo emite partículas alfa e/ou beta transforma-se em um outro elemento químico diferente. Dessa forma, à medida que o tempo passa, a quantidade do isótopo radioativo diminui. Dessa forma é possível para cada isótopo radioativo calcular o seu tempo de meia vida.

Tempo de meia vida (ou período de semidesintegração)

Nos processos radioativos meia-vida ou período de

semidesintegração de um radioisótopo é o tempo necessário para desintegrar a metade da massa deste isótopo, que pode ocorrer em segundos ou em bilhões de anos, dependendo do grau de instabilidade do radioisótopo.

1ª meia vida 2ª meia vida 3ª meia vida

100% 50% 25% 12,5%

Material não radioativoMaterial não radioativo

Material radioativoMaterial radioativoLegenda:

2

mm

4

m

8

m

O tempo de meia-vida é uma característica de cada isótopo radioativo e não depende da temperatura ou da pressão.

Os valores de meia-vida variam desde a fração de segundos a bilhões de anos. Abaixo, representamos a curva de desintegração radioativa ou curva de decaimento radioativo, note que a cada meia vida o número de núcleos radioativos se reduz a metade.

1ª meia vida 2ª meia vida 3ª meia vida

100% 50% 25% 12,5%

Material não radioativoMaterial não radioativo

Material radioativoMaterial radioativoLegenda:

2

mm

4

m

8

m

331. (UEG-GO) De vilão a mocinho! Assim pode ser considerado o fenômeno da radioatividade. As radiações podem causar sérios danos biológicos. Produzem e são causadoras de leucemia e de câncer. Entretanto, em doses

controladas, a radiação utilizada para combater e, em alguns casos, eliminar essas doenças. Considerando-se a cinética das emissões radioativas, se a massa de um isótopo radioativo se reduz, depois de um ano, a 12,5% do valor inicial, e considerando-se que um ano tem exatamente 12 meses, então a meia-vida desse isótopo é: a) 8 meses. b) 6 meses. c) 4 meses. d) 3 meses. e) 2 meses.

332.(UFES) A quantidade necessária de meias-vidas para que uma amostra radioativa perca 96,875% de sua massa inicial de átomos radioativos é: a) 1. b) 2. c) 3. d) 4. e) 5.

333. (UNITAU-SP) O isótopo 15P32 é utilizado para localizar tumores no cérebro e em estudos de formação de ossos e dentes. Uma mesa de laboratório foi contaminada com 100 mg desse isótopo, que possui meia-vida de 14,3 dias. O tempo mínimo, expresso em dias, para que a radioatividade caia a 0,1 % do seu valor original é igual a: a) 86.

b) 114. c) 129. d) 143. e) 157.

334. (FESP-SP) Uma amostra de 64g de uma substância radioativa apresenta um período de semidesintegração de 20 h. O tempo necessário para a amostra ficar reduzida a 2g será: a) 64 h. b) 48 h. c) 36 h. d) 100 h. e) 72 h.

222

335. (UNESP) Um radioisótopo, para ser adequado para fins terapêuticos, deve possuir algumas qualidades, tais como: emitir radiação gama (alto poder de penetração) e meia-vida apropriada. Um dos isótopos usados é o tecnécio-99, que emite este tipo de radiação e apresenta meia-vida de 6 horas. Qual o tempo necessário para diminuir a emissão dessa radiação para 3,125 % da intensidade inicial? a) 12 horas. b) 18 horas. c) 24 horas. d) 30 horas. e) 36 horas.

336. O 38Sr90 (estrôncio 90) é um dos radioisótopos mais perigosos espalhados pelo acidente de Chernobyl. Sua meia-vida é de, aproximadamente, 28 anos. Para que 1g dele se transforme em 125 mg, devem decorrer:

a) 28 anos. b) 42 anos. c) 56 anos. d) 70 anos. e) 84 anos 337. O decaimento radioativo de uma amostra de Sr-90 está representado no gráfico a seguir. Partindo-se de uma amostra de 40,0g, após quantos anos, aproximadamente, restarão apenas 5,0g de Sr-90?

a) 10. b) 50. c) 70. d) 90. e) 120. 338. (ESPCEX (AMAN)) Considere o gráfico de decaimento, abaixo, (Massa X Tempo) de 12g de um isótopo radioativo. Partindo-se de uma amostra de 8,0g deste isótopo, em quanto tempo a massa dessa amostra se reduzirá a 20,0g?

a) 28 anos. b) 56 anos. c) 84 anos. d) 112 anos. e) 124,5 anos.

339. (UNIFESP) O decaimento do tecnécio-99, um isótopo radioativo empregado em diagnóstico médico, está representado no gráfico fornecido a seguir.

Uma amostra típica de tecnécio-99 usada em exames apresenta uma atividade radioativa inicial de 2 × 107 desintegrações por segundo. Usando as informações do gráfico, pode-se prever que essa amostra apresentará uma atividade de 2,5 × 106 desintegrações por segundo após, aproximadamente,

a) 3,5 horas. b) 7 horas. c) 10 horas. d) 18 horas. e) 24 horas.

340. (FUVEST) Mediu-se a radioatividade de uma amostra arqueológica de madeira, verificando-se que o nível de sua radioatividade devida ao carbono-14 era 1/16 do apresentado por uma amostra de madeira recente. Sabendo-se que a meia-vida do isótopo 6C14 é 5,73 x 103 anos, a idade, em anos, dessa amostra é:

a) 3,58 x 102. b) 1,43 x 103. c) 5,73 x 103. d) 2,29 x 104. e) 9,17 x 104.

7. FISSÃO NUCLEAR.

Fissão nuclear é a divisão do núcleo de um átomo em núcleos menores com liberação de grande quantidade de energia.

Aditindo a quebra ou desintegração do átomo de urânio-235:

U235

92

U236

92 Ba140

56

Instável Kr93

36

nêutron

3 nêutrons

kJnKrBaUn 101

0

93

36

140

56

235

92

1

0 109,13 +++→+

A fissão de urânio 235 liberta uma média de 2 neutrons por cada núcleo dividido. Por sua vez, estes neutrons vão rapidamente causar a fissão de mais átomos, que irão libertar mais neutrons e assim sucessivamente, iniciando uma auto-sustentada série de fissões nucleares, à qual que se dá o nome de reacção em cadeia, que resulta na libertação contínua de energia.

223

U235

92

U235

92

U235

92

U235

92

U235

92

U235

92

U235

92

Quando a massa total dos produtos da Fissão nuclear é calculada, verifica-se que é menor do que a massa original do átomo antes da cisão. A teoria da relatividade de Albert Einstein dá a explicação para esta massa perdida: Einstein demonstrou que massa e energia são duas grandezas físicas conectadas por uma relação de equivalência. Desta forma, a massa perdida durante a cisão foi, de fato, convertida em energia. Einstein resumia esta relação de equivalência massa-energia na famosa equação: E = mc2 , onde E é a energia, m a massa e c a velocidade da luz. Uma vez que c é muito grande (300 mil quilômetros por segundo), E será realmente muito grande, mesmo quando se perde apenas uma pequena porção de massa.

8. FUSÃO NUCLEAR.

Fusão nuclear é a união dos núcleos de dois átomos para formar um único núcleo atômico, de peso superior àqueles que lhe deram origem. Nesse processo, é liberada uma enorme quantidade de energia.

1H2 + 1H2 → 1H3 + 1H1 4,0 MeV/átomo ou 9,3 x 107 kcal/mol

1H2 + 1H2 → 1H3 + 1n1 3,3 MeV/átomo ou 7,6 x 107 kcal/mol

1H2 + 1H2 → 1H3 + 1H1 17,3 MeV/átomo ou 3,9 x 107 kcal/mol

Os fenômenos envolvidos na fusão nuclear constituem o fundamento das reações termonucleares que ocorrem no interior das estrelas.

9. APLICAÇÕES DAS REAÇÕES NUCLEARES.

A maior aplicação das reações nucleares é na produção de energia elétrica, pelas usinas nucleares. Com essa finalidade existem no mundo, aproximadamente 500 reatores em atividades. Porém a radioatividade tem quatro

campos de aplicação para fins pacíficos:

Médico - Quando se aproveita sua capacidade de penetração para o tratamento de tumores e diversas doenças dos tecidos em geral.

Industrial - Nas áreas de obtenção de energia nuclear mediante procedimentos de fissão ou ruptura de átomos pesados.

Arqueologia - Certos radioisótopos são úteis para a determinar a idade de rochas e fósseis, é o chamado processo de datação.

Agricultura - É comum inserir isótopos radioativos em fertilizantes, adubos etc., para estudar a absorção desses produtos.

341. (MACKENZIE) No dia 6 de agosto próximo passado, o mundo relembrou o cinquentenário do trágico dia em que Hiroshima foi bombardeada, reverenciando seus mortos. Uma das possíveis reações em cadeia, de fissão nuclear do urânio 235 usado na bomba, é:

92U235 + 0n1 → 56Ba139 + 36Kr94 + X + energia onde X

corresponde a: a) 1H3 b) 3 0n1 c) 2 0n1 d) 2α4 e) 1D2

342. (ESCS–DF) Na medicina nuclear, são utilizados radiofármacos no diagnóstico e tratamento de várias doenças. Alguns radiofármacos utilizam o tecnécio-99m (Tc-99m), que possui propriedades úteis como um marcador nuclídeo emissor-gama e pode ser utilizado em exames do cérebro, do miocárdio, da tireoide, dos pulmões e outros.A utilização de um radioisótopo depende das suas propriedades químicas e biológicas, inclusive do seu tempo de meia-vida. O isótopo Tc (Massa atômica = 99m) possui tempo de meia vida de 6 horas, adequado para que se acumule no órgão que se quer estudar e para que não permaneça muito tempo no organismo.

A massa de Tc, necessária para realizar um determinado exame, corresponde a 500 mg. Considerando que um paciente realizará esse exame 12 horas após o radionuclídeo ser administrado, a quantidade mínima do radiofármaco que o paciente deverá receber é igual a: a) 2g. b) 1g. c) 500 mg. d) 250 mg. e) 125 mg.

343. (CEESU) As estrelas, incluindo o Sol, funcionam à custa de reações nucleares, o que significa que no seu interior,

ocorre transformação de um elemento químico em outro. A divisão do núcleo do átomo que ocorre nas reações nucleares citadas é identificada como... a) Fusão. b) Entalpia. c) Fissão. d) Radioatividade. e) Síntese.

344. (CESGRANRIO-RJ) As usinas nucleares, para a produção de energia elétrica, utilizam como combustível nuclear pastilhas de dióxido de urânio, UO2, que contém

92U235 enriquecido a 3%. O processo pode ser representado pela equação nuclear abaixo:

224

92U235 + 0n1 → 38Sr90 + 54Xe144 + 2 0n1 ∆H = – 2 x 1010 kJ

A afirmativa correta sobre a equação nuclear é: a) A reação é endotérmica. b) O número de elétrons do xenônio é 90. c) O átomo de urânio possui 92 nêutrons. d) O fenômeno é classificado como fissão nuclear. e) O processo emite partículas com carga negativa. 345. (MACKENZIE-SP) Quando a massa de nuvens de gás e poeira de uma nebulosa se adensa, a temperatura aumenta, atingindo milhões de graus Celsius. Então, átomos de hidrogênio se fundem, gerando gás hélio, com liberação de quantidades fantásticas de energia. A fornalha está acesa. Nasce uma estrela. Uma das equações que representa esse fenômeno é:

1H3 + 1H2 → 2He4 + 0n1 + 3,96 x 108 kcal/mol de He A respeito da reação nuclear dada, é correto afirmar que: a) É uma reação de fissão nuclear. b) É uma reação de fusão nuclear. c) É uma reação endotérmica. d) É um fenômeno físico. e) Há liberação de prótons 346. (PUCCAMP) A fusão nuclear é um processo em que dois núcleos se combinam para formar um único núcleo, mais pesado. Um exemplo importante de reações de fusão é o processo de produção de energia no sol, e das bombas termonucleares (bomba de hidrogênio). Podemos dizer que a fusão nuclear é a base de nossas vidas, uma vez que a energia solar, produzida por esse processo, é indispensável para a manutenção da vida na Terra.

Reação de fusão nuclear: 2 3 4H H He n+ → +

Adaptado de: http://portal.if.usp.br

Representam isótopos, na reação de fusão nuclear

apresentada, APENAS:

a) 2H e 4He.

b) 3H e 4He.

c) 2H e n.

d) 2H e 3H.

e) 4He e n.

347. (UNICAMP) Um filme de ficção muito recente destaca o isótopo 2He3, muito abundante na Lua, como uma solução para a produção de energia limpa na Terra. Uma das transformações que esse elemento pode sofrer, e que justificaria seu uso como combustível, está esquematicamente representada na reação abaixo, em que o 2He3 aparece como reagente.

De acordo com esse esquema, pode-se concluir

que essa transformação, que liberaria muita energia, é uma:

a) Fissão nuclear, e, no esquema, as esferas mais escuras representam os nêutrons e as mais claras os prótons.

b) Fusão nuclear, e, no esquema, as esferas mais escuras representam os nêutrons e as mais claras os prótons.

c) Fusão nuclear, e, no esquema, as esferas mais escuras representam os prótons e as mais claras os nêutrons.

d) Fissão nuclear, e, no esquema, as esferas mais escuras são os prótons e as mais claras os nêutrons.

248. (UERN) No dia 26 de março deste ano, completou 60 anos que foi detonada a maior bomba de hidrogênio. O fato ocorreu no arquipélago de Bikini – Estados Unidos, em 1954. A bomba nuclear era centenas de vezes mais poderosa que a que destruiu Hiroshima, no Japão, em 1945. Sobre esse tipo de reação nuclear, é correto afirmar que: a) É do tipo fusão. b) É do tipo fissão. c) Ocorre emissão de raios alfa. d) Ocorre emissão de raios beta.

349. (ENEM PP) O terremoto e o tsunami ocorridos no Japão em 11 de março de 2011 romperam as paredes de isolamento de alguns reatores da usina nuclear de Fukushima, o que ocasionou a liberação de substâncias radioativas. Entre elas está o iodo-131, cuja presença na natureza está limitada por sua meia-vida de oito dias.

O tempo estimado para que esse material se desintegre até atingir 1/16 da sua massa inicial é de:

a) 8 dias. b) 16 dias. c) 24 dias. d) 32 dias. e) 128 dias. 350. (Enem PPL) O elemento radioativo tório (Th) pode

substituir os combustíveis fósseis e baterias. Pequenas quantidades desse elemento seriam suficientes para gerar grande quantidade de energia. A partícula liberada em seu decaimento poderia ser bloqueada utilizando-se uma caixa de aço inoxidável. A equação nuclear para o decaimento do 230

90 Th é: 230 22690 88Th Ra partícula energia→ + +

Considerando a equação de decaimento nuclear, a partícula que fica bloqueada na caixa de aço inoxidável é o(a):

a) Alfa. b) Beta. c) Próton. d) Nêutron. e) Pósitron. 351. (Enem PPL) 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.

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352. (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 apresentou 6.750 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. 353. (Enem PPL) A obtenção de energia por meio da fissão nuclear do 235U é muito superior quando comparada à combustão da gasolina. O calor liberado na fissão do 235U é 8,0 x 1010 J/g e na combustão da gasolina é 5,0 x 104 J/g. A massa de gasolina necessária para obter a mesma energia na fissão de 1,0 kg de 235U é da ordem de: a) 103 g. b) 104 g. c) 105 g. d) 106 g. e) 109 g. 354. (ENEM 2ª APLICAÇÃO) 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:

235 95 139U n Sr Xe 2 n energia+ → + + +

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 microrganismos 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

fissão. e) Emite radiação capaz de provocar danos à saúde dos

seres vivos.

355. (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.

FAPESP. DNA do 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 carbono - 12

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.

356. (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 atômica de urânio. Essa reação é dita “em cadeia” porque na: a) Fissão do 235U ocorre liberação de grande quantidade

de calor, que dá continuidade à reação. b) Fissão de 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.

357. (ENEM) Glicose marcada com nuclídeos de carbono-11 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 11 06 5 1C B e

(pósitron)

→ +

A partir da injeção de glicose marcada com esse nuclídeo, o tempo de aquisição de uma imagem de tomografia é 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.

358. (ENEM PPL) Observe atentamente a charge:

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:

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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.

359. (ENEM) A falta de conhecimento em relação ao que vem a ser um material radioativo e quais os efeitos, consequências e usos da irradiação pode gerar o medo e a tomada de decisões equivocadas, como a apresentada no exemplo a seguir. “Uma companhia aérea negou-se a transportar material

médico por este portar um certificado de esterilização por irradiação”.

Física na Escola, v. 8, n. 2, 2007 (adaptado).

A decisão tomada pela companhia é equivocada, pois, a) O material é incapaz de acumular radiação, não se

tornando radioativo por ter sido irradiado. b) A utilização de uma embalagem é suficiente para

bloquear a radiação emitida pelo material. c) A contaminação radioativa do material não se prolifera

da mesma forma que as infecções por microrganismos. d) O material irradiado emite radiação de intensidade

abaixo daquela que ofereceria risco à saúde. e) O intervalo de tempo após a esterilização é suficiente

para que o material não emita mais radiação. 360. (ENEM) O lixo radioativo ou nuclear é resultado da manipulação de materiais radioativos, utilizados hoje na agricultura, na indústria, na medicina, em pesquisas científicas, na produção de energia etc. Embora a radioatividade se reduza com o tempo, o processo de decaimento radioativo de alguns materiais pode levar milhões de anos.

Por isso, existe a necessidade de se fazer um descarte adequado e controlado de resíduos dessa natureza. A taxa de decaimento radioativo é medida em termos de um tempo característico, chamado meia-vida, que é o tempo necessário para que uma amostra perca metade de sua radioatividade original. O gráfico seguinte representa a taxa de decaimento radioativo do rádio-226, elemento químico pertencente à família dos metais alcalinos terrosos e que foi utilizado durante muito tempo na medicina.

As informações fornecidas mostram que:

a) Quanto maior é a meia-vida de uma substância mais rápido ela se desintegra.

b) Apenas 1/8 de uma amostra de rádio-226 terá decaído ao final de 4.860 anos.

c) Metade da quantidade original de rádio-226, ao final de 3.240 anos, ainda estará por decair.

d) Restará menos de 1% de rádio-226 em qualquer amostra dessa substância após decorridas 3 meias-vidas.

e) A amostra de rádio-226 diminui a sua quantidade pela metade a cada intervalo de 1.620 anos devido à desintegração radioativa.