Avaliação para Seleção de Mestrado em Agroquímica Número ou código do(a) candidato(a): INSTRUÇÕES

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1 Universidade Federal de Viçosa Departamento de Química Programa de Pós-Graduação em Agroquímica Avaliação para Seleção de Mestrado em Agroquímica Número ou código do(a) candidato(a): INSTRUÇÕES 1. A avaliação terá duração de 4,0 (quatro) horas. 2. Informe acima e no rodapé desta e das páginas seguintes o número ou código identificador que lhe foi atribuído. Nenhuma outra forma de identificação é permitida. 2. Confira se seu caderno de questões contém 14 (catorze) folhas, com numeração de páginas apenas na frente, incluindo esta capa, e 8 (oito) questões distintas. Observe que algumas questões abrangem mais de uma folha. 3. Só serão consideradas as resoluções e respostas apresentadas em caneta azul ou preta. Resoluções ou respostas em lápis comum não serão consideradas na correção. 4. Mostre a sequência de cálculos necessários, quando for o caso. É permitido o uso de calculadora científica. 5. Utilize os espaços indicados em cada questão para suas respostas apenas na frente de cada folha. 6. O verso de cada folha desta avaliação poderá ser usado como rascunho, mas qualquer informação apresentada não será considerada na correção e nota final. 7. Há formulário, fatores de conversão e tabela periódica ao final da avaliação para consulta. Nenhum outro material poderá ser consultado. Número ou Código do(a) Candidato(a): 1/14

2 Questão 1 Considere que 2,5 mol de um gás ideal (cuja capacidade calorífica a volume constante, C v, é igual a 2,5 R, onde R é a constante universal dos gases) efetua o percurso circular mostrado no diagrama pressão (P) versus volume (V) abaixo. P / atm 6 A 2 B V / L (a) Quais as temperaturas nos estados correspondentes aos pontos A e B indicados no diagrama? (b) Quais as variações de energia interna, entalpia e entropia quando um ciclo completo é realizado a partir do ponto A? Justifique suas respostas. Número ou Código do(a) Candidato(a): 2/14

3 Questão 1 Continuação: (c) Considere-se a energia na forma de trabalho (W). Na execução de um ciclo, no sentido horário indicado no diagrama acima, deve ocorrer absorção de energia pelo sistema das vizinhanças, liberação de energia para as vizinhanças, ou não há nenhuma energia trocada entre sistema e vizinhanças? Caso haja energia envolvida, qual seu valor total observado na execução de um ciclo completo? Número ou Código do(a) Candidato(a): 3/14

4 Questão 2 Dados de pressão parcial de vapor para dois componentes A e B (P A e P B ), que formam uma solução binária líquida qualquer, podem ser apresentados em um diagrama de pressão (P) em função da fração molar do componente A (X A ), sob temperatura constante. Com base nisso, responda as seguintes questões: (a) Considere-se que um certo composto A é mais volátil que um composto B. Numa certa temperatura, se tomarmos cada composto puro separadamente, quem tem maior pressão de vapor? Explique. (b) Benzeno (C 6 H 6 ) e tolueno (C 6 H 5 CH 3 ) formam soluções aproximadamente ideais. As pressões de vapor do benzeno e tolueno a 20 ºC, são respectivamente, iguais a 74,7 torr e 22,3 torr. Em um sistema fechado a a 20 ºC, pode-se estabelecer um equilíbrio entre uma solução líquida e seu vapor. Qual a pressão de vapor de equilíbrio acima de uma solução líquida a 20 ºC, que contém 100 g benzeno e 100 g tolueno, e quais as frações molares de cada componente na fase vapor que está em equilíbrio com esta solução líquida? Número ou Código do(a) Candidato(a): 4/14

5 Questão 3 Veja a tabela abaixo, que representa o terceiro período da Tabela Periódica. Observe atentamente as primeiras energias de ionização de cada elemento em elétron-volts (ev). Na Z = 11 EI = 5,14 Mg Z = 12 EI = 7,65 Al Z = 13 EI = 6,00 Si Z = 14 EI = 8,15 P Z = 15 EI = 10,49 S Z = 16 EI = 10,36 Cl Z = 17 EI = 12,97 Ar Z = 18 EI = 15,76 (a) Como varia a energia de ionização neste período? Explique esta tendência. (b) Caso haja alguma(s) exceção(ões), identifique-a(s) e explique-a(s). Número ou Código do(a) Candidato(a): 5/14

6 Questão 4 Foram medidos os momentos magnéticos dos complexos [Mn(H 2 O) 6 ] 2+ e [Mn(CN) 6 ] 4-. Ambos são paramagnéticos, mas o segundo complexo tem um momento magnético menor. (a) Faça os diagramas da Teoria do Campo Cristalino (TCC) para os dois complexos octaédricos de modo a explicar a diferença de momento magnético entre eles. (b) Qual é o ligante de campo mais forte: CN ou H 2 O? Explique. (c) Qual o nome do composto {[Mn(H 2 O) 6 ]} 2 [Mn(CN) 6 ]? Número ou Código do(a) Candidato(a): 6/14

7 Questão 5 Espectroscopia molecular e atômica (a) Alguns tipos de transições eletrônicas que ocorrem na espectroscopia molecular são esquematizados no diagrama abaixo. Anote nos quadros, ao lado dos intervalos de comprimento de onda, quais as transições correspondem a cada intervalo. (b) Justifique sua resposta apresentada no item (a). Número ou Código do(a) Candidato(a): 7/14

8 Questão 5 Continuação (c) Dados os espectros abaixo: Porque o espectro de absorção molecular é uma banda larga e o de absorção atômica é composto de raias finas? (d) A absortividade molar de soluções aquosas de fenol a 211 nm é 6,17 x 10 3 (L.cm -1.mol -1 ). Calcular a faixa permitida de concentração de fenol que pode ser usada na obtenção da curva padrão, se a transmitância deve ser menor do que 95 % e maior do que 10 %, quando as medidas forem feitas usando cubetas de 1,00 cm de caminho ótico. Número ou Código do(a) Candidato(a): 8/14

9 Questão 6 Volumetria de precipitação O método de Volhard foi descrito pela primeira vez em 1874 pelo químico alemão Jacob Volhard. Neste método uma quantidade conhecida de íons Ag + é adicionada para reagir com o analito e o excesso de Ag + é titulado com solução de SCN, em meio ácido, tendo como indicador o íon Fe 3+. A solução se torna vermelha com um leve excesso do íon SCN, pela formação do íon complexo FeSCN 2+, indicando o ponto final. Uma amostra de 5,00 ml de xarope para gripe foi tratada com carvão ativo para remover o corante. A amostra tratada foi adicionada em um erlenmeyer. Foram acrescentados no erlenmeyer 10,00 ml de solução de AgNO 3 0,0500 mol L 1, 2,5 ml de HNO 3 6 mol L 1 e 1,0 ml de solução de sulfato férrico amoniacal 10 % m/v. O excesso de Ag + foi titulado com solução de KSCN 0,02 mol L 1, gastando um volume de 10,00 ml. (a) No final da titulação temos as espécies químicas AgI (s), AgSCN (s), Ag +, SCN, I, Fe 3+ e FeSCN 2+ participando de equilíbrios simultâneos. Escreva as equações químicas de todos os equilíbrios acoplados (simultâneos). (b) Por que é necessária a adição de HNO 3 6 mol L 1 antes da titulação do Ag + em excesso? Número ou Código do(a) Candidato(a): 9/14

10 (c) Calcule o teor de KI no xarope em g L 1. Questão 6 Continuação (d) O carbonato de prata é um sal pouco solúvel em água (Kps = 8,13 x ), portanto pode ser determinado pelo método de Volhard com uma pequena modificação. Descreva o procedimento para determinar o teor de íons CO 3 2- pelo método de Volhard. Lembre que Ag 2 CO 3 é solúvel em ácidos. Número ou Código do(a) Candidato(a): 10/14

11 Questão 7 Considere a estrutura do hormônio juvenil, substância que controla a metamorfose de larvas de insetos, para responder as questões abaixo. (a) Identifique na estrutura do hormônio juvenil as configurações (E ou Z) de suas ligações duplas. (b) Determine as configurações absolutas (R ou S) de todos os centros assimétricos presentes na estrutura acima. (c) Determine o número total de átomos de carbono com hibridação sp 3, sp 2 e sp presentes na estrutura do hormônio juvenil. sp 3 : sp 2 : sp: (d) Considerando apenas os centros assimétricos, represente abaixo as estruturas de todos os estereoisômeros do hormônio juvenil. Indique com um asterisco (*) aquele que corresponde ao enantiômero da estrutura dada acima. Número ou Código do(a) Candidato(a): 11/14

12 Questão 7 Continuação (e) Represente as estruturas de todos os estereoisômeros que podem ser formados durante a reação de hidrogenação catalítica [H 2 (g)/pd-c em MeOH] do hormônio juvenil. Número ou Código do(a) Candidato(a): 12/14

13 Questão 8 Imagine que você recebeu uma mistura de ácido benzoico, fenol, anilina e naftaleno para realizar a separação. Considerando as propriedades ácido-base dos compostos e a técnica de extração líquidolíquido, proponha um fluxograma mostrando como cada um destes compostos poderia ser separado e recuperado a partir da mistura. Considere o uso dos seguintes solventes e soluções extratoras: água destilada; éter dietílico; HCl (aq) 10 % (v/v); NaOH (aq) 10 % (m/v); NaHCO 3 10 % (m/v); HCl (conc); NaOH (2 mol L 1 ). Número ou Código do(a) Candidato(a): 13/14

14 Dados Adicionais e Formulário de Apoio T(K) = t(ºc) + 273,15 R = 8,314 J K -1 mol -1 = 0,082 atm L K -1 mol -1 1 atm = Pa = N m -2 = 760 mmhg = 760 torr 1 bar = 10 5 Pa = 0,9869 atm = 750,062 torr ; 1 cal = 4,1868 J = 4,1868 N m 1 L = 1 dm 3 = 1000 cm 3 = 10-3 m 3 1 N = 1 kg m s -2 1 Pa = 1 N m -2 = 1 kg m -1 s -2 = 1 J m -3 P V = n R T H = U + P V G = H TS dw = P dv U = Q + W ΔG = ΔH T ΔS F = C P + 2 CP CV Para gases ideais: CP CV = R CP = CV = n n Área de um círculo = π R 2 dq rev ds = dq P = C p dt dq V = C V dt T G P T = V G T P = S dp dt = S V Q P = H = n H = n C P Τ Q V = U = n U = n C V Τ Número ou Código do(a) Candidato(a): 14/14