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1 QUÍMICA PRÉ-VESTIBULAR LIVRO DO PROFESSOR

2 IESDE Brasil S.A. É proibida a reprodução, mesmo parcial, por qualquer processo, sem autorização por escrito dos autores e do detentor dos direitos autorais. I229 IESDE Brasil S.A. / Pré-vestibular / IESDE Brasil S.A. Curitiba : IESDE Brasil S.A., [Livro do Professor] 832 p. ISBN: Pré-vestibular. 2. Educação. 3. Estudo e Ensino. I. Título. CDD Disciplinas Língua Portuguesa Literatura Matemática Física Química Biologia História Geografia Produção Autores Francis Madeira da S. Sales Márcio F. Santiago Calixto Rita de Fátima Bezerra Fábio D Ávila Danton Pedro dos Santos Feres Fares Haroldo Costa Silva Filho Jayme Andrade Neto Renato Caldas Madeira Rodrigo Piracicaba Costa Cleber Ribeiro Marco Antonio Noronha Vitor M. Saquette Edson Costa P. da Cruz Fernanda Barbosa Fernando Pimentel Hélio Apostolo Rogério Fernandes Jefferson dos Santos da Silva Marcelo Piccinini Rafael F. de Menezes Rogério de Sousa Gonçalves Vanessa Silva Duarte A. R. Vieira Enilson F. Venâncio Felipe Silveira de Souza Fernando Mousquer Projeto e Desenvolvimento Pedagógico

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5 Propriedades coligativas Quando observamos uma fruta sem casca, pera ou maçã, por exemplo, que contém uma certa quantidade de açúcar e colocamos essa fruta em contato com uma solução concentrada de açúcar (caldo), ocorre um movimento espontâneo de água e açúcar nos dois meios em uma tentativa de igualar as concentrações. Com isso, observa-se que a fruta, ao perder água, adquire uma consistência mais firme e, incorporando açúcar, passa a ter um sabor mais doce, eis uma boa ideia sobre a aplicação das propriedades coligativas. O efeito coligativo Sabe-se que o número de partículas de soluto dissolvido em um solvente (independente da natureza do soluto) atribui à solução formada uma série de propriedades chamadas coligativas. Quando fazemos o estudo das coligativas, comparamos o comportamento da solução em certas condições com o comportamento do respectivo solvente nas mesmas condições. As propriedades coligativas não dependem na natureza do soluto, mas apenas do número de partículas do soluto adicionados do solvente. O efeito coligativo será o mesmo se o número de partículas adicionadas em determinado volume de solvente for o mesmo. soluções moleculares soluções São as que possuem apenas moléculas como partículas dispersas. Neste caso, o número de partículas de soluto existentes na solução é igual ao número de moléculas que foram dissolvidas no solvente. soluções iônicas São as que possuem íons como partículas dispersas (não tem que contar só íons), podendo também apresentar moléculas não-ionizadas. Portanto, o número de partículas de soluto existentes na solução depende: do número de íons presentes; do grau de dissociação ou ionização ( ) do composto. a) 1 mol de partículas (íons, átomos, moléculas) 6, partículas. b) 1 massa molar equivale à massa de 1 mol de moléculas. c) o efeito coligativo das soluções iônicas é sempre maior que o das soluções moleculares, pois o número de partículas nas soluções iônicas é maior. Fator de Van t Hoff Em torno de 1880, Van t Hoff percebeu, em função dos seus experimentos, que o número de partículas de uma solução podia ser previsto por meio de cálculos. O número de partículas em solução (ps) é igual ao número de partículas dissolvidas (pd) vezes o fator de correção de Van t Hoff (i) Fator de correção (i) α = grau de ionização ou dissociação q = n. total de íons liberados Se um composto libera um número total de íons igual a q, na ionização total de uma partícula, quando n partículas forem ionizadas, temos: ps = pd. i i = 1 + α. (q 1) i = ps / pd n. q = α. pd. q 1

6 2 Tonoscopia A tonoscopia estuda o abaixamento da pressão máxima de vapor de um solvente, causado pela adição de um soluto não-volátil. A qualquer temperatura, as moléculas de água na fase líquida movimentam-se e colidem entre si, efetuando constantemente trocas de energia. De vez em quando, uma molécula de água localizada na superfície adquire energia suficiente para romper as ligações intermoleculares feitas com outras moléculas, escapando para fora da massa líquida. A evaporação é uma sucessão de eventos como esse. Em teoria, qualquer substância, sólida ou líquida, em temperatura diferente de zero K, possui uma pressão de vapor que lhe é característica e que aumenta com o aumento da temperatura. Substâncias que à temperatura ambiente têm pressão de vapor muito reduzida são consideradas não-voláteis. Considerando um recipiente fechado, em que coexistem em equilíbrio as fases líquida e de vapor de determinada substância ou solução, podemos dizer que a pressão máxima de vapor é a maior pressão que os vapores de um líquido exercem em determinada temperatura. Pressão máxima de vapor Quando a pressão máxima de vapor se iguala à pressão externa local, o líquido entra em ebulição, por esta razão, em geral, em função da altitude, quando a pressão atmosférica diminui, devido ao aumento da altitude, o ponto de ebulição das substâncias diminui, o que traz uma série de consequências, entre elas a maior dificuldade de cozinhar alimentos ou fazer chá. Sabemos também que a pressão do vapor do solvente na solução é sempre menor que a do respectivo solvente puro. Por exemplo, a tabela a seguir mostra como o aumento progressivo do número de partículas de sacarose dissolvidas numa mesma quantidade de água vai diminuindo progressivamente a pressão de vapor desse solvente. Composição da solução quantidade de matéria (n) de sacarose/kg de água Pressão de vapor em mmhg H 2 O solução H 2 O pura 1, ,7 760,0 5, ,3 760,0 1, ,6 760,0 2, ,3 760,0 5, ,2 760,0 8, ,2 760,0 Se desenharmos em um mesmo gráfico da pressão em mmhg, em função da temperatura em C, as curvas da pressão máxima de vapor de um solvente puro e da pressão máxima de vapor do solvente na solução, iremos observar que os traçados dessas duas curvas seguem bem próximos um do outro. Pode-se dizer que as curvas do solvente puro e da solução ideal são equidistantes (quase paralelas). A distância entre as curvas depende apenas do número de partículas do soluto: quanto menor for o número de partículas do soluto, mais próximas as curvas se situarão. Observe, a seguir, o gráfico das curvas da pressão máxima de vapor da água pura e da solução aquosa de sacarose. Pressão/mmHg p (solução) p 2 p p 2 (solvente puro) p = p 2 - p Temperatura/ C Leis da tonoscopia Lei de Raoult Em uma solução ideal, o abaixamento da pressão máxima de vapor (Dp) em relação à pressão máxima de vapor do solvente puro (p 2 ) é igual à fração em quantidade de matéria do soluto (x 1 )

7 Lei de Babo O abaixamento relativo da pressão de vapor não varia com a temperatura. p = abaixamento absoluto da pressão máxima de vapor. de vapor. = abaixamento relativo da pressão máxima Ebulioscopia Sabemos que a temperatura é uma medida da agitação térmica das partículas que constituem a substância; assim sendo, quanto maior a temperatura, maior a agitação das moléculas e maior a pressão de vapor da substância na fase líquida. Quando se comparam substâncias diferentes, existem outros fatores a se considerar em relação às diferenças de pontos de ebulição, como, por exemplo, as forças intermoleculares, a polaridade etc. Podemos dizer também que, entre substâncias que estabelecem o mesmo tipo de interação intermolecular, terá o maior ponto de ebulição aquela que possui a maior massa molar. não-volátil é sempre maior que o ponto de ebulição do solvente puro (sob mesma pressão). A tabela a seguir mostra como o aumento progressivo do número de partículas de sacarose dissolvidas em certa massa de água, ao mesmo tempo que faz diminuir a pressão de vapor na solução, faz aumentar o ponto de ebulição. Composição da solução: quantidade de matéria de sacarose, C 12, por kg de água, H 2 O Pressão de vapor em mmhg a 100 C Água pura Pressão de vapor em mmhg a 100 C Água na solução Temperatura de ebulição em C a 760mmHg Água pura Temperatura de ebulição em C a 760 mmhg Água na solução 1, ,0 759, ,01 5, ,0 759, ,03 1, ,0 758, ,05 2, ,0 757, ,10 5, ,0 753, ,26 8, ,0 749, ,42 Observe que, à medida que o solvente vai evaporando, a concentração da solução vai aumentando; por isso, considera-se ponto de ebulição da água na solução a temperatura em que a ebulição tem início. Se fizermos um gráfico da pressão de vapor em função da temperatura no qual estejam assinaladas as curvas da pressão de vapor de um solvente puro e de uma solução ideal desse solvente, iremos observar a variação que ocorre no ponto de ebulição, e. Pressão/mmHg Se observarmos substâncias de massa molar próxima, porém com interações distintas, o ponto de ebulição será maior, quanto mais intenso for a ligação intermolecular: pontes de hidrogênio > dipolo permanente > forças de Van der Waals. P e = t - t 2 e p 2 p t 2 t Temperatura/ C A ebulioscopia estuda o aumento do ponto de ebulição do solvente, ocasionado pela adição de um soluto não-volátil. Temos que a temperatura em que se inicia a ebulição do solvente em uma solução de soluto Leis da ebulioscopia Está fundamentada na Lei de Raoult já que a diferença entre o ponto de ebulição do solvente numa solução t e o ponto de ebulição de solvente 3

8 puro t 2 corresponde à elevação ebulioscópica ( e p ), e é diretamente proporcional à concentração molal dessa solução. e = K e. w ou t. t 2 = K e. w onde w = molalidade w = m 1 M 1. m 2 (kg) Crioscopia A crioscopia está relacionada ao ponto de solidificação das substâncias. Para que haja a solidificação, as moléculas perdem energia e a temperatura diminui. Logo, quanto menor a temperatura, menor será a agitação molecular e, com isso, menor será a pressão de vapor da substância. Entre as substâncias que estabelecem o mesmo tipo de interação entre as moléculas, terá o ponto de solidificação mais baixa aquela que possuir a menor massa molar e isso irá requerer uma perda de energia maior. O ponto de solidificação será mais baixo, quanto mais fraco for a ligação intermolecular estabelecida. A crioscopia estuda justamente o abaixamento do ponto de solidificação do solvente causado pela adição de um soluto não-volátil. Por esse motivo, considera-se o ponto de solidificação de uma solução como a temperatura em que a solidificação teve início. Fazendo-se um gráfico da pressão em função da temperatura, em que estejam assinaladas às curvas da pressão de vapor de um solvente puro nas fases sólida e líquida e de uma solução ideal desse solvente, podemos observar o abaixamento, c= 2, que ocorre no ponto de solidificação da solução,, em relação ao do solvente, 2. Pressão/mmHg solvente puro (sólido) c = θ 2 - θ θ 2 Lei do crioscópio θ solvente puro (líquido) p 2 p solvente na solução ideal Temperatura/ C 4 Pressão de vapor e a solidificação Para que um líquido puro passe da fase líquida para a fase sólida, isto é, para que atinja o ponto de solidificação, é necessário que as pressões de vapor da fase líquida e da fase sólida se tornem iguais. No ponto de solidificação pressão máxima de vapor na fase líquida = pressão máxima de vapor na fase sólida. Considere um sistema contendo um líquido puro durante o ponto de solidificação, que ocorre para esse líquido a uma temperatura de x C. A adição de um soluto ao sistema, formando uma solução ideal, baixa a pressão de vapor da fase líquida e interrompe a solidificação. Para que a solução volte a se solidificar, é necessário resfriá-la para baixar a pressão de vapor da fase sólida tornando-a novamente igual à da fase líquida, o que irá ocorrer a uma temperatura inferior a x C. Quando uma solução entra em solidificação, o solvente começa a se solidificar primeiro, tornando a solução cada vez mais concentrada (lembre-se, por exemplo, de que o gelo formado a partir da água do mar não é salgado); isso faz com que o ponto de solidificação diminua progressivamente. Fundamenta-se na Lei de Raoult. A diferença entre o ponto de solidificação do solvente puro e a temperatura de início de solidificação do solvente em uma solução ideal (AC => abaixamento criscópico) é diretamente proporcional à concentração molal da solução. c= K c. w ou 2 = K c. w Diagrama de fases e grau de liberdade Se, para uma determinada substância, esquematizarmos em um mesmo gráfico as curvas da variação de temperatura de ebulição e de temperatura de solidificação, em função da pressão de vapor, o ponto onde essas duas curvas coincidem é denominado ponto triplo da substância e representa o equilíbrio: fase sólida fase líquida fase vapor A curva que mostra as variações da temperatura da substância em pressões abaixo do ponto triplo é denominada curva de sublimação. IESDE Brasil S.A.

9 Para a água, por exemplo, o ponto triplo ocorre na pressão de 4,579mmHg e na temperatura de 0,0098 C. O diagrama de gases da água é representado, então, como no gráfico a seguir. Sistema 3: água no ponto triplo, F = 3. Existe apenas uma temperatura e uma pressão que corresponde ao ponto triplo. Calculando o valor de L, temos: L = 0. Sistema nulivariante. P(mmHg) 760 Fase sólida 4,579 sublimação 0 solidificação Fase líquida ebulição Fase vapor 0, t( C) Nos pontos que formam a curva de ebulição, coexistem as fases líquida e vapor. Nos pontos que formam a curva de solidificação, coexistem as fases sólida e líquida. Nos pontos que formam a curva de sublimação, coexistem as fases sólida e vapor. As variáveis como pressão, temperatura, concentração, que (conforme cada caso) precisam ser definidas para descrever perfeitamente um sistema em equilíbrio de fases, são denominadas componentes independentes (C) do sistema. O valor de qualquer outra variável é fixado em função desses componentes independentes. O número de fatores que devem ser especificados para descrever completamente um sistema e que podem ser variados sem alterar o número de fases (F) denomina-se grau de liberdade (L) ou variância e é calculado pela equação de Gibbs: L = C + 2 F. O grau de liberdade (L) de um sistema é o número de condições que podem ser modificadas livremente sem o desaparecimento ou a formação de uma fase. Considere, por exemplo, um sistema formado pela substância água, que pode ser definido pelas variáveis pressão e temperatura, com número de componentes independentes C = 1. Sistema 1: água numa única fase, F = 1. Para cada temperatura da água em determinada fase, há vários valores possíveis de pressão e vice-versa. Calculando o valor de L, temos: L = 2. Sistema bivariante. Sistema 2: água mudando de fase, F = 2. Para cada temperatura da água mudando de fase existe um único valor possível de pressão e vice-versa. Calculando o valor de L, temos: L = 1. Sistema univariante. Osmoscopia A osmose é um dos fenômenos responsáveis pela ascensão da seiva nas plantas. Vemos que a solução existente no interior da raiz é mais concentrada do que na terra ao seu redor, por isso ocorre a passagem de líquidos da terra para o interior da planta. Se pensamos sempre em atingir um equilíbrio, podemos observar que, se duas soluções de mesmo solvente, porém com concentrações distintas, forem separadas por uma membrana semipermeável, espontaneamente o solvente irá passar da mais diluída para a mais concentrada, para que possamos igualar as concentrações. A osmoscopia estuda a passagem espontânea de solvente de uma solução mais diluída para uma mais concentrada através de membranas semipermeáveis. Conceitos fundamentais Difusão trata-se do movimento espontâneo das partículas de uma substância ao se espalharem uniformemente em meio a partículas de uma outra substância, ou mesmo ao atravessarem uma parede porosa. Membranas semipermeáveis são membranas que possuem uma ação seletiva quanto ao tipo de substância que pode atravessá-las, exemplo mais comum é a membrana celular. Osmose palavra que vem do grego e significa impulso, é o nome que se dá à passagem de solvente através da membrana. Osmose É comum que ocorra no sentido: solvente solução; solução menos concentrada solução mais concentrada. Isso se explica em função da maior pressão de vapor de solvente puro ou de solvente na solução menos concentrada. Quando se quer impedir a osmose, é preciso exercer sobre um sistema uma pressão no sentido inverso ao da osmose, a qual denominamos pressão osmótica. 5

10 6 Como as soluções ideais tem um comportamento semelhante ao dos gases ideais, podemos calcular essa pressão osmótica pela equação de Clapeyton. Assim, se considerarmos duas soluções, a solução A mais concentrada e a solução B mais diluída, ocorrerá passagem de solvente da solução B para a solução A. A medida da pressão osmótica a pressão que é preciso exercer sobre a solução A para impedir que a osmose ocorra espontaneamente (de B para A) é diretamente proporcional à concentração da solução A. Observe pela equação de Van t Hoff que, sendo R uma constante e T a temperatura absoluta (em kelvin) da experiência (também constante), a pressão osmótica, passa a depender apenas da concentração em qualidade de matéria M. Quanto maior for a concentração em quantidade de matéria M da solução, maior será sua pressão osmótica e vice-versa. = M. R. T ou = M. R. T Lembre-se também de que, em se tratando de soluções iônicas, a expressão da pressão osmótica deve ser corrigida pelo fator i de Van t Hoff. Assim, para soluções de eletrólitos, calculamos a pressão osmótica pela expressão:. V = n. R. T. i ou = M. R. T. i É importante, ainda, sabermos que as soluções podem ser classificadas quanto às suas pressões osmóticas da seguinte maneira: sejam duas soluções A e B, de pressões osmóticas respectivamente A e B à mesma temperatura. A solução A é hipertônica em relação à solução B quando: A B A solução A é hipotônica em relação à solução B quando: A B A solução A é isotônica ou isosmótica em relação à solução B quando: A = B 1. `` Considere 4 frascos de 2 litros de capacidade, numerados de I a IV, aos quais foram acrescentados simultaneamente 800mL de um líquido (como é descrito a seguir). Imediatamente após a adição do líquido, cada frasco é hermeticamente fechado e mantido em repouso por 4 semanas, sob a mesma temperatura. I. Água. II. Solução aquosa 0,1 mol/l de sacarose, C H O (aq) III. Solução aquosa 0,1 mol/l de nitrato de potássio, de nitrato de potássio, KNO 3(aq) % = 100%. IV. Solução aquosa 0,1 mol/l de fosfato de sódio, Na 3 PO 4(aq) % = 100%. a) Calcule o número de partículas de soluto em cada frasco e explique o que se pode esperar do nível de cada líquido no frasco após o tempo de repouso. b) Qual apresenta maior pressão de vapor? Justifique. c) Qual apresenta maior temperatura de ebulição? Justifique. d) Qual apresenta maior temperatura de congelamen- to? Justifique. Solução: a) Frasco I: água pura (zero partícula de soluto). Frasco II: 1 C 12 (s) 1 C 12 (aq) 0,1 mol de C 12 (s) 0,1 mol de C 12 (aq) 0,1 mol de C 12 (s) mL de C 12 (aq) x mL de C 12 (s) 0,1 = x = x , x = 0,08 mol ou 0,08. 6, x = 4, ou 4, partículas 1- Frasco III: 1 KNO 3(s) 1 K 1+ (aq) + 1 NO 3 (aq) 0,1 mol 0,1 mol + 0,1 mol 0,2 mol de partículas mL de solução y mL de solução 0,2 y = x = 800.0, y = 0,16 mol ou 0,16. 6, y = 9, partículas Frasco IV: 1 Na 5 PO 4(s) 3 Na PO 3- (aq) 4 (aq)

11 2. 0,1 mol 0,3 mol + 0,1 mol 0,4 mol de partículas mL de solução z mL de solução 0,4 z = x = 800.0, z = 0,32 mol ou 0,32. 6, z = 1, ou 1, partícula A pressão de vapor do solvente diminui com o aumento de partículas dissolvidas; assim: ph 2 O > pc 12 (aq) > pkno 3(aq) > pna 3 PO 4(aq) A solução que apresenta maior pressão de vapor evapora mais rapidamente; portanto, o nível de líquido nos frascos em ordem crescente será: frasco I < frasco II < frasco III < frasco IV b) O frasco I, que contém água pura. c) A maior temperatura de ebulição corresponde ao sistema com menor pressão de vapor: o frasco IV. d) A maior temperatura de congelamento corresponde ao sistema que contém água pura (frasco I). Em todos os demais há soluto dissolvido na água. Esse soluto diminui a temperatura de congelamento (efeito crioscópico). O hélio (He) é a única substância que não possui um ponto triplo, isto é, que não existe nenhuma condição de temperatura e pressão na qual coexistam as fases sólida, líquida e vapor, conforme mostra o diagrama de fases esquematizado a seguir. P/atm 50 `` 3. podemos concluir que, para solidificá-lo, ainda que a temperaturas tão baixas quanto 1,0K, a pressão mínima exigida é de 26 atmosferas. O hélio também apresenta anomalias quanto à sua densidade na fase líquida, ou seja, ela é bem menor do que se poderia esperar por sua massa e por seu raio atômico, atingindo um valor máximo na temperatura de 2,18K, na região onde convencionou-se chamar a fase líquida de hélio I. Na região onde a fase líquida é denominada hélio II, devido à baixa densidade e à elevada tensão superficial do hélio, ocorre o fenômeno da superfluidez, ou seja, ao ser colocado em um recipiente aberto, o hélio líquido forma um menisco, que se estende ao longo das paredes internas e desce pelas externas até abandonar completamente o recipiente. Em relação ao diagrama de fases do hélio, indique: a) A temperatura e a pressão a partir das quais coe- xistem as fases gasosa e líquida do hélio. b) A temperatura e a pressão a partir das quais coexistem as fases sólida e líquida do hélio (hélio II). Solução: a) 0,1atm/2,18K. b) 30atm/1,8K. (Vunesp) No gráfico a seguir, as curvas I, II, III e IV correspondem à variação de pressão de vapor em função da temperatura de dois líquidos puros e das respectivas soluções de mesma concentração de um mesmo sal nesses dois líquidos. O ponto de ebulição de um dos líquidos é 90 C. Pressão de vapor/mmhg sólido líquido (hélio II, superfluidez) líquido (hélio I, 10 0,1 densidade máxima) gás 0 2,18 1,0 1,8 2,6 3,4 4,2 5,0 6,0 T/K Se hélio sólido e hélio gasoso são postos em contato, uma das fases desaparece e permanece apenas a outra. Ou o sólido funde, restando apenas hélio líquido e gasoso, ou, então, o gás condensa, resultando em hélio sólido e líquido. Outra característica peculiar do hélio é não se solidificar a nenhuma temperatura quando submetido à pressão correspondente à sua pressão de vapor. Pelo diagrama, III III IV Temperatura/ C Utilizando os números das curvas respectivas: a) indicar quais curvas correspondem aos líquidos puros. Indicar, entre os dois, qual é o líquido mais volátil e justificar. b) indicar quais curvas correspondem às soluções. Justificar. 7

12 8 `` Solução: a) A curva I corresponde a um líquido puro e a curva II corresponde à solução ideal desse líquido, que teve um aumento na temperatura de ebulição provocado pela adição de um soluto. A mesma situação se verifica na curva III, que corresponde a um líquido puro, enquanto a curva IV corresponde a uma solução ideal desse líquido, que teve sua temperatura de ebulição aumentada devido à adição de um soluto. Entre os líquidos I e III, o líquido I é o mais volátil porque, sob uma mesma pressão, o líquido I entra em ebulição antes do líquido III. b) As curvas II e IV, conforme justificado no item an- terior. 4. No desenho animado O Natal de Charlie Brown, as crianças brincam na neve e um dos personagens é desafiado a colocar a língua em um poste coberto de gelo. Quando a criança atende ao desafio, sua língua gruda no gelo e o personagem fica preso ao poste. Trata-se de um fenômeno real e de uma brincadeira comum entre as crianças de regiões onde o inverno é rigoroso e costuma nevar. Outro filme que explora o fenômeno é o Debi & Loide, no qual um dos protagonistas fica preso pela língua quando andava em um teleférico.) Explique por que esse fenômeno ocorre. `` 5. Solução: Os sais e as demais substâncias dissolvidas na saliva provocam uma redução da temperatura de solidificação da água, porém a água contida no interior das células apresenta quantidade inferior de solutos, congelando-se com maior facilidade. Como as células permitem a entrada e a saída de água, ocorre a cristalização da água das células com a água do gelo por meio de pontes de hidrogênio. As pontes de hidrogênio provocam a adesão da língua ao gelo do poste. (Observe, porém, que as pontes de hidrogênio não são fortes o suficiente para aguentar a massa de um adulto pendurado em um teleférico. (Fafica) Em um acampamento à beira-mar, um campista conseguiu preparar arroz cozido utilizando-se de água, arroz e uma fonte de aquecimento. Quando esse mesmo campista foi para uma montanha a 5 000m de altitude, observou, ao tentar cozinhar arroz, que a água: a) fervia, mas o arroz ficava cru, porque a água estava fervendo a uma temperatura inferior a 100 C devido ao abaixamento de sua pressão de vapor; b) fervia rapidamente, porque a temperatura de ebu- lição estava acima de 100 C devido à rarefação do ar e ao consequente aumento de sua pressão de vapor. c) fervia rapidamente, porque a temperatura de ebuli- ção estava acima de 100 C devido à baixa pressão atmosférica. d) não fervia, porque a baixa umidade e temperatura aumentaram a pressão de vapor do líquido a ponto de impedir que entrasse em ebulição. e) fervia tão rapidamente quanto ao nível do mar e apresentava ponto de ebulição idêntico, pois tratava-se do mesmo composto químico e, portanto, não poderia apresentar variações em seus pontos cardeais, ou seja, os pontos de fusão e de ebulição e sua densidade. ` ` Solução: A 6. (FGV) Em países onde os invernos são rigorosos, coloca-se sobre o leito das ruas consideradas prioritárias ao trânsito uma mistura de cloreto de sódio, NaC, cloreto de cálcio, CaC 2, e areia para diminuir os riscos de derrapagens dos veículos durante os períodos de nevadas. Cada um desses produtos tem uma função definida, que associadas são muito eficientes. Indique a afirmação correta. a) O cloreto de sódio abaixa o ponto de congelamento da água; o cloreto de cálcio, quando se dissolve, absorve calor e a areia aumenta a aderência dos pneus ao solo. b) O cloreto de sódio eleva o ponto de congelamento da água; o cloreto de cálcio, quando se dissolve, absorve calor e a areia aumenta a aderência dos pneus ao solo. c) O cloreto de sódio abaixa o ponto de congelamento da água; o cloreto de cálcio, quando se dissolve, libera calor e a areia aumenta a aderência dos pneus ao solo. d) O cloreto de sódio abaixa o ponto de congelamento da água; o cloreto de cálcio dissolve-se por meio de uma reação endotérmica e a areia aumenta a aderência dos pneus ao solo. e) O cloreto de sódio eleva o ponto de congelamento da água; o cloreto de cálcio dissolve-se por meio de uma reação endotérmica e a areia aumenta a aderência dos pneus ao solo. ` ` Solução: C

13 8. (PUC) A dissolução de 3g de uma substância desconhecida em 100g de tetracloreto de carbono. CC 4 eleva o ponto de ebulição do CC 4 de 0,60 C. 7. `` O diabetes é um mal que aflige milhões de pessoas no mundo inteiro. A doença manifesta-se quando o pâncreas deixa de produzir insulina, enzima (proteína) responsável pela redução da glicose, C 6 H 12 O 6, na corrente sanguínea pela entrada dessa substância nas células. O diabetes provoca vários distúrbios que vão desde a dificuldade de cicatrização de ferimentos até à cegueira e ao coma, podendo resultar em morte. Existem dois tipos de diabetes. O diabetes do tipo O é causado por um processo degenerativo que destrói as células pancreáticas. Por esse motivo, o portador passa a necessitar da administração contínua de insulina, por via venosa, para sobreviver. A insulina não pode ser tomada por via oral porque é uma proteína e seria digerida. O diabetes do tipo 2 é o mais simples e manifestase principalmente em adultos; a diferença é que o pâncreas produz insulina, mas o organismo apresenta uma resistência à sua ação. Nesse caso, o diabético é obrigado a manter os níveis de açúcar com auxílio de medicamentos e dietas com baixo teor de açúcares e amido. Pode haver uma necessidade temporária de uso de insulina conforme o quadro apresentado pelo paciente, como infecções, efeitos colaterais medicamentosos e excesso de peso. Suponha que o exame de uma amostra de sangue de um diabético acuse uma concentração de glicose igual a 270mg/L. Qual o número de partículas de glicose dispersas no sangue desse paciente? Considere o volume total de sangue no organismo igual a 6L. Solução: Massa molar da glicose, C 6 H 12 O 6 = 180g/mol 270mg de glicose L x L 270 = 1 x = x x = 1 620mg ou 1,62g de glicose 180g de glicose mol 1,62g de glicose y 180 1,62 = 1 y = 1,62.1 y 180 y = 0,009 mol de glicose `` 9. A constante ebuliométrica K e, do CC 4 é igual a 5,03 C/ molal, enquanto a constante criométrica, K c vale 31,8 C molal para o mesmo solvente. Para uma solução com a composição acima indicada, pede-se calcular: a) o abaixamento do ponto de congelamento do CC. 4 b) a massa molecular do soluto desconhecido. Solução: c K = c c e K e 0,60 = 31,8 5,03 c = 0,60. 31,8 5,03 c = 3,79 C c = K. m c 1 M 1. m 2 31, ,79 C = M M 1 = 31, , M 1 251,7u As águas do Mar Morto são conhecidas por apresentarem alta concentração de sulfeto de sódio, Na 2 S. Como consequência, a força de empuxo que atua sobre as pessoas que mergulham nessas águas é grande o suficiente para permitir que elas fiquem boiando sem fazer esforço algum. O nome Mar Morto vem do fato de suas águas serem inóspitas para a maior parte das espécies de vida existentes em outras águas oceânicas. (Empuxo é uma força vertical de baixo para cima que os líquidos exercem em corpos que neles estão total ou parcialmente imersos, cuja intensidade é igual ao peso da porção de líquido deslocada pelo corpo.) a) Entre uma amostra de água do Mar Morto e uma amostra de água do Oceano Atlântico, nas mesmas condições de pressão e temperatura, indique, justificando, qual evapora com maior rapidez. b) Explique, baseado no conceito de osmose, por que as águas do Mar Morto não são adequadas ao desenvolvimento de peixes e plantas aquáticas. 0,009. 6, = 5, partículas. `` Soluções: a) A água do Atlântico evapora com maior rapidez por apresentar menor concentração de solutos e, portanto, maior pressão de vapor. b) As águas do Mar Morto apresentam uma concentração elevada de sais e, consequentemente, uma elevada pressão osmótica. As células animais e vegetais em contato com esse meio tendem a sofrer desidratação, ou seja, a água passa do corpo do animal ou do vegetal para as águas do Mar Morto, o que torna inviável a sobrevivência dessas espécies. 9

14 Um soro feito em casa e usado para combater a desidratação é preparado com 0,30g de cloreto de sódio, NaC e 1,20g de sacarose, C 12, em 100,0mL de água, na temperatura de 37 C. Admita que o cloreto de sódio esteja totalmente dissociado. Dado: R = 0,082atm.L. mol -1. K -1. Considere a equivalência: 0 C = 273K. a) Qual a pressão osmótica dessa solução? `` b) Sabendo que a pressão osmótica do sangue é igual a 7,8atm a 37 C (temperatura do corpo), determine se, nessa temperatura, o soro é hipotônico, hipertônico ou isotônico ao sangue. c) Calcule a massa de NaC e de C 12 que se deve utilizar, seguindo a proporção indicada no enunciado, para preparar 100,0mL, a 37 C, de um soro isiotônico em relação ao sangue. Soluções: a) Massa em g/mol: NaC = 58,5 e C 12 = 342 = M. R. T e M = n total V(L) n total = n Na + + n C - + n C12 Cálculo da quantidade de matéria de NaC n NaC = m NaC n M NaC = 0,30 58,5 NaC 0,0051 mol n NaC = Cálculo da quantidade de matéria de Na 1+ e C 1- : H 1NaC 2 0 ( ) (s) 1Na C 1- (aq) (aq) 1 mol de NaC contém 2 mol de íons 0,0051 mol de NaC contém x 1 2 0, ,0051 = x x = 1 x = 0,0102 mol de ions. Cálculo da quantidade de matéria de C 12 : n C12 O = m C 12 n 11 M C12 H C12 O 22 O = 1, n C12 = 0,0035 mol Cálculo da quantidade de matéria total: n total = 0, ,0035 n total = 0,0137 mol Cálculo da pressão osmótica: n = total. R. T 0, , ,15 = V(L) 0,100 = 3,48atm. b) Como a pressão osmótica do sangue é 7,8atm, o soro preparado é hipotônico em relação ao sangue. c) = n total. R. T. V(L) n V(L) total = R. T 7,8. 0,100 n total = 0, ,15 n total 0,0307 mol n total = n Na 1+ + n C 1- + n C12 0,0051 mol de Na 1+ em 0,0137 mol total x em 0,0307 mol total 0,0051 = 0,0137 0, ,0051 x = x 0,0307 0,0137 x = 0,0114 mol de Na 1+ 0,0051 mol de C 1 em 0,0137 mol total y em 0,0307 mol total 0,0051 = 0,0137 0, ,0051 y = y 0,0307 0,0137 y = 0,0114 mol 1NaC (s) 1Na C 1- (aq) (aq) n NaC = 0,0114 0,0078 mol de C 12 em 0,0137 mol total z em 0,0307 mol total 0,0035 = 0,0137 0, ,0035 z = z 0,0307 0,0137 z = 0,0045 mol de C 12. Cálculo da massa de NaC : m = n. M m = 0, ,5 m = 0,67g Cálculo da massa de C 12. m n. M m = 0, m 2,67g 11. A ocorrência de fenômenos químicos e físicos sempre envolve trocas de energia. A condensação ou a solidificação de uma substância (fenômenos físicos) ou a combustão (fenômeno químico) são exemplos de processos exotérmicos, nos quais a energia é liberada do sistema para o meio ambiente. A fusão ou a ebulição de uma substância (fenômenos físicos) ou em algumas reações específicas, como a formação do iodeto de hidrogênio, HI (g), a partir do gás hidrogênio, H 2(g), e do iodo, I 2(g) (fenômeno químico), são exemplos de processos

15 `` endotérmicos, nos quais a energia é absorvida do meio ambiente para o sistema. As fontes de calor mais empregadas em laboratório são: o bico de Bunsen, a chapa ou manta elétrica e o banho-maria. A chama do bico de Bunsen fornece aquecimento direto e rápido. A manta elétrica é empregada, com frequência, quando a substância envolvida é inflamável e a presença de uma chama comprometeria a segurança da operação. O banho-maria foi desenvolvido pelos alquimistas. É uma técnica que permite um aquecimento mais brando e mais uniforme e que pode ser utilizado também no trabalho com substâncias inflamáveis. Usa-se, nesse caso, água em ebulição como fonte de aquecimento. a) Por que é comum saturar a água do banho-maria com cloreto de sódio ou com nitrato de potássio? b) Qual das substâncias abaixo, utilizadas para saturar 1 000g de água a 20 C, faria com que o banho-maria alcançasse uma temperatura maior de ebulição da água? C 12 : 140g/1 000g de água a 20 C NaC : 360g/1 000g de água a 20 C KNO 3 : 310g/1 000g de água a 20 C Justifique sua resposta. Solução: Admita para os solutos iônicos % = 100% a) A presença de soluto não-volátil na água eleva seu ponto de ebulição e, portanto, faz com que o banhomaria forneça mais calor no aquecimento. b) Para a sacarose: te = k m e 1 m 2. M 1 te = 0, te = 0,21 C k Para o cloreto de sódio: te = e m 1. i m 2. M 1 NaC (s) H 2 0 ( ) 1Na 1+ (aq) (aq) i = 1 +. (q 1) i 1+ 1.(2 1) i = i = 2 te = 0, te = 6,40 C ,5 Para o nitrato de potássio: te = m 1. i m 2. M 1 H 1KNO 2 0 ( ) 3(s) 1K 1+ + (aq)3 1NO1-3(aq) te = 0, te = 3,19 C O NaC, portanto, provoca um maior aumento na temperatura de ebulição da água do banho-maria. 1. (Elite) Calcular o grau de dissociação iônica do NaC em uma solução aquosa cuja concentração é de 80g/1 000g de H 2 O e que ferve a 101,35ºC. (Dados: K e = 0,51ºC/molal; Na = 23u; Cl = 35,5u) (Elite) Quando 1,645g de fósforo branco são dissolvidas em 60mL de sulfeto de carbono, cuja densidade é de 1,263g/mL, a solução ferve a 46,71ºC, enquanto o sulfeto de carbono puro ferve a 46,30ºC. Determinar a fórmula molecular do fósforo (dados: constante ebuliométrica do sulfeto de carbono = 2,34ºC/molal; massa atômica do fósforo = 31u). (ITA) Duas soluções, A e B, têm as seguintes composições: solução A: 17,8g de antraceno (massa molecular = 178) em 100mL de benzeno; solução B: 6,4g de naftalina (massa molecular = 128) em 100mL de benzeno. A relação das pressões de vapor P A e P B é: a) p = p. A B b) p > p. A B c) p < p. A B d) faltam dados para responder. (Elite) Calcular a pressão de vapor e o abaixamento relativo de uma solução que possui 100g de açúcar (C 12 ) em 500g de água, a 40ºC (dados: pressão de vapor da água a 40ºC = 55,3mmHg ou 55,3torr; massa molar do açúcar = 342g/mol; constante tonométrica da água = 0,018 molal -1 ). 5. (Elite) Foram dissolvidas 0,2g de um composto em 74,6g de benzeno. A pressão de vapor da solução, a 20ºC, é de 73,6mmHg; a do benzeno puro é de 74,6mmHg. Determinar a massa molecular do composto, sabendo que a constante tonométrica do benzeno vale 0,078g/mol. 6. (Vunesp) A variação das pressões de vapor do CHCl e 3 do C 2 H 5 Cl com a temperatura é mostrada no gráfico C 2 H 5 C CHC Temperatura ( 0 C) 11

16 7. 8. Considerando a pressão de 1 atmosfera: a) A que temperatura cada substância entrará em ebulição? b) Qual é o efeito da adição de um soluto não-volátil sobre a pressão de vapor das substâncias. (PUC-SP) Uma certa massa de um dado soluto que se dissolve em 100g de benzeno determina um abaixamento de 1,28ºC no ponto de congelamento. A mesma massa do mesmo soluto, quando se dissolve em 100g de água, faz decrescer o ponto do congelamento em 1,395ºC. As constantes criométricas do benzeno e da água valem, respectivamente 5,12 e 1,86ºC/molal. Se o soluto em questão não se dissocia quando dissolvido em benzeno e está totalmente dissociado em íons quando dissolvidos em água, pode-se afirmar que o número de íons em que se dissocia o soluto é igual a: a) 6 b) 5 c) 3 d) 4 e) 2 (UFPA) Uma solução é preparada pela dissolução de 1g de etilenoglicol, C 2 H 6 O 2, em 200g de água. Sabendose que a constante criométrica da água é 1,86ºC e a temperatura de congelamento da água é 0ºC, então a temperatura de congelamento da solução é: 10. (UERJ) Quando ganhamos flores, se quisermos que elas durem mais tempo, devemos mergulhá-las dentro da água e cortarmos, em seguida, a ponta da sua haste. Esse procedimento é feito com o objetivo de garantir a continuidade da condução da seiva bruta. Tal fenômeno ocorre graças à diferença de osmolaridade entre a planta e o meio onde ela está, que são, respectivamente: a) b) c) d) e) hipotônica e isotônico. isotônica e hipotônico. hipertônica e isotônico. hipotônica e hipertônico. hipertônica e hipotônico. 11. (FUC-MT) Na desidratação infantil, aconselha-se a administração de soro fisiológico para reequilibrar o organismo. Quando injetado nas veias, esse soro deve: a) b) c) d) e) ser isotônico em relação ao sangue. ser hipertônico em relação ao sangue. ser hipotônico em relação ao sangue. ter pressão osmótica maior do que a do sangue. ter pressão osmótica menor do que a do sangue. 12. (PUC Campinas) Adicionando em água pura células animais, como os glóbulos vermelhos, observa-se que elas incham até arrebentarem. Esse fenômeno pode ser explicado pela: (Dado: massa molar do C 2 H 6 O 2 = 62g.mol -1 ) a) 0,15ºC b) 0,6ºC c) 0,15ºC d) 0,4ºC e) 0,4ºC a) migração de íons de dentro da célula para a água pura, a fim de igualar as temperaturas de ebulição da solução celular e água pura. b) passagem de moléculas da água para dentro da cé- lula, a fim de aumentar a pressão da solução celular. c) diminuição da temperatura de congelamento da água pura devido à adição de um soluto volátil. 9. (UFMG) Num congelador, há cinco formas que contêm líquidos diferentes para fazer gelo e picolés de limão. Se as formas forem colocadas, ao mesmo tempo, no congelador e estiverem, inicialmente, com a mesma temperatura, vai congelar-se primeiro a forma que contém 500mL de: a) água pura. b) solução, em água, contendo 50mL de suco de li- mão. c) solução, em água, contendo 100mL de suco de li- mão. d) migração de íons da solução celular para a água pura, pois a temperatura de ebulição da solução é menor do que a da água pura. e) passagem de moléculas da água para dentro da célula devido à diferença de pressão osmótica no interior e exterior da membrana celular. 13. (IME) Uma solução aquosa 0,28mol/L de glicose é isotônica em relação a uma solução aquosa 0,20 normal de um cloreto de metal alcalino-terroso, na mesma temperatura. Calcule o grau de dissociação aparente do sal. 12 solução, em água, contendo 50mL de suco de li- mão a 50g de açúcar. solução, em água, contendo 100mL de suco de li- mão e 50g de açúcar. d) e) 14. (EFEI-MG) Conceitue: a) pressão osmótica. b) abaixamento do ponto de congelação.

17 15. (Unirio) Para dessalinizar a água, um método ultimamente empregado é o da osmose reversa. A osmose ocorre quando se separa a água pura e a água salgada por uma membrana semipermeável (que deixa passar moléculas de água, mas não de sal). A água pura escoa através da membrana, diluindo a água salgada. Para dessalinizar a água salobra é preciso inverter o processo, por meio da aplicação de uma pressão no lado com maior concentração de sal. Para tal, essa pressão exercida deverá ser superior à: a) densidade da água b) c) d) e) pressão atmosférica. pressão osmótica. pressão de vapor. concentração do sal na água. (USF) Qual das soluções aquosas abaixo ferve à temperatura mais elevada? a) b) c) d) Glicose 2 mol/l. Cloreto de sódio 1 mol/l. Sacarose 2 mol/l. Carbonato de sódio 1 mol/l. e) Ureia 90g/L (massa molar = 60g/mol). (UFRJ) Certas propriedades físicas de um solvente, tais como temperatura de ebulição e de solidificação, são alteradas quando nele dissolvemos um soluto não-volátil. Para verificar esse fato, quatro sais distintos foram dissolvidos em frascos contendo a mesma quantidade de água, como indica o esquema a seguir: I II III IV 0,2 mol de MgSO 4 0,1 mol de K 2 SO 4 0,1 mol de A 2 (SO 4 ) 3 0,1 mol de ZnSO 4 a) Coloque as soluções I, II, III e IV em ordem crescen- te de abaixamento da temperatura de solidificação que ocorre devido à adição do soluto. b) Sabendo que o volume final da solução do frasco II é de 3 litros, calcule a concentração de K 2 SO 4, em g/l, supondo concentração 0,1 mol/3l. (UFRJ) O gráfico a seguir representa, de forma esquemática, curvas de pressão de vapor em função da temperatura de três líquidos puros água, etanol, éter dietílico e de uma solução aquosa de ureia pressão de vapor (mmhg) água t emperatura ( 0 C) Identifique as curvas 1, 2 e 3 representadas no gráfico. Justifique a sua resposta. (Mackenzie) Considere os sistemas I e II, constituídos, respectivamente, por: I. 50mL de água pura. II. 50mL de solução 0,1M de cloreto de sódio. Submetidos às mesmas condições apropriadas, verificase que: a) no sistema I, a pressão de vapor da água é menor do que no sistema II. b) no sistema II, a temperatura de ebulição da solução é maior do que no sistema I. c) no sistema II, a temperatura de solidificação da so- lução é maior do que no sistema I. d) os dois sistemas apresentam a mesma temperatura de congelamento. e) nos dois sistemas, a pressão de vapor é a mesma. (UnB) Realizando seus estudos a respeito de alguns aspectos da ciência e da tecnologia de alimentos, um estudante anotou as seguintes conclusões corretas: I. Após se descascar uma maçã, sua superfície, inicialmente branca, escurece em alguns minutos devido a reações de oxidação. O mesmo não acontece com a laranja e com o limão devido à presença do ácido ascórbico, conhecido como vitamina C. II. Legumes cozidos apenas em água ficam inchados, ao passo que, se forem cozidos em água muito salgada, endurecem. III. Alimentos podem ser aquecidos em forno de microondas. Ao submeter-se o alimento a microondas, as moléculas de água absorvem energia eletromagnética, gerando energia térmica, devido ao aumento de colisões entre as suas moléculas. IV. Fermentos químicos utilizados em massas de pastelaria são misturas de substâncias que, quando se encontram em água aquecida, liberam gases, entre os quais o dióxido de carbono. A liberação de CO 2 faz as massas crescerem. 13

18 6. Julgue os itens seguintes, relativos às anotações feitas pelo estudante. a) A conclusão I está relacionada ao fato de a vitamina C ser um agente redutor. b) A conclusão II pode ser explicada pela aplicação do conceito de osmose. c) Submeter animais ao tipo de onda referido na con- clusão III não lhes causa danos. d) A conclusão IV permite afirmar que o bicarbonato de sódio pode ser uma das substâncias presentes nos fermentos químicos. (UFPE) Uma panela X, com água, e outra Y, com água salgada, são levadas ao fogo e, após algum tempo, seus conteúdos encontram-se em ebulição. O gráfico que melhor descreve a variação de temperatura (eixo das coordenadas) dos líquidos em relação ao tempo (eixo das abscissas) durante a ebulição é: a) b) y x x y 9. a) No topo do monte Everest a água entra em ebuli- ção a 76ºC. Consultando o gráfico, qual deve ser o ponto de ebulição do éter dietílico no mesmo local? Justifique. b) Pelos dados do gráfico, pode-se afirmar que, sob uma mesma pressão, o ponto de ebulição do 1-butanol é maior do que o do éter dietílico. Explique esse comportamento com base na estrutura desses compostos. (IME) Qual o volume de metanol, de massa específica 0,800g/mL, que deve ser adicionado ao radiador de um veículo, contendo 9,00L de água, para que o congelamento não ocorra antes de a temperatura ambiente cair abaixo de 10,3ºC? (A constante criométrica da água é igual a 1,86ºC/molal. Massa molecular do metanol = 32) 10. (Unicamp) No Rio de Janeiro (ao nível do mar), uma certa quantidade de feijão demora 40 minutos em água fervente para ficar pronta. A tabela a seguir fornece o valor da temperatura de fervura da água em função da pressão atmosférica, enquanto o gráfico fornece o tempo de cozimento dessa quantidade de feijão em função da temperatura. A pressão atmosférica ao nível do mar vale 760mmHg e ela diminui 10mmHg para cada 100m de altitude. c) x y Pressão em mmhg d) y x Temperatura em 0 C e) x y (IME) Considerando o sistema em equilíbrio constituído de água líquida, gelo e vapor de água, pede-se o número de componentes e o número de grau de liberdade desse sistema. Justifique as respostas. (Fuvest) O gráfico a seguir traz as curvas de pressão de vapor em função da temperatura do éter dietílico, da água e do 1-butanol. pressão de vapor (mmhg) t emperatura ( 0 C) é ter dietílico água I butanol tempo de cozimento (min) Tempo de cozimento versus temperatura temperatura ( 0 C) a) Se o feijão fosse colocado em uma panela de pres- são a 880mmHg, em quanto tempo ficaria pronto? b) Em uma panela aberta, em quanto tempo o feijão ficará pronto na cidade de Gramado (RS) na altitude de 800m? c) Em que altitude o tempo de cozimento do feijão (em uma panela aberta) será o dobro do tempo de cozimento ao nível do mar?

19 11. (ITA) Qual das opções abaixo contém a sequência correta de ordenação da pressão de vapor saturante das substâncias seguintes, na temperatura de 25ºC: CO 2 ; Br 2 ; Hg. a) pco > pbr > phg. 2 2 b) pco pbr > phg. 2 2 c) pco pbr phg. 2 2 d) pbr > pco > phg. 2 2 e) pbr > pco phg (Fafica) A respeito das propriedades coligativas das soluções, assinale a afirmação falsa. a) São propriedades que dependem exclusivamente do número de partículas dispersas do soluto. b) Em países da clima muito frio, os aditivos para ra- diadores são usados para impedir que a água congele esse é um exemplo do efeito crioscópico. c) A água, nas panelas de pressão, mantém-se líqui- da em temperaturas elevadas porque o ponto de ebulição aumenta com a pressão. d) A pressão osmótica de uma solução molecular é sempre igual à de uma solução iônica, desde que a concentração seja a mesma. e) Uma solução de água com açúcar tem temperatura de ebulição superior à da água pura, na mesma pressão. 13. (Elite) Uma amostra de 5,50g de um composto cuja fórmula mínima é C 3 H 3 O foi dissolvida em 250,0g de benzeno, formando uma solução cujo ponto de congelamento foi medido sob pressão de 1atm, obtendo-se o valor 4,48ºC. Sabendo que o benzeno puro congela a 5,5ºC, determine: Dado: k c do benzeno = 5,12ºC/molal. a) a massa molar do composto; b) a fórmula molecular do composto. 14. (FGV) Pedro, residente em Ubatuba, cidade litorânea, apreciador de chá, costuma prepará-lo meticulosamente, sempre da mesma forma, usando sua marca predileta e água de uma determinada fonte de encosta, para, logo em seguida, tomá-lo bem quente. Certa vez, foi passar o inverno em Campos do Jordão, cidade serrana próxima, contudo bem mais fria por estar em elevada altitude (1 700m acima de Ubatuba), e também ali preparou sua bebida predileta, seguindo rigorosamente os mesmos procedimentos adotados em Ubatuba e utilizando a mesma marca de chá, dosagem e água, inclusive, que cuidadosamente para lá levou em recipiente de vidro. Contudo, ao tomar o chá, ainda bem quente, teve a nítida sensação de estar este com sabor mais fraco. Indique a alternativa correta. a) Não há razão para estar mais fraca a bebida de Campos do Jordão, pois foi preparada com os mesmos ingredientes e procedimentos, contudo, ela pode assim parecer se estiver menos quente. b) Não há razão para estar mais fraca a bebida de Campos do Jordão, pois foi preparada com os mesmos ingredientes e procedimentos; contudo, como a temperatura ambiente do inverno de Campos do Jordão costuma ser inferior à de Ubatuba, é possível que tal abaixamento da temperatura tenha provocado diminuição da sensibilidade gustativa de Pedro. c) Mesmo utilizando os mesmos procedimentos e, su- postamente, os mesmos ingredientes, a bebida de Campos do Jordão pode ser sensivelmente mais fraca, principalmente devido às deficiências do controle da qualidade na seleção e industrialização do chá. d) Até se utilizados os mesmos procedimentos e in- gredientes, a bebida de Campos do Jordão deve ser mais fraca, em consequência de efeitos da força da gravidade. e) Não há nenhuma razão para bebidas preparadas em Ubatuba e Campos do Jordão, com mesmos ingredientes e procedimentos, serem mais ou menos fortes; portanto, se houve percepção diferenciada, a mais provável explicação localiza-se na redução da capacidade perceptiva de Pedro, como a devida a resfriados ou congestão nasal. 15. (ITA) Considere as duas soluções aquosas seguintes, ambas na mesma temperatura. Solução I: contém 1,0 milimol de glicose e 2,0 milimols de cloreto de cálcio, CaCl 2, por quilograma de água. Solução II: contém apenas sulfato férrico dissolvido em água. Supondo soluções ideais e eletrólitos completamente dissociados, as duas soluções terão os mesmos valores para suas propriedades coligativas se a solução II contiver, por quilograma de água, a seguinte quantidade de Fe 2 (SO 4 ) 3. a) 6,0/5milimols. b) c) d) 3,0/1 milimols. 4,0. 5 milimols. 7,0/5 milimols. e) 5,0. 7 milimols. 16. (UFMG) Duas panelas de pressão iguais, uma aberta e outra fechada, foram comparadas quanto às condições de cozimento de uma mesma quantidade de certo alimento. Ambas estavam ao nível do mar e à mesma temperatura. Foram submetidas à mesma fonte de aquecimento e continham a mesma quantidade de água. 15

20 16 Observou-se, então, que: a água, na panela aberta, entrou em ebulição em menos tempo que na panela fechada; o cozimento do alimento foi mais rápido na panela fechada que na panela aberta. Considerando-se essas observações, é incorreto afirmar que: a) a panela fechada requer mais tempo para atingir a pressão atmosférica em seu interior. b) a pressão de vapor da água em ebulição na panela fechada é maior que a pressão atmosférica. c) a temperatura de ebulição da água na panela fe- chada é maior que 100 C. d) o cozimento na panela fechada se passa em tem- peratura mais elevada que na panela aberta. 17. (Elite) Uma solução 0,10 molar de ferrocianeto de potássio (K 4 Fe(CN) 6 ), a 18 C, é isotônica com uma solução 0,30 molar de glicose (C 6 H 12 O 6 ), à mesma temperatura. Calcular a porcentagem de dissolução iônica do ferrocianeto de potássio na referida solução. 18. (Elite) Dadas duas soluções 0,1 molar à mesma temperatura, uma de sulfato ferroso (FeSO 4 ) e outra de cloreto ferroso (FeCl 2 ), determinar a de maior pressão osmótica, admitindo dissociação total para ambas. 19. Calcular a pressão osmótica, em atm, a 27 C, de uma solução de sacarose (C 12 ) a 5% em massa, de 1,017g/cm 3 de densidade, quando separada da água por uma membrana semipermeável (dado: massa molar da sacarose = 342g/mol). 20. A 27 C, uma solução aquosa contendo 20g de albumina (proteína) por litro possui uma pressão osmótica de 7,90mmHg, quando separada da água por uma membrana semipermeável. Determine a massa molecular da albumina. 21. (UFAL) O gráfico abaixo mostra os valores do ponto de ebulição da água pura em função da pressão suportada pela água. temperatura ( 0 C) pressão (mmhg) Aquece-se água pura em uma panela em ambiente cuja pressão é 700mmHg. Essa água entrará em ebulição, na temperatura próxima de: a) 95 C b) 96 C c) 98 C d) 99 C e) 100 C 22. (PUC Campinas) A concentração de sais dissolvidos no lago conhecido como Mar Morto é muito superior às encontradas nos oceanos. Devido à alta concentração de sais, nesse lago: I. a flutuabilidade dos corpos é maior do que nos oceanos; II. o fenômeno da osmose provocaria a morte, por desidratação, de seres vivos que nele tentassem sobreviver; III. a água congela-se facilmente nos dias de inverno. Dessas afirmações, somente: a) I é correta. b) II é correta. c) III é correta. d) I e II são corretas. e) I e III são corretas. 23. (FEI) Em um cilindro de aço de capacidade máxima de 4 litros, previamente evacuado, munido de um êmbolo móvel, coloca-se 1 litro de água pura. Uma vez atingido o equilíbrio, a uma dada temperatura, a pressão de vapor de água é registrada no manômetro instalado no cilindro. Relativamente às proposições: I. a pressão de vapor da água pura não depende da quantidade de vapor entre a superfície líquida e as paredes do êmbolo móvel. II. a pressão de vapor da água pura não depende da quantidade de líquido presente no cilindro. III. o aumento da temperatura acarreta um aumento na pressão de vapor da água pura. IV. ao substituirmos a água por igual quantidade de éter puro, no cilindro, mantendo a mesma temperatura, a pressão de vapor do éter puro registrada no manômetro resulta a mesma da água pura. São verdadeiras: a) apenas a III; apenas a III e IV; b)

21 c) d) apenas a I, II e IV; apenas a I, III e IV; e) apenas a I, II e III. 24. (UFC) A temperatura normal de ebulição do 1-propanol, CH 3 CH 2 CH 2 OH 2 é 97,2 C, enquanto o composto metoxietano, CH 3 CH 2 OCH 3, de mesma composição química, entra em ebulição normal em 7,4 C. Assinale a alternativa que é compatível com esta observação experimental. a) O mais elevado ponto de ebulição do 1-propanol deve-se, principalmente, às ligações de hidrogênio. b) O 1-propanol e o metoxietano ocorrem no estado líquido, à temperatura ambiente. c) Geralmente, os álcoois são mais voláteis do que os éteres, por dissociarem mais facilmente o íon H +. d) Em valores de temperatura abaixo de 7,4 C, a pres- são de vapor do metoxietano é maior do que a pressão atmosférica. e) Em valores de temperatura entre 7,4 e 96 C, a pres- são de vapor do 1-propanol é sempre maior do que a de igual quantidade do metoxietano. 17

22 % 2. A fórmula molecular é P (atomicidade 4) C Abaixamento Relativo: A = 0,01. Pressão de vapor da solução: p = 54,7mmHg. M1 = 15, 6u. a) C H C : 13ºC. 2 5 b) CHC : 60ºC. 3 c) A adição de um soluto não-volátil diminui a pressão de vapor do solvente. C A A 10. E 11. A 12. E 13. = 90%. 14. a) Pressão osmótica de uma solução é a pressão re- cebida, por essa solução, de certa quantidade do solvente puro (ou de outra solução mais diluída) quando a solução se encontra separada do solvente puro ou de outra solução mais diluída por meio de uma membrana semipermeável. Numericamente, é calculada como a menor força que é preciso aplicar no sentido inverso da osmose para impedir que ela ocorra. b) É a diminuição do ponto de solidificação da solução em relação ao respectivo solvente puro. Essa diminuição é diretamente proporcional à concentração molal da solução. 15. C

23 D a) IV < II < I < III. b) C = 5,8 g/l supondo [K SO 0,1 mol ] = L 1 = Éter dietílico; 2 = Etanol; 3 = Solução aquosa de ureia. B V, V, F, V (na ordem de cima para baixo). A Para a substância água no equilíbrio de fases: gelo água vapor Não temos a liberdade de variar nem a temperatura nem a pressão, porque o equilíbrio no ponto triplo só se estabelece a uma única temperatura (0,0098ºC) e a uma única pressão (4,579mmHg). Consequentemente, tanto o número de componentes independentes, como o grau de liberdade do sistema são iguais a zero. a) b) 10ºC. H 3 C C C C OH; H 3 C C O C CH (1 700m). Submetendo-se as folhas de chá a uma maior temperatura, consegue-se extrair maior quantidade de substâncias (e até substâncias diferentes). Isso explica a sensação de mais fraco que Pedro percebeu em Campos do Jordão. A temperatura de ebulição da água, em termos físicoquímicos, diminui com a diminuição da pressão a que o líquido está submetido. Curiosamente, a banca examinadora associa a diminuição da pressão atmosférica em função da altitude à força da gravidade. D A 17. = 0,5 ou 50%. 18. A solução de cloreto ferroso possui maior pressão osmótica. 19. P = 3,65atm. 20. M = u C 22. D 23. E 24. A O ponto de ebulição do 1-butanol é maior, uma vez que as suas ligações intermoleculares são do tipo pontes de hidrogênio, mais intensas que as ligações intermoleculares do éter dietílico (Van der Waals dipolo permanente). 9. 2L de metanol. 10. a) 20min. b) 60min. c) 1 200m. 11. A 12. D 13. a) M = 110,43g/mol. 1 b) Fórmula molecular: C H O Usando-se, meticulosamente, o mesmo procedimento e ingredientes (inclusive a água) na preparação do chá, a composição da efusão preparada em Ubatuba e em Campos do Jordão não é a mesma. Isto ocorre porque o ponto de ebulição da água é maior em Ubatuba (nível do mar) do que em Campos do Jordão 19

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