EFEITO COLIGATIVO E RADIOATIVIDADE

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1 98 1. (USF 2016) O tecnécio ( 43Tc ) é um elemento artificial de alto índice de radioatividade. Suas principais aplicações estão voltadas principalmente para a produção de ligas metálicas e, em medicina nuclear, para a fabricação de radiofármacos. Com relação à distribuição eletrônica desse elemento e suas emissões radioativas, responda ao que se pede. a) Qual a sua distribuição eletrônica por subníveis de energia? b) Qual a fórmula dos compostos iônicos formados entre o tecnécio catiônico ( 2) com: oxigênio (Z 8)? cloro (Z 17)? c) Qual o valor do número de massa e do número atômico do átomo formado quando o tecnécio sofre três decaimentos alfa e um decaimento beta? 2. (Mackenzie 2016) Ao investigar as propriedades coligativas das soluções, um estudante promoveu o congelamento e a ebulição de três soluções aquosas de solutos não voláteis (A, B e C), ao nível do mar. O resultado obtido foi registrado na tabela abaixo. Solução Ponto de congelamento ( C) Ponto de ebulição ( C) A 1,5 101,5 B 3,0 103,0 C 4,5 104,0 Após a análise dos resultados obtidos, o estudante fez as seguintes afirmações: I. a solução A é aquela que, dentre as soluções analisadas, apresenta maior concentração em mol L. II. a solução B é aquela que, dentre as soluções analisadas, apresenta menor pressão de vapor. III. a solução C é aquela que, dentre as soluções analisadas, apresenta menor volatilidade. De acordo com os dados fornecidos e com seus conhecimentos, pode-se dizer que apenas a) a afirmação I está correta. b) a afirmação II está correta. c) a afirmação III está correta. d) as afirmações I e II estão corretas. e) as afirmações II e III estão corretas. 3. (Ita 2016) Considere os seguintes compostos químicos que se encontram no estado líquido à temperatura de 298 K e pressão ambiente de 1 bar: I. 2-metil-pentano II. 3-metil-pentano III. 2,2-dimetil-butano IV. 2,3-dimetil-butano V. Hexano Nestas condições, assinale a opção que apresenta a ordem decrescente da magnitude da pressão de vapor dos respectivos compostos. a) I > II > III > IV > V b) II > I > V > III > IV c) III > IV > I > II > V d) IV > III > I > II > V e) V > II > I > IV > III Página 1 de 12

2 4. (Uscs - Medicina 2016) Na preparação de uma solução de resfriamento, 310 g de etileno glicol, (C2H 4(OH) 2), foram dissolvidos em 790 g de água. a) Explique, à luz das interações intermoleculares, por que a solução de água e etileno glicol é chamada de solução de resfriamento. b) Após a dissolução, que tipo de efeito se espera obter na temperatura de ebulição da solução de água e etileno glicol, em relação à temperatura de ebulição da água? 5. (Ita 2016) A constante ebulioscópica da água é 0,51K kg mol. Dissolve-se em água 15,7 g de um composto solúvel, não volátil e não eletrólito, cuja massa molar é de 157 g mol. Assinale a alternativa que corresponde à variação na temperatura de ebulição desta solução aquosa, em kelvin. a) 0,05 b) 0,20 c) 0,30 d) 0,40 e) 0,50 6. (FMJ 2016) Considere os sistemas 1, 2 e 3 numa mesma temperatura e o comportamento de cada um desses sistemas representados no gráfico. 1. Água pura. 2. Solução aquosa 3. Solução aquosa 0,5 mol L de glicose. 0,5 mol L de KC. a) Associe cada um dos sistemas (1, 2 e 3) a cada uma das curvas (A, B e C) e indique qual o sistema mais volátil. b) A adição de um soluto não volátil aumenta ou diminui a pressão máxima de vapor de um solvente? Justifique sua resposta. 7. (Usf 2016) A adição de determinados solutos em meio aquoso muda algumas das propriedades físicas do solvente. Considere três recipientes que contenham 1,0 L de soluções aquosas com concentração molar igual a 0,5 mol L das seguintes substâncias: I. Sacarose C12H 22O 11. II. Cloreto de sódio NaC. III. Nitrato de cálcio Ca(NO 3) 2. Ao medir algumas das propriedades físicas dessas soluções, foi observado que a) a solução de sacarose apresentava pontos de fusão e ebulição superiores ao da água pura. b) a solução de cloreto de sódio apresentava ponto de congelamento inferior à solução de nitrato de cálcio. c) a solução de nitrato de cálcio é que apresentava o menor valor de pressão de vapor. Página 2 de 12

3 d) apenas as soluções iônicas possuíam pontos de ebulição superiores ao da água pura. e) a maior variação entre os pontos de fusão e ebulição para essas substâncias será observada para a solução de sacarose. 8. (Fac. Albert Einstein - Medicina 2016) O gráfico a seguir representa a pressão de vapor de quatro solventes em função da temperatura. Ao analisar o gráfico foram feitas as seguintes observações: I. Apesar de metanol e etanol apresentarem ligações de hidrogênio entre suas moléculas, o etanol tem maior temperatura de ebulição, pois sua massa molecular é maior do que a do metanol. II. É possível ferver a água a 60 C, caso essa substância esteja submetida uma pressão de 20 kpa. III. Pode-se encontrar o dissulfeto de carbono no estado líquido a 50 C, caso esteja submetido a uma pressão de 120 kpa. Pode-se afirmar que a) somente as afirmações I e II estão corretas. b) somente as afirmações I e III estão corretas c) somente as afirmações II e III estão corretas d) todas as afirmações estão corretas. 9. (Unicamp 2016) Alguns trabalhos científicos correlacionam as mudanças nas concentrações dos sais dissolvidos na água do mar com as mudanças climáticas. Entre os fatores que poderiam alterar a concentração de sais na água do mar podemos citar: evaporação e congelamento da água do mar, chuva e neve, além do derretimento das geleiras. De acordo com o conhecimento químico, podemos afirmar corretamente que a concentração de sais na água do mar a) aumenta com o derretimento das geleiras e diminui com o congelamento da água do mar. b) diminui com o congelamento e com a evaporação da água do mar. c) aumenta com a evaporação e o congelamento da água do mar e diminui com a chuva ou neve. d) diminui com a evaporação da água do mar e aumenta com o derretimento das geleiras. Página 3 de 12

4 10. (Uscs - Medicina 2016) Elemento químico é visto transformando-se em outro pela primeira vez Químicos da Universidade de Tufts, nos Estados Unidos, flagraram todo o processo durante o qual o iodo 125, um isótopo radioativo usado em terapias contra o câncer, se transformava em telúrio 125, um isótopo não radioativo do elemento telúrio. A transformação de um elemento em outro foi documentada em um experimento no qual uma gota de água contendo o iodo 125 foi depositada sobre uma camada fina de ouro. Quando a água evaporou, a amostra foi observada ao microscópio, até finalmente ser flagrado o decaimento de um dos átomos de iodo presentes na amostra. ( Adaptado.) a) Sabendo que, para gerar o Te, o decaimento do 53I ocorre por captura de elétrons, apresente a equação que descreve essa reação nuclear. b) Uma amostra de iodo foi colocada para secar em uma camada de ouro durante 10 dias. O gráfico registra a curva de decaimento dessa amostra depois da secagem. Com base no gráfico, determine a meia-vida do iodo (Fac. Santa Marcelina - Medicina 2016) Numa sequência de desintegração radioativa que se inicia com o Po, cuja meia vida é de 3 minutos, a emissão de uma partícula alfa gera o radioisótopo X, que, por sua vez, emite uma partícula beta, produzindo Y. a) Partindo-se de 40 g de Polônio 218, qual a massa, em gramas, restante após 12 minutos de desintegração? Apresente os cálculos. b) Identifique os radioisótopos X e Y, indicando suas respectivas massas atômicas. Página 4 de 12

5 (Espcex 2016) O radioisótopo cobalto-60 ( 27 CO) é muito utilizado na esterilização de alimentos, no processo a frio. Seus derivados são empregados na confecção de esmaltes, materiais cerâmicos, catalisadores na indústria petrolífera nos processos de hidrodessulfuração e reforma catalítica. Sabe-se que este radioisótopo possui uma meia-vida de 5,3 anos. Considerando os anos com o mesmo número de dias e uma amostra inicial de 100 g de cobalto-60, após um período de 21,2 anos, a massa restante desse radioisótopo será de a) 6,25 g b) 10,2 g c) 15,4 g d) 18,6 g e) 24,3 g 13. (Pucsp 2016) Foram estudados, independentemente, o comportamento de uma amostra de 100 mg do radioisótopo bismuto-212 e o de uma amostra de 100 mg do radioisótopo bismuto-214. Essas espécies sofrem desintegração radioativa distinta, sendo o bismuto-212 um emissor β, enquanto que o bismuto-214 é um emissor α. As variações das massas desses radioisótopos foram acompanhadas ao longo dos experimentos. O gráfico a seguir ilustra as observações experimentais obtidas durante as primeiras duas horas de acompanhamento. Sobre esse experimento é INCORRETO afirmar que a) a meia vida do 212 Bi é de 60 minutos. b) após aproximadamente 25 minutos do início do experimento, a relação entre a massa de 212 Bi e a massa de 212 Po é igual a 3. c) no decaimento do 214 Bi forma-se o isótopo 210 TI. d) após 4 horas do início do experimento, ainda restam 12,5 mg de 212 Bi sem sofrer desintegração radioativa. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Leia o texto para responder à(s) questão(ões) a seguir. Página 5 de 12

6 Os átomos de alguns elementos químicos apresentam a propriedade de, por meio de reações nucleares, transformar massa em energia. O processo ocorre espontaneamente em alguns elementos, porém, em outros precisa ser provocado por meio de técnicas específicas. Existem duas formas de obter essa energia: - fissão nuclear, em que o núcleo atômico se divide em duas ou mais partículas; e - fusão nuclear, na qual dois ou mais núcleos se unem para produzir um novo elemento. A fissão do átomo de urânio é a principal técnica empregada para a geração de eletricidade em usinas nucleares e também pode ser usada em armas nucleares. A fissão do urânio (U) pode ser provocada pelo bombardeamento de nêutrons (n) e pode ser representada pela equação: U 0n 56Ba 36Kr 2 0n energia < Acesso em: Adaptado. 14. (G1 - cps 2016) De acordo com o texto, assinale a alternativa correta. a) Na fusão nuclear, o núcleo atômico se divide em duas ou mais partículas. b) Na fissão do urânio, temos a formação de dois novos elementos químicos. c) As usinas hidrelétricas usam a fissão nuclear para a obtenção de energia elétrica. d) As reações nucleares só ocorrem quando provocadas através de técnicas específicas. e) O bombardeamento de átomos de urânio por um próton leva a liberação de dois prótons. Página 6 de 12

7 Gabarito: Resposta da questão 1: a) 41Tc 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 5s b) Teremos: 2 2 Tc O TcO 2 Tc C TcC 2 c) Tc 3 2α β 38 X Resposta da questão 2: [C] Observação: supondo-se soluções molares, não ionizáveis e não voláteis. Quanto maior o número de partículas, ou seja, a concentração, maior o efeito coligativo. Solução Ponto de congelamento ( C) Ponto de ebulição ( C) A 1,5 (ponto de congelamento mais elevado, apresenta menor concentração em mol L ) 101,5 (ponto de ebulição mais baixo, apresenta menor concentração em mol L ) B 3,0 (intermediário) 103,0 (intermediário) C Conclusões: 4,5 (ponto de congelamento mais baixo, apresenta maior concentração em mol L ) 104,0 (ponto de ebulição mais elevado, apresenta maior concentração em mol L ) [I] A solução A é aquela que, dentre as soluções analisadas, apresenta menor concentração em mol L. [II] A solução C é aquela que, dentre as soluções analisadas, apresenta menor pressão de vapor, pois apresenta a maior concentração mol L e o maior ponto de ebulição. [III] A solução C é aquela que, dentre as soluções analisadas, apresenta menor volatilidade, pois apresenta maior concentração em mol L. Resposta da questão 3: [C] Quanto mais intensas as forças intermoleculares, menor será a pressão de vapor. A presença de ramificações diminui a interação entre moléculas iguais, ou seja, quanto maior a quantidade de carbonos terciários e/ou quaternários, menor a atração intermolecular e maior a pressão de vapor. Então, [I] 2-metil-pentano: apresenta um carbono terciário. [II] 3-metil-pentano: apresenta um carbono terciário. [III] 2,2-dimetil-butano: apresenta um carbono quaternário (menor força intermolecular). [IV] 2,3-dimetil-butano: apresenta dois carbonos terciários. [V] Hexano: não apresenta carbono terciário e/ou quaternário (maior força intermolecular). Página 7 de 12

8 Conclusão: Forças intermoleculares: V > (I ou II) > IV > III; V > II > I > IV > III. Pressões de vapor: III > IV > I > II > V. Resposta da questão 4: a) A solução de água e etileno glicol é chamada de solução de resfriamento, pois, o etileno glicol faz ligações de hidrogênio com a água e, consequentemente, a temperatura de congelamento da solução se torna menor do que a temperatura de congelamento da água pura. b) Após a dissolução de etileno glicol à água, a temperatura de ebulição da solução aumenta, devido à presença de partículas de soluto (efeito coligativo). Resposta da questão 5: ANULADA Questão anulada no gabarito oficial. A partir da teoria da ebulioscopia, vem: ΔTeb Keb W i nsoluto W m solvente em kg onde, Δ T eb : variação da temperatura de ebulição K eb : constante ebulioscópica W: molalidade i: fator de Van't Hoff; igual a 1 para não eletrólitos 15,7 g 157 g mol ΔTeb 0,51 K kg mol 1 mágua A massa da água não foi fornecida, por isso a questão foi anulada. Resposta da questão 6: a) Associação: 1. Água pura. 2. Solução aquosa 0,5 mol L de glicose. (C6H12O 6 ) 1 1 C6H12O6 (C6H12O 6 ) 0,5 0,5 C6H12O6 0,5 mol de partículas 3. Solução aquosa água água 0,5 mol L de KC. 1KC K (aq) C (aq) 0,5 KC 0,5 K (aq) 0,5C (aq) (0,5 mol 0,5 mol) 1 mol de partículas Quanto maior o número de partículas, menor a pressão de vapor, então: Página 8 de 12

9 O sistema mais volátil é o número 1 (água pura), curva A. b) A adição de um soluto não volátil diminui a pressão de vapor, pois as interações entre as partículas de soluto e solvente aumentam. Resposta da questão 7: [C] [A] Incorreta. Apenas a temperatura de ebulição será maior, a temperatura de fusão será inferior a da água pura, pois a presença de soluto não volátil dificulta o congelamento da solução. [B] Incorreta. A quantidade de íons formados para as soluções iônicas dadas será: NaC Na(aq) C (aq) i 2 2 Ca(NO 3 ) 2 Ca(aq) 2NO 3(aq) i 3 Assim, dentre os compostos iônicos, a solução de nitrato de cálcio, irá apresentar a maior concentração de partículas presentes em solução o que levaria a apresentar um menor ponto de congelamento quando comparada ao cloreto de sódio. [C] Correta. Quanto maior a quantidade de partículas em uma solução, menor será a sua pressão de vapor. [D] Incorreta. Tanto solutos iônicos quanto moleculares irão apresentar pontos de ebulição superiores ao da água pura. [E] Incorreta. Será dada pelo composto que apresenta o maior número de íons em solução, no caso o nitrato de cálcio. Resposta da questão 8: [D] [I] Correta. Apesar de metanol e etanol apresentarem ligações de hidrogênio entre suas moléculas, o etanol tem maior temperatura de ebulição, pois sua massa molecular (ou superfície de contato) é maior do que a do metanol. [II] Correta. É possível ferver a água a 60 C, caso essa substância esteja submetida uma pressão de 20 kpa. Página 9 de 12

10 [III] Correta. A, aproximadamente, 50,2 C e 120kPa ocorre a ebulição do dissulfeto de carbono, logo a 50 C ele se encontra no estado líquido. Resposta da questão 9: [C] A concentração de sais na água do mar aumenta com a evaporação da água (solvente) e com o congelamento da água do mar (efeito crioscópico). Página 10 de 12

11 A concentração de sais na água diminui com a chuva ou com neve devido ao aumento da quantidade de solvente, ou seja, à diluição. Resposta da questão 10: a) Equação que descreve a reação nuclear: b) A partir de 50%, tem-se: I e Te Conclusão: a meia-vida é de 60 dias. Resposta da questão 11: a) Após 12 minutos de desintegração a massa restante será de 2,5g de Polônio-218: 3 minutos 3 minutos 3 minutos 3 minutos 40 g 20g 10 g 5 g 2,5 g b) A emissão de uma partícula alfa gera o radioisótopo Pb, que, por sua vez, emite uma partícula beta, produzindo Bi : A Z Po X Po X Po Pb A' Z' Pb Y Pb Y Pb Bi Resposta da questão 12: [A] 21,2 4 meias vidas 5,3 5,3 anos 5,3 anos 5,3 anos 5,3 anos 100 g 50g 25 g 12,5 g 6,25 g Resposta da questão 13: [D] 60min 60min 60min 100mg 50mg 25mg 12,5mg Ou seja, 180 min = 3 horas Resposta da questão 14: [B] [A] Incorreta. A fusão nuclear ocorre quando dois ou mais núcleos se unem para produzir um novo elemento. Página 11 de 12

12 [B] Correta. De acordo com a equação, são formados dois novos elementos químicos: o bário e o criptônio U 0n 56Ba 36Kr 2 0n energia [C] Incorreta. A fissão nuclear é usada para gerar eletricidade em usinas nucleares; [D] Incorreta. Alguns tipos de reações nucleares ocorrem também de forma espontânea. [E] Incorreta. O bombardeamento do urânio por um nêutron leva a liberação de dois nêutrons. Página 12 de 12