Questão 1. Questão 2. Resposta. Resposta

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1 Questão 1 O transporte adequado de oxigênio para os tecidos de nosso corpo é essencial para seu bom funcionamento. Esse transporte é feito através de uma substância chamada oxi-hemoglobina, formada pela combinação de hemoglobina (Hb) e oxigênio dissolvidos no nosso sangue. Abaixo estão representados, de maneira simplificada, os equilíbrios envolvidos nesse processo: O 2 (g) + H2O ( ) O 2 (aq) Hb (aq) + 4 O 2 (aq) Hb(O 2) 4(aq) 100 ml de sangue contêm por volta de 15 g de hemoglobina e 80 g de água. Essa massa de hemoglobina (15 g) reage com cerca de 22,5 ml de oxigênio, medidos nas condições ambiente de pressão e temperatura. Considerando o exposto acima, a) calcule a quantidade, em mols, de oxigênio que reage com a massa de hemoglobina contida em 100 ml de sangue. b) calcule a massa molar aproximada da hemoglobina. c) justifique, com base no princípio de Le Châtelier, aplicado aos equilíbrios citados, o fato de o oxigênio ser muito mais solúvel no sangue do que na água. Dado: volume molar de O 2, nas condições ambiente de pressão e temperatura: 25 L/mol químico deslocará o primeiro para a direita, no sentido da dissolução de O 2(g) (aumenta a solubilidade). Questão 2 Pedaços de fio de cobre, oxidados na superfície pelo ar atmosférico, são colocados em um funil com papel de filtro. Sobre este metal oxidado, despeja-se solução aquosa concentrada de amônia. Do funil, sai uma solução azul, contendo o íon Cu(NH 3) 4 2 +,equeérecolhida num béquer. a) Escreva as equações químicas balanceadas representando as transformações que ocorrem desde o cobre puro até o íon Cu(NH 3) b) Faça um esquema da montagem experimental e indique nele os materiais de laboratório empregados, os reagentes utilizados e os produtos formados. a) As equações que representam as transformações citadas são: 2 + Cu Cu + 2e 2 Cu NH3 Cu(NH 3) b) O esquema a seguir representa uma filtração simples: 1LO2 a) 22,5 ml O 2 1molO 2 = mlo 2 25LO 2 conversão vmolar. = mol O 2 15 g hemoglobina 4molsO2 b) mol O 1 mol hemoglobina 2 equação química 6, g hemoglobina mol hemoglobina c) Pelo Princípio de Le Chatelier, o consumo de O 2(aq) no estabelecimento do segundo equilíbrio

2 química 2 Questão 3 a) O ferro-gusa, produzido pela redução do óxido de ferro em alto-forno, é bastante quebradiço, tendo baixa resistência a impactos. Sua composição média é a seguinte: Elemento %em massa Fe C Si Mn P S outros 94,00 4,40 0,56 0,39 0,12 0,18 0,35 b) O silício reage mais rapidamente. Pelo gráfico, temos uma maior variação da sua porcentagem em massa que os demais elementos em um mesmo intervalo de tempo. c) A velocidade média do consumo de carbono, no intervalo de 8a12minutos, pode ser calculada utilizando-se a expressão: vm (% C) t vm (4 2) (12 8) 0,5% C/min Questão 4 Para transformar o ferro-gusa em aço, é preciso mudar sua composição, eliminando alguns elementos e adicionando outros. Na primeira etapa desse processo, magnésio pulverizado é adicionado à massa fundida de ferro-gusa, ocorrendo a redução do enxofre. O produto formado é removido. Em uma segunda etapa, a massa fundida recebe, durante cerca de 20 minutos, um intenso jato de oxigênio, que provoca a formação de CO, SiO 2, MnO e PO 4 10, os quais também são removidos. O gráfico anterior mostra a variação da composição do ferro, nessa segunda etapa, em função do tempo de contacto com o oxigênio. Para o processo de produção do aço: a) Qual equação química representa a transformação que ocorre na primeira etapa? Escreva-a. b) Qual dos três elementos, Si, Mn ou P, reage mais rapidamente na segunda etapa do processo? Justifique. c) Qual a velocidade média de consumo de carbono, no intervalo de 8 a 12 minutos? Vinho contém ácidos carboxílicos, como o tartárico e o málico, ambos ácidos fracos. Na produção de vinho, é usual determinar a concentração de tais ácidos. Para isto, uma amostra de vinho é titulada com solução aquosa de hidróxido de sódio de concentração conhecida. Se o vinho estiver muito ácido, seu ph poderá ser corrigido pela adição de uma bactéria que transforma o ácido málico em ácido láctico. Além disso, também é usual controlar a quantidade de dióxido de enxofre, caso tenha sido adicionado como germicida. Para tanto, uma amostra de vinho é titulada com solução aquosa de iodo de concentração conhecida. a) Qual dos indicadores da tabela abaixo deverá ser utilizado na titulação ácido-base? Justifique. b) Por que a transformação do ácido málico em ácido láctico contribui para o aumento do ph do vinho? Explique. c) Qual a equação balanceada que representa a reação entre dióxido de enxofre e iodo aquosos, em meio ácido, e na qual se formam íons sulfato e iodeto? Escreva essa equação. Dados: Indicador ph de viragem Azul de bromofenol 3,0 4,6 Púrpura de bromocresol 5,2 6,8 Fenolftaleína 8,2 10,0

3 química 3 Constantes de ionização: ácido málico: K 1 = ; K 2 = ácido láctico: K = a) Numa titulação de uma mistura de ácidos fracos com uma base forte, ocorre a formação de sais cujos ânions sofrem hidrólise salina, fazendo com que o ph resultante no ponto de equivalência seja superior a 7. Logo, o indicador mais adequado para essa titulação será a fenolftaleína (ph de viragem entre 8,2 e 10,0). b) O ácido málico possui uma primeira constante de ionização (K 1 ) maior que a constante de ionização (K) do ácido láctico. Desse modo, o ácido láctico libera menos íons H + para a solução, tornando o vinho menos ácido (ph mais alto). c) A equação balanceada do processo redox descrito é: SO2(aq) + I2(aq) + 2 H2 O( ) 2 + SO4(aq) + 2 I(aq) + 4 H(aq) Para a neutralidade elétrica ser mantida, devem existir íons H + entre os produtos da reação e a presença da água entre os reagentes pode ser aferida durante o balanceamento da equação. Questão 5 As equações abaixo representam, de maneira simplificada, o processo de tingimento da fibra de algodão. Certo corante pode ser preparado pela reação de cloreto de benzenodiazônio com anilina: O produto orgânico dessa última reação é que se liga aos grupos OH da celulose, liberando HC. Dessa maneira, a) escreva a fórmula estrutural do composto que, ao reagir com o cloreto de benzenodiazônio, forma o corante crisoidina, cuja estrutura molecular é: b) escreva a fórmula estrutural do produto que se obtém quando a crisoidina e a triclorotriazina reagem na proporção estequiométrica de 1 para 1. c) mostre como uma molécula de crisoidina se liga à celulose, um polímero natural, cuja estrutura molecular está esquematicamente representada abaixo. A fixação deste corante ou de outro do mesmo tipo, à fibra de algodão (celulose), não se faz de maneira direta, mas, sim, através da triclorotriazina. A seguir está representada a reação do corante com a triclorotriazina. a) Usando-se como referência a equação dada da reação com cloreto de benzenodiazônio, o reagente necessário para a síntese de crisoidina é:

4 química 4 b) A fórmula estrutural do produto da reação entre a crisoidina e a triclorotriazina na proporção estequiométrica de 1 para 1 pode ser deduzida a partir da equação da reação análoga: b) Complete a tabela com os valores da concentração de peróxido de hidrogênio, em função do tempo de reação. c) Use a mesma área milimetrada e a mesma origem para traçar a curva da concentração de peróxido de hidrogênio, em função do tempo de reação. c) Observação: a crisoidina-triclorotriazina também pode associar-se à fibra de algodão através da hidroxila dos grupos CH2 OH. Questão 6 a) e c) A oxidação de íons de ferro (II), por peróxido de hidrogênio, HO Fe + 2H 2HO 2 + 2Fe foi estudada, a 25 o C, com as seguintes concentrações iniciais: peróxido de hidrogênio... 1, mol/l íons de ferro (II)... 1, mol/l ácido clorídrico... 1,00 mol/l A tabela seguinte traz as concentrações de íons de ferro (III), em função do tempo de reação. t/min [Fe ]/10 mol L 0 0,46 0,67 0,79 0,86 0,91 [H2O 2 ] /10 5 mol L 1 a) Use a área milimetrada abaixo para traçar um gráfico da concentração de íons de ferro (III), em função do tempo de reação. b) Usando-se os coeficientes da equação química dada, podemos completar a tabela: t/min [Fe ]/10 mol L 0 0,46 0,67 0,79 0,86 0,91 [H 2O 2 ]/10 5 mol L 1 1 0,77 0,67 0,61 0,57 0,55

5 química 5 Questão 7 Aqueles polímeros, cujas moléculas se ordenam paralelamente umas às outras, são cristalinos, fundindo em uma temperatura definida, sem decomposição. A temperatura de fusão de polímeros depende, dentre outros fatores, de interações moleculares, devidas a forças de dispersão, ligações de hidrogênio, etc., geradas por dipolos induzidos ou dipolos permanentes. Abaixo são dadas as estruturas moleculares de alguns polímeros. propileno ser um hidrocarboneto com ligações pouco polares. b) O poli(ácido 3-aminobutanóico) funde-se a 330 o C (maior temperatura) devido à existência de interações intermoleculares mais intensas decorrentes de ligações polares (N HeC O). c) A baquelite é um polímero termofixo. O seu ponto de fusão é tão elevado que antes de fundir, o polímero sofre decomposição térmica. Essa característica decorre das cadeias poliméricas serem fortemente interligadas por ligações covalentes (estrutura tridimensional). Questão 8 Kevlar é um polímero de alta resistência mecânica e térmica, sendo por isso usado em coletes à prova de balas e em vestimentas de bombeiros. Cada um desses polímeros foi submetido, separadamente, a aquecimento progressivo. Um deles fundiu-se a 160 o C, outro a 330 o C e o terceiro não se fundiu, mas se decompôs. Considerando as interações moleculares, dentre os três polímeros citados, a) qual deles se fundiu a 160 o C? Justifique. b) qual deles se fundiu a 330 o C? Justifique. c) qual deles não se fundiu? Justifique. a) Quais as fórmulas estruturais dos dois monômeros que dão origem ao Kevlar por reação de condensação? Escreva-as. b) Qual o monômero que, contendo dois grupos funcionais diferentes, origina o polímero Kevlar com uma estrutura ligeiramente modificada? Escreva as fórmulas estruturais desse monômero e do polímero por ele formado. c) Como é conhecido o polímero sintético, não aromático, correspondente ao Kevlar? a) O Kevlar é uma poliamida que pode ser obtida pela condensação entre um diácido e uma diamina: a) O polipropileno funde-se a 160 o C (menor temperatura) devido às mais fracas interações intermoleculares dentre os três polímeros dados. Essas fracas atrações decorrem do fato do poli-

6 química 6 b) c) Uma das poliamidas não aromática mais conhecidas é o náilon. Questão 9 A reação representada a seguir produz compostos que podem ter atividade antibiótica: Tal tipo de reação pode ser empregado para preparar 9 compostos, a partir dos seguintes reagentes: Esses 9 compostos não foram sintetizados separadamente, mas em apenas 6 experimentos. Utilizando-se quantidades corretas de reagentes, foram então preparadas as seguintes misturas: M1 = A1B1 + A1B2 + A1B3 M2 = A2B1 + A2B2 + A2B3 M3 = A3B1 + A3B2 + A3B3 M4 = A1B1 + A2B1 + A3B1 M5 = A1B2 + A2B2 + A3B2 M6 = A1B3 + A2B3 + A3B3 Dessas misturas, apenas M2 e M6 apresentaram atividade antibiótica. a) Qual o grupo funcional, presente nos compostos do tipo A, responsável pela formação dos 9 compostos citados? Que função orgânica é definida por esse grupo? b) Qual a fórmula estrutural do composto que apresentou atividade antibiótica? a) Segundo o esquema de preparação dos compostos fornecidos no texto, o grupo funcional é a carbonila ( CHO) presente nos compostos do tipo A que reage com o grupo amino ( NH 2 ) dos compostos do tipo B. O grupo carbonila nos compostos do tipo A caracteriza a função aldeído. b) Comparando-se as misturas M2 e M6, nota-se que o composto comum à ambas e que não aparece nas outras misturas é o A2B3. Sua fórmula estrutural é: Questão 10 Em 1999, a região de Kosovo, nos Bálcãs, foi bombardeada com projéteis de urânio empobrecido, o que gerou receio de contaminação radioativa do solo, do ar e da água, pois urânio emite partículas alfa.

7 química 7 a) O que deve ter sido extraído do urânio natural, para se obter o urânio empobrecido? Para que se usa o componente retirado? b) Qual a equação da primeira desintegração nuclear do urânio-238? Escreva-a, identificando o nuclídeo formado. c) Quantas partículas alfa emite, por segundo, aproximadamente, um projétil de urânio empobrecido de massa 1 kg? Dados: composição do urânio natural... U ,3% U-235-0,7% meia-vida do U x 10 9 anos constante de Avogadro... 6 x mol 1 1 ano... 3 x 10 7 s alguns elementos e respectivos números atômicos Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm a) A extração do isótopo físsil U-235 no urânio natural irá transformá-lo no urânio empobrecido usado em projéteis militares. O U-235 extraído, em proporção adequada com o isótopo U-238 pode ser utilizado em usinas nucleares e bombas nucleares b) 92U 90Th α tório 234 c) Considerando que o urânio empobrecido seja constituído somente pelo isótopo U-238, o número inicial de átomos de urânio na amostra é: g U 1mol U 6 10 átomos = g U 1mol U m. molar nº de Avogadro = 2, átomos. O decaimento de uma amostra radioativa é descrito por uma curva exponencial e não por uma reta. Esse fato significa que a cada instante temos um determinado e específico número de emissões radioativas. Com os dados fornecidos é possível somente realizar-se um cálculo proporcional e aproximado. Adotando-se para o cálculo o intervalo de tempo transcorrido entre 0seoprimeiro tempo de meiavida, podemos calcular o número médio de emissões α por segundo: 24 1,26 10 átomos U 1part. α anos 1átomoU T eq. nuclear 1/ 2 1ano 6 part. α 8, s s conversão