Prova Escrita de Conhecimentos Gerais em Química

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1 Universidade de Brasília (UnB) Instituto de Química (IQ) Programa de Pós-Graduação em Química (PPGQ) Código: (uso da Secretaria) 17/07/2017 SELEÇÃO DE CANDIDATOS AO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA PARA O SEGUNDO PERÍODO LETIVO DE 2017 Prova Escrita de Conhecimentos Gerais em Química Nome do (a) candidato (a): (letra de forma) Número do documento de Identidade: Assinatura do Candidato(a): I N S T R U Ç Õ E S 1. Preencha atentamente os dados solicitados. 2. Escreva o seu nome e assine APENAS NO CABEÇALHO DESTA PÁGINA. 3. Não amasse, não rubrique, não escreva seu nome nem faça marca ou sinal identificador nas demais páginas. 4. A prova é composta por 8 questões. Caso sua prova esteja incompleta, solicite nova prova. 5. Serão considerados aprovados apenas os candidatos que alcançarem a nota final normalizada igual ou superior a 5,0 (cinco). 6. Escreva com letra legível. No caso de erro, risque, com um traço simples, a palavra, a frase, o trecho ou o sinal gráfico e escreva o respectivo substitutivo. Lembre-se: parênteses não podem ser usados para tal finalidade. 7. Somente as provas escritas a caneta com tinta preta ou azul serão corrigidas. 8. Não serão avaliadas respostas escritas em folhas que não sejam as destinadas a isso. 9. Durante a realização da prova, não será permitida a consulta a qualquer material, sujeitando-se o (a) candidato (a) inobservante desta proibição ao cancelamento sumário da sua inscrição. 10. Não serão permitidas, durante a realização das provas, a comunicação entre os candidatos e autilização de livros, anotações, réguas de cálculo, impressos ouqualquer outro material de consulta. 11. Será permitido o uso de calculadora científica não programável. 12. A duração desta prova é de 4 horas.

2 Universidade de Brasília (UnB) Instituto de Química (IQ) Programa de Pós-Graduação em Química (PPGQ) SELEÇÃO DE CANDIDATOS AO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA PARA O SEGUNDO PERÍODO LETIVO DE 2017 CURSO DE DOUTORADO Prova Escrita de Conhecimentos Gerais em Química (Questão 1) Utilizando seus conhecimentos do modelo VSEPR (modelo da repulsão por pares de elétrons da camada de valência), para cada uma das moléculas abaixo, forneça: a estrutura de Lewis; a hibridização do átomo central, a geometria molecular; os ângulos das ligações (levando em consideração possíveis distorções); polaridade da molécula. Justifique as suas respostas. a) Pentafluoreto de iodo b) Trifluoreto de cloro :

3 Questão 1 - Continuação...

4 (Questão 2) Em 2013, uma equipe de cientistas de Berkeley, no estado da Califórnia, utilizou a técnica de Microscopia de Força Atômica (MFA) para obter pela primeira vez imagens de ligações de hidrogênio (Zhang et al., 2013, Science Vol. 342, Issue 6158, pp ). Imagem de quinolinas formando ligações de hidrogênio obtidas por MFA. As ligações de hidrogênio são fundamentais em inúmeros processos químicos e bioquímicos. Contudo, desde os trabalhos de Glasstone em 1937, sabe-se que ligações C-H podem também estar envolvidas em ligações de hidrogênio fracas, as quais foram mensuradas diretamente (Kawaiet al., 2017,Science Advances, Vol. 3, no. 5, e ).considere o quadro abaixo que compara estruturas e suas energias de interação calculadas em fase gasosa e responda: Tabela 1 Energia de interação em função da estrutura de moléculas (retirado, modificado e traduzido de Steiner, T. Chem. Commun. 1997, ) Sistema Energia (kcal.mol -1 ) H-C C-H O=CH 2-1,15 H-C C-H OH 2-2,19 CH 4 OH 2-0,59 a) Defina uma ligação de hidrogênio e justifique por que somente o hidrogênio é capaz de fazer este tipo de interação.(utilize no máximo 05 linhas) b) Por que a energia de interação entre a molécula de etino e água é, em módulo, superiora energia de interação entre metano e água.(utilize no máximo 05 linhas) c) Por que a energia de interação entre o etino e formaldeído é, em módulo,inferior a energia de ligação entre etino e água.(utilize no máximo 05 linhas)

5 Questão 2 - Continuação...

6 (Questão 3) Com base nas equações não-balanceadas (1) e (2) responda: H 2 O (l) + M 3+ [M(H 2 O) 6 ] 3+ (aq) (1) [M(H 2 O) 6 ] 3+ (aq)+ H 2 O (l) M 2 O 3(s) + H 3 O + (2) (a): Quais dos modelos ácido-base são mais adequados para as respectivas reações? Justifique sua resposta em no máximo 05 linhas; (b): A espécie M 3+ pode ser considerada dura ou mole? Justifique sua resposta em no máximo 05 linhas; (c): Considere que a espécie M 2 O 3(s) apresenta um K ps = 1.23x Com base nessa informação justifique se [M(H 2 O) 6 ] 3+ (aq) é um ácido ou base forte ou fraca. (máximo 05 linhas)

7 Questão 3 - Continuação...

8 (Questão 4) Considere a formação de um aduto ácido-base de Lewis pela reação do cloreto de cobalto(ii) com trifenilfosfina(c 18 H 15 P) formando o produto diclorobis(trifenilfosfina)cobalto(ii). Responda o seguinte: a) Escreva a equação global balanceada do processo. b) Considerando que partimos de 5 g de cada reagente de partida, qual o máximo de produto que poderemos obter? c) Considerando que experimentalmente obtivemos 3,5 g de produto, qual o rendimento real da síntese?

9 Questão 4 - Continuação...

10 (Questão 5) A constante de velocidade para a reação de primeira ordem é 0,76 s -1 a 1000 K e 0,87 s -1 a 1030 K. Calcule a energia de ativação da reação 2N 2 O (g) 2N 2(g) +O 2(g). Dado: R=8.314 J.mol -1.K -1.

11 Questão 5 - Continuação...

12 (Questão 6) A enzima glutamina sintetase media a síntese da glutamina a partir de uma reação aminação. A energia requerida para a reação é extraída da oxidação de fontes biológicas e ATP. Estime o valor da entalpia de reação a 60ºC, sabendo que para o glutamato e glutamina aquosos temos, respectivamente, C p,m = 177,0 J.mol -1.K -1 e C p,m =187,0 J.mol -1.K -1. Dados Cp,m(NH + 4 )=79,9 J.mol -1.K -1 e Cp,m(H 2 O)=75,29J.mol -1.K -1. -O NH 3 + O O glutamato O - (aq) + NH 4 + (aq) -O NH 3 + O O glutamina NH 2 (aq) + H 2 O(l) H r º=+21,8 kj.mol -1 a 25ºC

13 Questão 6 - Continuação...

14 (Questão 7) O teor de ácido acetilsalicílico (AAS) num comprimido pode ser determinado por volumetria de neutralização com uma solução padronizada de hidróxido de sódio. Neste método, é possível identificar ao menos três situações distintas: -Imediatamente antes do início da titulação tem-se apenas AAS dissolvido em água, ou seja: + + (1) -Durante a adição do agente titulante tem-se o seguinte equilíbrio: + + (2) -Após o consumo do AAS haverá excesso do agente titulante. Pergunta-se: (a) Qual o ph da solução de AAS imediatamente antes do início da titulação, sabendo-se que a concentração analítica do ácido é de 0,100 mol L -1? (b) Qual o ph da solução, durante a adição de NaOH, no momento em que a concentração do AAS na solução for igual ao dobro da concentração de sua base conjugada, o acetilsalicilato. (c) Qual o ph da solução antes do ponto de equivalência, no momento em que a concentração do AAS na solução for igual à concentração de sua base conjugada. (d) Qual o ph da solução, após o consumo de todo o AAS, quando a concentração de OH- for igual à 1, mol L -1. Dados: =3,

15 Questão 7 - Continuação...

16 (Questão 8) O medicamento Sulferan, empregado para combate da anemia, é constituído de um xarope de baixa viscosidade contendo sulfato ferroso ( ) como princípio ativo. Um analista foi selecionado para realizar a determinação de ferro no medicamento empregando um método baseado na oxidação do íon ferroso com solução de permanganato de potássio ( ), conforme a reação abaixo (1) (a) Escreva as equações das semi-reações no sentido da redução. (b) Qual será o potencial medido no ânodo quando a concentração de for o dobro da concentração de (c) qual será o potencial medido no cátodo sob concentrações iguais de e em ph 5,5? " Dados: E " E () * () =1,510 V =0,771 V

17 Questão 8 - Continuação...