Programa de Pós-Graduação em Química IQ USP Exame de Capacidade 1º Semestre de Prova de Conhecimentos Gerais em Química. Caderno de Questões

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Danilo Dias Aragão
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1 Programa de Pós-Graduação em Química IQ USP Exame de Capacidade 1º Semestre de 2013 Prova de Conhecimentos Gerais em Química Caderno de Questões ome do candidato: Instruções: Escreva seu nome de forma legível no espaço acima. É expressamente proibido assinar ou fazer qualquer anotação que permita a identificação do candidato nas demais folhas desta prova. Este caderno de questões deverá ser entregue na íntegra ao final da prova. ão remova o grampo. Responda cada questão na mesma folha de seu enunciado. Se necessário, use o verso da mesma.

2 1. Riboflavina, também conhecida como vitamina B 2, participa de uma grande variedade de processos celulares. Devido à sua intensa coloração vermelho alaranjada, também é utilizada como aditivo em alimentos. a) Qual a fórmula molecular e a massa molar desta substância? Massas atômicas: (1), C(12), (14), (16). Resposta: b) Destaque com círculos, na figura ao lado, quais seriam os átomos capazes de estabelecer ligações de hidrogênio. c) Considere as curvas de calibração a e b que foram obtidas selecionando-se os comprimentos de onda de 260 nm e 450 nm a partir da interpretação do espectro de transmitância da riboflavina. Atribua qual comprimento de onda corresponde a a e a b e justifique brevemente sua resposta. 100 espectro de transmitância da riboflavina 80 a transmitância (%) absorbância b comprimento de onda (nm) concentração Resposta: d) Uma alíquota de 5,00 ml de uma solução de concentração desconhecida de riboflavina foi transferida para um balão de 10,0 ml e o volume foi completado com água deionizada. Após homogeneização, a absorbância, medida em cubeta de 1 cm de caminho óptico, a 450 nm foi de 0,120. ova alíquota de 5,00 ml da mesma solução de concentração desconhecida foi transferida para um balão de 10,0 ml e então 1,00 ml de uma solução estoque contendo 100 mg/l de riboflavina foi adicionada a este balão antes de se completar o volume com água. A nova leitura de absorbância foi de 0,198. Qual a concentração de riboflavina na solução de concentração desconhecida? (responda no verso)

2. composto de coordenação ao lado tem uma significância histórica na química, visto que fez parte da primeira classe de moléculas quirais sintetizadas que não continham carbono.

3 2. composto de coordenação ao lado tem uma significância histórica na química, visto que fez parte da primeira classe de moléculas quirais sintetizadas que não continham carbono. Esta molécula foi sintetizada pela primeira vez por Alfred Werner, o pai da Química de Coordenação, que foi premiado com o prêmio obel de Química em 1913 pelo seu trabalho revolucionário e extraordinário nesta área. a) De forma sucinta, explique o que é um complexo metálico? b) Represente a geometria do ânion na molécula acima. Qual o tipo de ligação química dos átomos de oxigênio do ânion? c) Como você explica o fato do oxigênio no cátion fazer 3 ligações químicas tanto no composto acima quanto em 3 +? Isto está de acordo com a regra do octeto? Justifique. d) Werner também descobriu o composto químico abaixo que chamou de segundo hexol. Justifique, com base no conceito de quiralidade, a seguinte afirmação: segundo hexol é aquiral, mas o rosto de Werner é quiral.

4 3. esmalte que recobre e protege os dentes contém o mineral hidroxiapatita, um hidrofosfato de cálcio de fórmula (Ca 10 (P 4 ) 6 () 2 ). Contudo, no período noturno, sobram na boca restos de alimentos (açúcares, por exemplo) e bactérias lácteas que não são eliminadas com facilidade pela saliva, como ocorre quando estamos acordados. Quando os dentes mais perdem do que ganham a batalha pelo cálcio e pelo fosfato, a cárie aparece. Dessa forma, a cárie pode ser definida como um desequilíbrio entre o processo de solubilização e precipitação da hidroxiapatita: Ca 10 (P 4 ) 6 () 2 10Ca P Tabela 1. rtofosfatos de cálcio e suas propriedades. a Razão molar Ca/P Fórmula -log (K ps ) Solubilidade (25 ºC) / g L -1 0,50 Ca( 2 P 4 ) 2 2 1, ,00 CaP 4 2 6, ,67 Ca 10 (P 4 ) 6 () 2 116,8 0,0003 1,67 Ca 10 (P 4 ) 6 (F) 2 120,0 0,0002 2,00 Ca 4 (P 4 ) ,0007 a oam E., Degradation of Implant Materials, 2013, XII: 516, p Reação global do processo de fermentação da glicose por bactérias lácteas: C ADP + 2 P i + 2 AD + 2 C 3 CC + 2 ATP + 2 AD onde, C 3 CC é o íon piruvato e P i é o íon fosfato inorgânico. Baseado nas informações acima explique: a) Com base nas reações apresentadas, explique porque no período noturno ocorre uma maior perda da hidroxiapatita que recobre o dente. b) Explique como seria possível prevenir a cárie utilizando produtos químicos e qual espécie química deveria ser adicionada ao processo de higiene bucal. Qual seria a justificativa para a adição dessa espécie? Explique com reações químicas e utilizando os dados fornecidos na Tabela 1.

5 4. ácido ascórbico (Asc 2 ) é um nutriente essencial para os humanos e sua deficiência causa escorbuto. Equilíbrios ácido-base e processos redox relevantes para a atividade do ácido ascórbico in vivo são apresentados no esquema a seguir. + + pk a = 4,1 pk a = 11,8 (Asc 2 ) (Asc ) (Asc 2 ) (X ) 1 e 1 e pk a = 0,9 (Asc ) (Asc ) 1 e (DA) a) Mostre a estrutura de Lewis de Asc. b) Em condições padrão, o potencial de redução do par Asc /Asc é 282 mv e o potencial de redução da vitamina E (também chamada de α-tocoferol ou Toc) é 480 mv (Toc /Toc). Explique utilizando o conceito de variação de energia livre a seguinte afirmação: A vitamina E oxidada em um elétron pode ser regenerada pela vitamina C. Dados: Gº = nfeº; F = J V 1 mol 1 e R = 8,314 J K 1 mol 1. c) Justifique, com as estruturas químicas pertinentes, a formação de Asc e não de X na primeira desprotonação de Asc 2. d) Após a primeira oxidação de Asc 2 in vivo (p 7), será encontrada maior concentração de Asc ou Asc? Justifique.

6 5. A tabela abaixo apresenta os valores de pk a para diferentes fenóis para-substituídos. Composto Substituinte em posição para pk a A nitro ( 2 ) 7,15 B ciano (C) 7,95 C cloro (Cl) 9,38 D 9,98 E metil (C 3 ) 10,14 F metóxi (C 3 ) 10,21 a) Explique o porquê dos diferentes valores de pk a de A e F com estruturas químicas pertinentes. b) Considerando o valor de pk a para o composto D, determine o valor de G 0 de ionização. Dados: Gº = RT lnk; R = 8,314 J K 1 mol 1. c) Uma mistura dos compostos B, C e E foi submetida à eletroforese em papel numa solução tampão de p 9,50. Indique na figura a seguir como seria a posição das manchas dos compostos na matriz de papel usada na separação. Justifique sua resposta. Figura 1. representação esquemática da folha de papel de filtro utilizada na eletroforese. <================== Região de migração =================> Polo (+) ( X ) Polo ( ) ota sobre a eletroforese em papel: A amostra contendo a mistura a ser separada é colocada no ponto central (marcado com o sinal (X) na Figura 1) de uma folha de papel de filtro a qual se encontra apoiada em suporte não condutor e embebida em solução de K 3 com concentração muito superior à dos componentes da mistura. Cada extremidade da folha permanece mergulhada numa cuba com a mesma solução de eletrólito. Em cada extremidade há um eletrodo inerte, polarizado conforme ilustrado na Figura 1. Ao aplicar-se uma diferença de potencial entre os eletrodos, os componentes carregados da mistura migram orientados pelo campo elétrico. Após tempo suficiente para migração, observa-se a separação dos componentes da mistura. Considere que não haja qualquer interação física ou química dos componentes da mistura com os poros do papel.

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