Universidade Federal de Viçosa Departamento de Química Coordenação do Programa de Pós-Graduação em Agroquímica Seleção ao Curso de Mestrado 2015/II

Transcrição

1 Universidade Federal de Viçosa Departamento de Química Coordenação do Programa de Pós-Graduação em Agroquímica Seleção ao Curso de Mestrado 2015/II Número do(a) Candidato(a) (Campo reservado para a comissão de correção da prova) Nota Instruções 1. Preencha atentamente os dados solicitados. 2. Não amasse, não rubrique, não escreva seu nome nem faça marca ou sinal identificador nas demais páginas sob pena de ter as respectivas respostas anuladas. 3. Esta prova contém 7 (sete) questões, com sub-itens. Escreva as respostas com letra legível nos espaços disponíveis em cada questão e sub-item. É obrigatório o uso de caneta esferográfica. Respostas escritas a lápis serão anuladas. 4. O verso de cada folha desta avaliação poderá ser usado como rascunho, mas qualquer informação apresentada não será considerada na correção e nota final. 5. Durante a realização da prova, não será permitida a consulta a qualquer material. A desobediência resultará no cancelamento sumário da sua inscrição. 6. Não será permitida a comunicação entre candidatos, bem como a comunicação com pessoas externas, por qualquer meio, sujeitando-se o(a) candidato(a) não observante desta proibição ao cancelamento sumário de sua inscrição. 7. Não será permitida a utilização de qualquer recurso eletrônico (exceto calculadora). A desobediência resultará no cancelamento sumário de sua inscrição. 8. A duração desta prova é de 3 horas. 9. Há formulário, fatores de conversão e tabela periódica ao final da avaliação para consulta. Nenhum outro material poderá ser consultado. 10. O candidato que escrever seu nome na prova terá sua inscrição anulada. Escreva apenas o número que lhe foi atribuído no espaço correspondente acima. 1/13

2 Questão 1. Sobre o composto abaixo, responda ao que se pede. a) Nos espaços indicados abaixo, FORNEÇA o nome das funções orgânicas demarcadas de a a f. a b c d e f b) Nos espaços indicados abaixo, FORNEÇA a hibridização dos átomos numerados de 1 a c) FORNEÇA a configuração da dupla ligação identificada pela letra g. d) FORNEÇA a configuração absoluta do centro de assimetria (centro estereogênico) identificado pelo número 4. 2/13

3 Questão 2. A rota sintética abaixo envolve, na primeira etapa, a proteção de um dos grupos funcionais do material de partida A. Na etapa seguinte, o intermediário B é tratado com dois equivalentes de determinado reagente. O tratamento com ácido leva, finalmente, à formação do produto final C. O A O O HO OH H 2 SO 4 (cat.) B 1) reagente 2) H 3 O + O C OH Com base nestas informações, responda ao que se pede. a) ESCREVA a estrutura do intermediário B. b) ESCREVA a estrutura do reagente utilizado na segunda etapa. 3/13

4 Questão 3. A estrutura do taxol, substância de origem natural e utilizada como fármaco para o tratamento de vários tipos de câncer, está representada a seguir. O taxol é um fármaco quiral, apresentando diversos centros de quiralidade, dois dos quais estão numerados na estrutura abaixo. Utilizando a própria estrutura, escreva a ordem de prioridade dos grupos ligados a cada um dos dois centros estereogênicos segundo o sistema Chan-Ingold-Prelog e FORNEÇA as configurações absolutas dos centros estereogênicos 1 e 2. 4/13

5 Questão 4. Uma amostra de minério de ferro de massa igual a 5,009 g foi solubilizada (Ufa! Isso não é fácil!!) e tratada com solução básica até a completa precipitação do Fe 3+ na forma de Fe(OH) 3. O precipitado foi filtrado, lavado e calcinado até a completa conversão a Fe 2 O 3. A massa do precipitado calcinado foi igual a 0,3548 g. Calcule o teor de Fe na amostra. 5/13

6 Questão 5. (5.1) Um químico realiza rotineiramente uma análise colorimétrica para determinação do teor de um íon metálico em água. Pelo método de análise o químico coleta 10,00 ml da amostra e a trata com os reagentes específicos (complexante, ajuste de ph, mascarantes, etc), completando o seu volume para 25,00 ml. O produto da reação é um composto colorido. A solução da amostra, depois deste tratamento, teve uma absorbância, no comprimento de onda de máxima absorção, igual a 0,080. Uma curva analítica foi obtida para esse mesmo analito (padrão), submetido aos mesmos tratamentos, na faixa de concentração entre 0,10 e 3,00 mg L -1. A curva padrão (Y = 1,251x + 0,051) relaciona a absorbância (Y) e a concentração do analito na amostra em mg L -1 (x). Calcule a concentração, em mg L -1, do analito na amostra de água analisada. 6/13

7 Questão 5. Continuação (5.2) Logo depois o químico percebeu que a absorbância da amostra estava fora da faixa de concentração da curva padrão. Usando o método da adição de padrão, o químico adicionou aos 10,00 ml da amostra 5,00 ml de solução padrão do analito na concentração de 4,5 mg L -1, acrescentou os demais reagentes e mediu a absorbância. A absorbância era igual a 2,00. Calcule a concentração do analito na amostra. 7/13

8 Questão 6. Considere uma situação inicial em que 1 mol de um gás ideal (cuja capacidade calorífica a volume constante, C v, é igual a 2,5 R, onde R é a constante universal dos gases) se encontra a 100 atm de pressão numa temperatura de 100 C. Esta massa gasosa pode ser submetida a processos de expansão segundo diferentes mecanismos. Considere os seguintes casos: (a) O gás expande-se isotermicamente até um estado final, e durante este processo uma quantidade de calor equivalente a 2000 J é fornecida ao sistema gasoso; (b) O gás expande-se adiabaticamente até um estado final cujo volume é igual ao volume atingido no caso (a) acima. Analise os processos e responda às questões abaixo, comentando seus resultados. (6.1) Represente os dois processos acima em um mesmo diagrama Pressão versus Volume. (6.2) Qual o volume final, em litros, atingido em ambos os processos? 8/13

9 Questão 6. Continuação (6.3) Qual a pressão final, em atmosferas, atingida em cada caso descrito acima? (6.4) Qual a temperatura final, em graus Celsius, atingida pelo gás na expansão adiabática? 9/13

10 Questão 6. Continuação (6.5) Quais os valores de Q (calor), W (trabalho) e U (variação de energia interna) em cada caso descrito acima? 10/13

11 Questão 7. Dados de pressão parcial de vapor para dois componentes A e B (P A e P B ), que formam uma solução binária líquida qualquer, podem ser apresentados em um diagrama de pressão (P) em função da fração molar do componente A (X A ), sob temperatura constante. Desvios com relação às leis de formação de soluções (Raoult e Henry) podem ser observados nesses diagramas, considerando o equilíbrio entre uma solução líquida de composição conhecida e seu vapor. Estas leis estabelecem uma relação de proporcionalidade direta entre a pressão parcial de um componente i na fase vapor e a concentração da fase líquida em termos do componente i, ou seja, P i X i. Na lei de Raoult, a proporcionalidade é dada pela própria pressão de vapor do componente puro na temperatura do sistema (P i *), e na lei de Henry a proporcionalidade é dada pela constante de Henry, denotada por H i. Com base nisso, responda as seguintes questões: (7.1) Comente sobre a aplicação das leis de formação de soluções ideais (Raoult e Henry) em termos dos componentes da solução. Considere um sistema binário em que os compostos podem ser considerados como soluto e solvente. (7.2) Qual a relação ou dependência entre volatilidade de uma substância e sua pressão de vapor? 11/13

12 Questão 7. Continuação (7.3) Considere-se que um certo composto A é mais volátil que um composto B. Numa certa temperatura, se tomarmos cada composto puro separadamente, quem tem maior pressão de vapor? Explique. (7.4) Esboce um diagrama qualitativo, do tipo Pressão versus composição, para um sistema binário genérico (contendo os compostos A e B acima) que apresente desvios positivos da lei de Raoult. Apresente, no próprio diagrama, como seriam os comportamentos de P versus X A com base nas leis de Raoult e Henry para cada composto (faça um esboço gráfico dessas leis), bem como os pontos do diagrama em que podemos consultar os valores das pressões de vapor dos componentes puros na temperatura considerada. 12/13

13 Formulário e Fatores de Conversão Úteis T(K) = t(ºc) + 273,15 R = 8,314 J K -1 mol -1 = 0,082 atm L K -1 mol -1 1 atm = Pa = N m -2 = 760 mmhg = 760 torr 1 cal = 4,1868 J = 4,1868 N m 1 L = 1 dm 3 = 1000 cm 3 = 10-3 m 3 1 N = 1 kg m s -2 dw = P dv U = Q + W Para gases ideais: C p C v = R P V = n R T Equações de Poisson: V V 2 1 ( 1) T T 1 2 P P ( ) T T 1 2 1V1 P2V2 P C C p v ds dq T rev dq P = C p (T) dt dq V = C V (T) dt F = C P + 2 G = RT ln K 13/13