XI Olimpíada Norte/Nordeste de Química

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1 XI limpíada orte/ordeste de Química XI limpíada orte/ordeste de Química SLUÇÕES ESCLHIDAS QUESTÂ - esolução apresentada pela estudante Milena Pinheiro Martins - Instituto Dom Barreto - PI. a) I) KH P 4 II) H III) K Cr 7 IV) HCl 4 V) [Cr(H ) 6 ]( ) Cl b) I) C 8 H (g) 6 C (g) + 8 H (l) II) 4 Fe (s) + (g) Fe (s) III) H S 4 + ahc a S 4 + <H C > a S 4 + H + C IV) KCl 4(s) KCl (s) + (g) V) (g) + H (g) H (g) QUESTÂ - esolução apresentada pela estudante Marcéli icole Peixoto Paiva - rganização Educacional Farias Brito - CE. a) método de datação por radioisótopos utiliza-se da análise da composição de certos elementos radioativos em amostras de idade desconhecida. tempo de meia vida é o tempo em que determinado elemento radioativo em uma amostra leva para cair a um percentual de 50% (/) da quantidade inicial. Tais elementos decaem para formar um 9

2 Programa acional limpíadas de Química isótopo mais estável, deixando então emitir radiação (atividade). Assim utilizando-se a análise do elemento isotópico mais adequado, determinamos a idade de alguns materiais. I) Um vegetal fossilizado possui alguns milhares de anos, portanto, deve-se utilizar a análise do isótopo carbono 4, cuja meia vida é de 570 anos. II) Uma rocha pode possuir bilhões de anos, por isso a datação do urânio- 8 é adequada, já que sua meia-vida é de 4,5 bilhões de anos. III) Vinhos costumam ser envelhecidos por algumas dezenas de anos. isótopo trítio ( H ) cujo tempo de meia-vida é de, anos é o mais apropriado. b. Quando uma amostra apresenta uma atividade de /8 da atividade inicial, ela já decaiu por três tempos de meia-vida: / A / / 0 A0 A0 A0 4 8 A 0 : atividade inicial Portanto, a idade da amostra é de vezes o tempo de meia-vida do carbono 4: x 570 anos = 790 anos c. n: nêutron H: próton d. pósitron ( β n 6 C + 4 ) é uma partícula nuclear com carga positiva e massa nula e. I) Como explanado no item a, tempo de meia-vida é o tempo em que a quantidade de um determinado elemento em uma amostra cai pela metade, sendo esse elemento, no caso, radioativo. II) Fusão nuclear é a fusão de dois ou mais núcleos para formar um só núcleo mais estável. A reação libera uma quantidade de energia muito grande. principal exemplo é a fusão de dois átomos de hidrogênio pesados para formar um átomo de hélio. Tal reação acontece no Sol e é o principio da bomba de hidrogênio: 4 H + H He Fissão nuclear é a quebra de núcleos de átomos instáveis para formar dois ou mais núcleos estáveis. Este é o principio da bomba atômica. Tratase de uma reação em cadeia, pois através do bombardeamento desses núcleos com nêutrons, nós obtemos novos nêutrons disponíveis para continuar o processo, por exemplo. III) Transmutação artificial é a transformação de um elemento a partir de outro através de métodos artificiais. Exemplo: A transformação citada no item c. 0 β H 0

3 XI limpíada orte/ordeste de Química QUESTÂ - esolução apresentada pelo estudante afael de Cesaris Araújo Tavares - Colégio 7 de setembro - CE. a. Proteínas monômero: Aminoácido H C CH polimeriza por condensação H Amido e celulose monômero: glicose: C 6 H 6 H H H C H H H para o amido para a celulose HC CH b. PVC Cloreto de polivinila monômero: cloroeteno Cl TEFL ou politetrafluoretileno: monômero: tetrafluoretileno ou tetrafluoreteno ou tetrafluoretenoh C CH F FC C C F F PLIACILITILA monômero = acrilonitrila ou cianeto de vinila: c. Polímeros termoplásticos: são polímeros que podem ser moldados através do aquecimento a temperaturas elevadas, sem sofrer alteração na sua composição. Seu formato pode ser modificado, embora o número de reciclagens seja limitado. Polímeros termofixos: são polímeros que não podem ser moldados através de aquecimentos elevados, pois sofrem alterações irreversíveis em sua composição como decomposição, ou alteração da sua estrutura interna. São polímeros infusíveis, insolúveis e apresentam estrutura tridimensional rígida (com ligações cruzadas). ão permitem reprocessamento.

4 Programa acional limpíadas de Química d. a polimerização por adição ocorre formação de ligações simples entre os monômeros, através dos elétrons p existentes originalmente, isto é, os elétrons p da dupla ligação forma novas ligações sigma, que unem os monômeros. A adição pode ocorrer através de dois mecanismos:, e,4. a polimerização por condensação há a formação de novas ligações entre as unidades monoméricas, com a perda de uma molécula pequena, como água ou cloreto de hidrogênio. ão envolve o rompimento de ligação II. Exemplos: C C C C Adição: ( )n C + H H H + H H Condensação: + HC CH H H -H Kevlar ( ) n C C H H QUESTÂ 4 - esolução apresentada pelo estudante Lucas Pessoa Mineiro- Colégio 7 de setembro - CE. a. Para o, temos: (trata-se de uma molécula ímpar, ou radical livre; sendo, por isso paramagnética. Quanto às propriedades químicas o é um gás incolor altamente reativo em uma atmosfera com oxigênio, se apresentando como um híbrido de ressonância das estruturas acima.) Para o, temos: (trata-se de uma molécula que apresenta ressonância dos pares de elétrons e na prática se apresenta como um híbrido de ressonância, expresso a seguir)

5 XI limpíada orte/ordeste de Química Para o, temos: (trata-se tanto de uma molécula ímpar com considerável tendência a se dimerizar em 4, como uma molécula que apresenta ressonância dos pares de elétrons e na prática se apresenta como um híbrido de ressonância) b. De acordo com a teoria de repulsão dos pares de eletrônicos da valência (PECV, sigla em inglês VSEP) as geometrias dos compostos são: Dióxido de nitrogênio ( ) Óxido nitroso ( ) Geometria angular geometria linear Para o dióxido de nitrogênio a geometria angular é a mais adequada pelo fato da molécula ser triatômica e seu átomo central (o nitrogênio) possuir um elétron desemparelhado, fazendo com o ângulo da ligação µ v ( ) seja menor de 80º, a fim de minimizar µ v as v repulsões v v entre o elétron não ligante e os pares de elétrons ligados. µ + µ = µ Para o óxido nitroso a geometria linear é a µ r mais adequada pois a molécula é triatômica e seu átomo central (o nitrogênio) não apresenta nenhum elétron não ligante, o que faz com que o ângulo de ligação mais estável, ou seja, com as menores repulsões possíveis entres os pares de elétrons ligados da molécula de seja 80º. c. Para o, temos: µ r µ r (o vetor momento dipolar da molécula é diferente de 0, em virtude da maior eletronegatividade do oxigênio em relação ao nitrogênio, havendo diferentes concentrações de carga na molécula, tornando-a polar.) Para o, temos:

6 Programa acional limpíadas de Química (o vetor momento dipolar da molécula é diferente de 0, em virtude da maior eletronegatividade dos oxigênios em relação ao nitrogênio. Logo a soma vetorial dos vetores das ligações, provoca um vetor resultante na direção dos oxigênios e concentrações diferentes de carga por toda a molécula, tornando-a polar.) Para o, temos: µ v ( vetor momento dipolar da molécula é diferente de 0. Embora não haja diferença de eletronegatividade entre os nitrogênios, existe um vetor momento dipolo na ligação, sendo este vetor o responsável pela polarização do composto; tornando-o, portanto, levemente polar) d. -Considerando a expressão para Kp: -E considerando que: P = P. X Parcial total p Kp = gás. p P n X gás = n gás total -Temos que a expressão para Kp, ficará: P Kp = Kp = tot X P. X tot ( P. X ) tot. X. X.P tot. X 0,.0, Kp = 0,6.05Pa Kp =,8.0 6 BS.: o cálculo de Kp, considera-se que no sistema em equilíbrio havia tanto moléculas dos produtos ( e ) quanto de reagente (), logo usando os coeficientes estequiométricos de cada espécie e considerando que as quantidades de cada uma sejam múltiplos desse valor, calculou-se as frações molares de cada gás: X 0,6 5 = 5 = X = X e. ox (-): H ox (-): H 4 ox (-): H H ox (0): ox (+): ox (+): ox (+): ox (+4): ox (+5): 5 0, 4

7 XI limpíada orte/ordeste de Química QUESTÂ 5 - esolução apresentada pela estudante Diego Ximenes Soares - rganização Educacional Evolutivo- CE. a. A equação representativa da reação é: Zn + HCl ZnCl + H ( s ) ( aq ) ( g ) b. Como o zinco é apenas 90 % puro, reagiram apenas 588,6g do metal: 654 g (Zn) - 00 % x - 90 % x = 588,6 g (Zn) A molaridade do ácido clorídrico pode ser calculada da seguinte maneira: M. M = T. d. 000, onde M molaridade M massa molar do ácido T titulo em massa d densidade da solução 000 número de transformação de unidade M. 6,5g.mol - = 0,4.,98g.mL mL. L - M =, mol. L - Pela equação balanceada, sabemos que mol de Zn reage com mols n 0 8 mol de HCl. Como 588,6 g de Zn correspondem 8 M mol = + a, 9.8 mols mol desse / = L, = metal, 4mollogo, V =, 7 L reagem 8 mols de HCl. Portanto o volume V que 00reagiu com o zinco V foi de: eagiu,7 L ou 70 ml de solução ácida. Já o volume utilizado foi de: (número de mols de HCl totais) n,4 mol m =, mol / L = V =, 78 L V V Foram utilizados,78 L ou 780 ml de solução ácida, pois foram colocados 0 % a mais de excesso. c. bserve novamente a reação: Zn + HCl ZnCl + H ( s ) ( aq ) ( g ) ote que, como reagiram totalmente 9 mols de zinco, teremos a formação de 9 mols de hidrogênio gasoso, visto que deve ser obedecida a proporção estequiométrica de : na reação. 5

8 Programa acional limpíadas de Química Levando em conta o que foi dito, pode-se usar a equação de Clapeyron para descobrir o volume do recipiente, uma vez que o gás ocupa todo o seu volume: Equação: P. V = n..t Dados: T = 00 K; P = 684 mmhg; = 0,08 atm.l.k-.mol-; n = 9 mols Fazendo-se a conversão da pressão de mmhg para atm, temos: atm mmhg x mmhg x = 0,9 atm Agora, pode-se usar a equação: 0,9 atm. V = 9mol. 0,08 atm.l.k -.mol -. 00K o volume do recipiente é de 46 L d. Antes que a reação ocorra temos no recipiente uma pressão de: P. 46L =, mol. 0,08 atm.l.k -.mol K 9 mol (H ) + 4, mol (Se) 08,4 atm. L P = P = 4, 4 atm 46 L E pelas equações dos gases:,4atm. L n V = V = 46 L H P H 9 mol P H = = P 0,9atm H =, log o P Se =,4 atm n P, mol 4,4 atm T T Usando o quadro de equilíbrio: Se(g) + H (g) SeH (g) Início:,4atm atm 0 Variação: -X -X +X Equilíbrio: (,4 x) ( x) X Temos: P( SeH ) X Kp = 5 = P(H ). P(Se) ( X). (,4 X) 5X² - X + = X 5X² - X + = 0 esolvendo-se a equação do grau, temos X =,56atm Portanto, obteremos: P(SeH ) =,56atm ; P(H ) =,744atm; P(Se) = 0,44atm; P(total) = 0,44 +,744 +,56 =,44atm 6