(9) 5- ELIE ESLVE IME DISCUSIVAS QUÍMICA QUÍMICA QUESÃ, de ácido cético é diciondo um solução de, de álcool etílico e 6 g de águ. Agurd-se que o meio formdo tinj o equilíbrio à tempertur eq, qundo se verific que su composição contém,5 de éster e o restnte de ácido cético, etnol e. Clcule quntos s de éster poderim ser formdos no equilíbrio, à mesm tempertur eq, se, s de etnol puro fossem misturdos, de ácido cético num recipiente seco. A reção que ocorre entre o ácido cético e o álcool etílico é um reção de esterificção, e pode ser crcterizd pel seguinte equção químic: + + Como se vê, reção segue proporção estequiométric de : em relção de regentes e produtos. No exercício foi proposto que de ácido cético foi diciondo de álcool etílico e 6 g de águ. Pel nálise d mss r, tem-se: 8 g X 6 g X= de mbém foi dito que o equilíbrio é tingido n tempertur eq, sendo que há no equilíbrio,5 de éster e o restnte de ácido cético, etnol e. Se há,5 de éster no equilíbrio, podemos montr o seguinte esquem, considerndo estequiometri d reção: Ac. Acético Álcool Éster () Águ () () () Início ege,5,5 - - orm - -,5,5 im -,5 =,5 -,5 =,5,5 +,5 =,5 Sendo ssim, no equilíbrio, temos s seguintes quntiddes de cd substânci. Ác Acético =,5 Álcool =,5 Éster =,5 Águ =,5 Montndo expressão d constnte de equilíbrio, temos:,5,5 ( ) x ( ) = [ éster ] x[ gu] [ ] [ ] = V V = 5 ácido x álcool,5,5 ( )x ) V V Sendo V o volume totl d mistur. N segund hipótese do problem, foi proposto que, s de etnol puro fossem misturdos, de ácido cético, num recipiente seco. Ness nov situção, temos Ac. Acético Álcool Éster () Águ () () () Início ege x x - - orm - - x x im -x -x x x Como tempertur eq não foi lterd, constnte de equilíbrio ness nov situção permnece mesm. Montndo expressão d constnte de equilíbrio x ( ).( x ) V V = ( x = 5 x ).( ) V V Sendo V o volume totl d mistur ness nov situção. x 5x+ = b± b c 5± 65 x = = =,88 ou,87 8 vlor de x =,88 não fz sentido, já que prtimos de pens de ácido cético e de etnol puro. Logo, o vlor pr o número de de éster produzido é:,87. QUESÃ Determine s fórmuls estruturis plns de todos os compostos derivdos do benzeno que stisfzem s seguintes imposições: i) em do composto encontrm-se 6 g de oxigênio e 7 s de crbono; ii) o elemento crbono corresponde 77,78% em mss do composto; e iii) em,6g do composto encontrm-se,6 g de hidrogênio. A prtir ds imposições, temos: i) Em do composto há: 6 g de oxigênio, o que corresponde de ; Além disso, em do composto há 7 s de C. ii) elemento crbono corresponde 77,78% em mss do composto: mcrbono mcrbono = 77,78% = 77,78% mcomposto m + mc + moutros 7 = 77,78% 6 + 7 + m outros ( ) 7 77,78% 6 + 7 m outros = 77,78% moutros = 8g mcomposto = mc + m + moutros = 7 + 6 + 8 = 8g iii) em,6g do composto encontrm-se,6 g de hidrogênio, logo:,6 g de,6 g de composto m g de 8 g de composto, 6 8 m = m = 8g logo m = moutros, portnto, o composto tem,6 fórmul pln Ce 7 8 sus fórmuls estruturis são: C QUESÃ As mins biogênics (AB) são bses orgânics tóxics produzids pel descrboxilção de minoácidos por microrgnismos, que podem ser encontrds como contminntes em diversos limentos. Dds s estruturs ds AB feniletilmin (), putrescin (), cdverin (), espermidin () e espermin (5) bixo, determine o nome de cd um desss éculs de cordo com s norms d IUPAC.
(9) 5- ELIE ESLVE IME DISCUSIVAS QUÍMICA () N ( minoetil) hidróxibenzeno () N butno, dimin () N N N pentno,5 - dimin () N N N N ( minopropil)butno, dimin (5) N N N, N - bis ( minopropil)butno, dimin N QUESÃ N (,,6 - trinitrotolueno) é um composto químico com proprieddes combustíveis e explosivs. Em condições específics e controlds, m grms de N entrm em combustão complet em presenç de r estequiométrico sem detonr ou explodir. s produtos dess reção form coletdos e trnsferidos pr um sistem de cptur de 8 L. Ao tingirem equilíbrio térmico com o mbiente ( 7 ºC ), pressão registrd no sistem de cptur foi de,77 tm. Assumindo que hipótese do gás idel é válid, que o r é um mistur de N e n proporção volumétric de :, que todo o nitrogênio existente nos produtos está n form de um únic substânci simples e que não existem produtos sólidos, determine o vlor de m. A fórmul estruturl do N é: N N A equção de combustão pode ser escrit como: 5 CN 7 5 6 ( s) + ( g) N( g) + 7C( g) + ( g) Como os produtos dess reção são coletdos e colocdos num sistem que tinge o equilíbrio térmico 7 C, águ então é liquefeit. Assim, rest no sistem os outros dois produtos ( N e C ) gsosos lém do N proveniente do r tmosférico e que não rege. A proporção volumétric entre N e no r tmosférico é de :, que é mesm proporção em s. Assim, se quntidde de consumid n reção, por de N, é de s, de N será qutro vezes mior, ou sej, = s. Clculndo o número de s de gses no sistem finl, temos: N N ( ) P V = n,77 8 = n,8 7 + 7 n = 59 s Pel proporção estequiométric, pr cd de N, form-se 7 s de gses N e C, pós o equilíbrio térmico, lém de restr s de N que não regiu proveniente do r tmosférico. 7 59 Deste modo, pr cd de N, há + = s de gses. Logo, sbendo-se que mss r do N é 7 g, temos: N 7 g m m = 5 g 59 s de gses 59 s 59 s QUESÃ 5, kg de crbonto de cálcio, n tempertur de 98, é introduzido em um forno que oper kp. forno é então quecido té tempertur c n qul ocorrerá clcinção do crbonto de cálcio. Sbendo-se que o módulo d vrição d energi livre de Gibbs d reção de clcinção à tempertur c é igul,7 kj/, determine tempertur de clcinção c e quntidde de clor necessári à complet clcinção do crbonto. Despreze os efeitos de mistur e considere que, pr o sistem recionl, plicm-se s seguintes equções: Δ * Δ G =Δ ΔS * Δ =Δ f + CpΔ * Δ S = Δ Sf + Cp Ddos: Entlpis e entropis de formção 98 e cpciddes clorífics médis: Substânci Δ º ( / ) f kj ΔS º f ( J /. ) Cp( J /. k ) C (g) -9 5, C( s ) -66 9, 56, CC (s) -7 9, A reção descrit no problem é seguinte: Δ CC C + C oi ddo no enuncido que o módulo pr ΔG n tempertur de c é igul,7 kj/. Como n tempertur c clcinção é um processo espontâneo, sbemos que ΔG possui vlor negtivo, logo ΔG = -,7 kj/. oi pedido o vlor d tempertur de clcinção, logo precismos esquemtizr um expressão que relcione o vlor de ΔG ddo e tempertur c de clcinção. Pr isso, vmos clculr o vlor de ΔG pr cd substânci, considerndo que no processo globl temos: Pr o CC : Pr o C: ΔG = ΔG produtos ΔG regentes Δ =Δ f + Δ Δ G =Δ c ΔS Cp = -7 + Δ Δ Δ S = Δ Sf + Cp = 9 + Δ ΔG CC = -7 + Δ - c (9 + Δ ) Δ G =Δ c ΔS Δ = -66 + 56 Δ ΔS = 9 + 56 Δ
(9) 5- ELIE ESLVE IME DISCUSIVAS QUÍMICA Pr o C : ΔG C ΔG C = -66 + 56 Δ - c (9 + 56 Δ ) Δ G = Δ c ΔS Δ = -9 + 5 Δ ΔS = + 5 Δ = -9 + 5 Δ - c ( + 5 Δ ) Utilizndo expressão: ΔG = ΔG produtos ΔG regentes temos: Δ totl G = ( Δ C +Δ ) C G G ΔG CC Δ 7 J = 9+ 5Δ c5 c Δ 66+ 56Δ 9c 56c Δ + 7Δ + 9c + c Anlisndo os termos dess equção e fzendo s devids simplificções, temos seguinte expressão simplificd: 7J =9 66 9 + 7+ 9 Isolndo c, temos c c c c = 88 N segund pergunt do enuncido, pede-se quntidde de clor necessári à complet clcinção do crbonto. Como pressão é constnte ns condições do problem, quntidde de clor trocdo é extmente o Δ d reção. Como Δ é função de estdo, podemos clculá-lo por qulquer cminho recionl e o resultdo será o mesmo. Dess form, cbe o cndidto escolher rot que lhe for mis conveniente. Nesse cso, considerremos que clcinção ocorreu em dus etps: : corre reção 98 e todo crbonto de cálcio é consumido. Aquece-se os produtos té o vlor de c = 88 Clculndo o Δ d primeir etp: Δ = Δ. produtos Δ. regentes ( 98 ) Δ = -9 66 + 7 = 77 J/ Clculndo o Δ d segund etp: Δ = 5(88-98) + 56(88-98) J/ = 979 J/ bs.: Δ = energi necessári pr quecer os produtos té tempertur de clcinção, n rot hipotétic. Δ totl = Δ + Δ = 77 + 979 = 79 J/ No cso do problem, temos kg de crbonto de cálcio: Logo, o totl de clor necessário é: n= = J 79 x = 79 J = 79 kj QUESÃ 6 tetrcloreto de crbono é um composto orgânico polr, líquido à tempertur mbiente. Dentre outrs plicções, foi mplmente utilizdo no século pssdo como solvente, como pesticid e n síntese de gentes refrigerntes. Seu emprego comercil, entretnto, foi progressivmente reduzido qundo se tornrm evidentes os seus efeitos nocivos à súde humn e o meio mbiente. Estudos consttrm que inlção é principl vi de exposição o tetrcloreto de crbono pr trblhdores e pr populção em gerl em rzão de su pressão de vpor reltivmente elevd e de su lent degrdção no mbiente. Supondo que s energis livres pdrão de formção ( ΔG f ) do tetrcloreto de crbono, nos estdos líquido e vpor 5ºC, sejm 68,6 kj / e 6, kj / respectivmente, determine su pressão de vpor, à mesm tempertur, em função constnte e (número de Neper) equilíbrio que ocorre entre s fses líquido e vpor pode ser descrito como: CC CC ( l) ( v) A constnte de equilíbrio em termos de pressões prciis é: = p p CCl vlor d vrição d energi livre de Gibbs pdrão pr o processo ( Δ G ) pode ser clculdo prtir dos ddos fornecidos no enuncido: Δ G = ΔG ( ) Δ G ( ) = 6 ( 68,6) = +,6 kj f CC f CC v ( ) ( l) A vrição d energi livre de Gibbs ( Δ G ) pode ser relciond com constnte de equilíbrio, segundo equção: Δ = Δ + G G ln Como pressão de vpor é pressão exercid pel fse gsos qundo o equilíbrio líquido-gás é estbelecido, o vlor de Δ G deve ser igul zero. Substituindo os vlores, temos: Sendo Δ G = Δ G + lnp = 6 + 8, 98 ln p,,86 ln =,86 = e p CCl p,86 = p, temos que pccl = e tm QUESÃ 7 Dê configurção eletrônic no estdo fundmentl do elemento com número tômico Z = 79. Determine o período e o grupo d bel Periódic que pertence o elemento. Seguindo o digrm de Linus Puling: s s s s 5s 6s 7s p 6 p 6 p 6 5p 6 6p 6 7p 6 p d d 5d 6d A distribuição eletrônic do ouro (Au) seri: f s s p 6 s p 6 s d p 6 5s d 5p 6 6s f 5d 9 Contudo, ness situção os orbitis 5d, que podem comodr no máximo elétrons, estão com 9. Se o átomo de ouro promover um 9 elétron do orbitl 6s pr o orbitl 5d, o orbitl d pss estr completmente preenchido, o que confere um mior estbilidde o átomo, dess form configurção eletrônic finl é: s s p 6 s p 6 s d p 6 5s d 5p 6 6s f 5d Como o subnível mis externo do átomo de ouro o 6s está n sext cmd o átomo se encontr no sexto período e como som dos elétrons nos subníveis 6s e 5d é ele se encontr no grupo (B).
(9) 5- ELIE ESLVE IME DISCUSIVAS QUÍMICA QUESÃ 8 Estbeleç relção entre s estruturs de cd pr bixo, identificndo-s como enntiômeros, distereoisômeros, isômeros constitucionis ou representções diferentes de um mesmo composto. C* Br C* Br Como os dois compostos presentm estereocentros S, eles são representções diferentes do mesmo composto. b) s compostos presentdos são enntiômeros por serem imgens especulres uns dos outros, conforme figur bixo: C C c) s compostos são representções diferentes dos mesmos compostos, pois presentm mesm configurção, nos mesmos estereocentros em cd composto, conforme figur bixo: Cl C* Br C** C** Cl C* Isômeros são compostos que possuem mesm fórmul eculr, ms fórmuls estruturis diferentes. s isômeros constitucionis se diferem qunto à ordem com que seus átomos estão ligdos. Existe um clsse de isômeros, chmdos de ópticos, que são compostos que possuem um, ou mis elementos com qutro ligntes diferentes (n grnde miori dos csos se trt de Crbono), conhecidos por elementos quiris ou estereocentros. Cd estereocentro pode ser clssificdo segundo o sistem.s., em que se estbelece um prioridde pr cd um dos seus ligntes, de cordo com sus msss tômics, sendo o lignte de mior prioridde (mior mss tômic) e o de menor prioridde (menor mss tômic). Em seguid, deve-se orientr o estereocentro no espço, de form que o lignte de menor prioridde () estej oposto o observdor, conforme s figurs bixo: bservdor ou bservdor Após isso, deve-se trçr um cminho entre o lignte de mior prioridde pr o de menor prioridde. Qundo orientção desse cminho for horário, o composto será denomindo e qundo for nti-horário, o composto será denomindo S, conforme figur bixo: C ou ) Cd composto em questão possui um único estereocentro, conforme figur bixo: C S C** = Br C** = d) s compostos são disteroisômeros por serem isômeros ópticos que não são imgens especulres uns dos outros: C* Cl C** C**= S Cl C* C** C* = C** = S e) s compostos são disteroisômeros, pois um dos compostos é cis, o outro é trns, portnto eles não são imgens especulres uns dos outros: cis trns QUESÃ 9 Determine o p no ponto de equivlênci d titulção de 5, ml de 8 ácido hipocloroso quoso ( = x ) com concentrção, /L, com hidróxido de potássio, /L, relizd 5 ºC. A reção de neutrlizção que ocorre ness titulção pode ser escrit como: C + C + A prtir dos ddos, pode-se clculr o número de de ácido ser neutrlizdo:
(9) 5- ELIE ESLVE IME DISCUSIVAS QUÍMICA n V n 5 ácido C =, = n,5 ácido = Pel equção cim, temos que proporção entre o ácido e bse é de :, ssim nbse =,5. Clculndo o volume d bse utilizd: n,5 C =, = Vbse =,5 L V Vbse volume finl d titulção é igul 7,5 ml (5 ml do ácido +,5 ml d bse). número de de C formdo tmbém é igul,5 (proporção ácido : bse : sl). Assim, concentrção de C pode ser clculd como: C C = = 7,5 5,5 /L ânion do sl formdo sofre hidrólise, lterndo o p do meio, conforme o equilíbrio: C + C + ( q ) ( ) ( q) ( q) A expressão d constnte de hidrólise é: [ C ].[ ] h = (I) [ C ] emos ind relção entre Substituindo II em I: h, w e : w h = (II) w [ C ].[ ] = [ C ] A concentrção de C é igul de e concentrção de C é igul do sl C, deste modo: k [ C ].[ ] w = k [ C ] [ ] 7 = [ ] = = L 8 5 5 Clculndo p: Logo, p log[ ] p log p = log + log log p = +,8,5 p =, = = p + p = p =, p = 9,67 QUESÃ A reção bixo segue mesm cinétic do decimento rdiotivo. A B + ½ C Ao se compnhr nliticmente o desenvolvimento dest reção n tempertur, obtêm-se o Gráfico, o qul estbelece um relção entre concentrção r d substânci A no meio recionl e o tempo de reção Ao se conduzir est mesm reção em diverss temperturs, obtêmse diferentes vlores pr constnte de velocidde de reção k, conforme os ddos d bel. bel Efeito d tempertur n constnte de velocidde k empertur(ºc) 5 5 55 65 Constnte de 5 velocidde, ks (,x 5,x, 7 x 5,x ) inlmente, com um trtmento mtemático dos ddos d bel A, pode-se construir o Gráfico, o qul fornece um relção entre constnte de velocidde e tempertur. Com bse ns informções fornecids, considerndo que In =,69 e que constnte universl dos gses é igul 8, J/., determine: ) tempertur b) energi de tivção em, em kj/, d reção ) enuncido diz que o gráfico present mesm cinétic de decimento rdiotivo, ou sej temos um cinétic de primeir ordem. Com ess informção podemos escrever: [ ] [ ] da da v = k A = k[ A] [ ] kdt dt [ A ] = [ A] da [ ] = kdt [ A] ln = k Δ t [ A ln [ A] = k Δ t ] [ A ] Anlisndo o gráfico podemos escolher dois pontos quisquer e substituir os vlores ness equção. Então podemos selecionr dois pontos que fcilitem s conts. Assim, por leitur do gráfico temos: 5
(9) 5- ELIE ESLVE IME DISCUSIVAS QUÍMICA t = s Ponto : [ A] =,/L t = s Ponto : [ A] =,/L Substituindo os vlores temos:, ln ln = k., k = k =, 7 s Ao nlisrmos bel vemos que constnte de velocidde é igul, 7 s que equivle à tempertur de 55 C ou 8. b) vlor d energi de tivção está relciond com constnte de velocidde trvés d equção de Arrhenius: E k = A e onde: k é constnte cinétic A é constnte pré-exponencil E é Energi de Ativção é constnte universl dos gses é empertur Aplicndo-se função ln n equção de rrhenius: E E lnk = ln A. e lnk = ln A Se chmrmos lnk de y e de x obtemos: E y = ln A x Como A, E e são constntes, temos um equção de gru. Portnto o gráfico descreve um ret, onde no eixo x temos vlores de e no eixo y vlores de lnk. Dess form o coeficiente ngulr E dess ret deve ser igul. Pr clculr o vlor d energi de tivção é necessário clculr equção d ret do gráfico, ms, como no cso do gráfico, temos os vlores tbeldos dos pontos é mis preciso usr os vlores fornecidos n tbel em vez de utilizr leitur de gráfico. E Sej α= o coeficiente ngulr d ret dd: k ln Δy ln ln k k k α= α= α= Δx Equipe dest resolução Químic oberto Bineli Muterle Lucs dos Sntos Vrgette fel Cpobingo imo Peixoto thin de Almeid Guizellini evisão Edson Vilel Gdbem Eliel Brbos d Silv elipe Eboli Sotorilli Digitção, Digrmção e Publicção Lucs ubi os omndo-se dois pontos quisquer d tbel, temos: = 5 + 7 = 98 = 5 + 7 = 8 e 5 - - k =, s k = 5, s 5 5 ln, 5 btemos: ln( 6) 8 98 α= α 8 98 ln( ) 8 98 α α, coeficiente ngulr se relcion com E, por: E α= E =α. E = E =, 8, 8 kj 6