Professores: Andréia e Herval CURSO DOMÍNIO A prova de química deste ano foi abrangente, porém, infelizmente faltaram alguns assuntos muito importantes como: termoquímica, cinética química, eletroquímica e funções inorgânicas. Notamos a manutenção de alguns temas clássicos da UFPR, como: identificação de funções orgânicas, número de oxidação, equilíbrio químico, cálculo estequiométrico, modelos atômicos (Niels Bohr), tabela periódica moderna e hibridação do carbono, assuntos exaustivamente trabalhados em sala de aula. Os nossos alunos com certeza estavam tranquilos com a cobrança do tema carga formal encontrado em nosso material didático no módulo 09 do volume 2 da Química I, tema este abordado pela UFPR nos últimos anos. Vale suspende projeto de potássio Rio Colorado, na Argentina - Projeto voltado para mercado de fertilizantes está orçado em US$ 5,9 bi. (Notícia disponível em <http://g1.globo.com/economia/noticia/2013/03/vale-suspende-projeto-de-potassio-rio-colorado-naargentina-1.html>. Acessado em agosto / 2013) A notícia publicada neste ano trata de um projeto de mineração de potássio. Sobre esse elemento, analise as afirmativas a seguir: 1. É um metal. 2. Soluções salinas de seus haletos costumam ser levemente alcalinas. 3. Na mineração, é extraído como substância simples de águas de lagos e rios. 4. Sua principal aplicação é em fertilizantes, onde é o terceiro macronutriente da sigla NPK. a) Somente a afirmativa 1 é verdadeira. b) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras. c) Somente as afirmativas 2, 3 e 4 são verdadeiras. d) Somente as afirmativas 1 e 4 são verdadeiras. e) Somente as afirmativas 1, 3 e 4 são verdadeiras. Comentários: Questão de nível fácil abordando características do elemento químico potássio e tabela periódica. 1- Verdadeiro, o potássio é um metal alcalino (Grupo 1 da tabela periódica). Assunto abordado: Volume 1, Química I, módulo 4. 2- Falso, a hidrólise de um sal com fórmula KX (sendo X = Grupo 17) terá potencial hidrogeniônico (ph) próximo de 7, ou seja, caráter neutro. Assunto abordado: Volume 3, Química III, módulo 14. 3- Falso, os metais normalmente são encontrados na forma de minérios e não como substância simples. Assunto abordado: Volume 2, Química I, módulo 5. 4- Verdadeiro, os fertilizantes utilizam elementos como nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K). Assunto abordado: Volume 1, Química I, módulo 4. O assunto também foi abordado na biologia que consta em nosso material didático no volume 3, da biologia III, módulo 12. A equação geral dos gases ideais é uma equação de estado que correlaciona pressão, temperatura, volume e quantidade de matéria, sendo uma boa aproximação ao comportamento da maioria dos gases. Os exemplos descritos a seguir correspondem às observações realizadas para uma quantidade fixa de matéria de gás e variação de dois parâmetros. Numere as representações gráficas relacionando-as com as seguintes descrições. 1. Ao encher um balão com gás hélio ou oxigênio, o balão apresentará a mesma dimensão. 2. Ao encher um pneu de bicicleta, é necessária uma pressão maior que a utilizada em pneu de carro. 3. O cozimento de alimentos é mais rápido em maiores pressões. 4. Uma bola de basquete cheia no verão provavelmente terá aparência de mais vazia no inverno, mesmo que não
tenha vazado ar. ( ) ( ) ( ) ( ) Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta na numeração das representações gráficas. a) 1 3 4 2. b) 2 3 4 1. c) 4 2 1 3. d) 4 3 1 2. e) 2 4 3 1. Comentários: Questão de nível médio, enunciado dúbio quanto a afirmativa 1 relacionada com o 4 gráfico. Os demais gráficos são clássicos do assunto GASES. 1- Hipótese de Avogadro: Sob as mesmas condições de temperatura e pressão a mesma quantidade de qualquer gás ocupa sempre o mesmo volume. Assunto abordado: Volume 2, Química II, módulo 5. 2 Os pneus de carro e bicicleta estão na mesma temperatura logo teremos uma transformação isotérmica, representada graficamente por: Assunto abordado: Volume 2, Química II, módulo 5.
3 O cozimento de alimentos se dá em volume constante, logo teremos uma transformação isocórica: Assunto abordado: Volume 2, Química II, módulo 5. 4 No verão ou inverno a pressão permanece constante, logo teremos uma isobárica: Assunto abordado: Volume 2, Química II, módulo 5. As teorias atômicas vêm se desenvolvendo ao longo da história. Até o início do século XIX, não se tinha um modelo claro da constituição da matéria. De lá até a atualidade, a ideia de como a matéria é constituída sofreu diversas modificações, como se pode observar no modelo atômico de Bohr, que manteve paradigmas conceituais sobre a constituição da matéria, mas também inseriu novos conceitos surgidos no início do século XX. No modelo atômico de Bohr: 1. O elétron circula em órbita com raio definido. 2. O elétron é descrito por uma função de onda. 3. Para descrever o elétron num orbital são necessários 4 números quânticos. 4. Toda a massa do átomo está concentrada no núcleo, que ocupa uma porção ínfima do espaço. Entre as afirmativas acima, correspondem ao modelo atômico de Bohr: a) 1 e 2 apenas. b) 2 e 3 apenas. c) 2, 3 e 4 apenas. d) 1 e 4 apenas. e) 1, 3 e 4 apenas. Comentários: Questão de nível fácil, bastante interessante pelo contexto histórico, visto que comemoramos em 2013 o centenário do modelo atômico de Niels Bohr. 1 - Verdadeiro, o modelo atômico de Niels Bohr, também conhecido como modelo atômico de Rutherford-Bohr, prevê camadas ou níveis estacionários de energia os quais possuem energia fixa e definida, cada nível está afastado do núcleo por uma distância denominada raio, nos quais circulam, em órbita, os elétrons. Conforme o modelo atômico de Bohr o elétron circula em órbita com raio definido, o raio da órbita do elétron só será alterado caso ele absorva ou libere energia. Assunto abordado: Volume 1, Química I, módulo 3. 2 Falso, o modelo de Bohr é de 1913 e a função de onda (Ψ) é deduzida apenas em 1927 por Erwin Schrödinger. Assunto abordado: Volume 1, Química I, módulo 3. 3 Falso, orbital é um conceito baseado no modelo quântico que surgiu a partir de 1924 com Louis de Bröglie (Natureza dual da matéria), Heisenberg (Princípio da incerteza 1926) e Schrödinger (Função de onda 1927). Assunto abordado: Volume 1, Química I, módulo 3.
4 Verdadeiro, conforme citado anteriormente o modelo atômico de Niels Bohr é conhecido como modelo atômico de Rutherford-Bohr devido a preservação de todo conceito nuclear estudado por Rutherford. Assunto abordado: Volume 1, Química I, módulos 2 e 3. Fórmula para fraudar leite no Sul era vendida a R$ 10 mil, diz Promotoria. Para cada 9 litros de leite, o fraudador misturava um litro de água e adicionava 10 gramas de ureia industrializada, que mascarava a dissolução. Essa substância continha formol, produto cancerígeno, que o MPE [Ministério Público Estadual] informou estimar ter contaminado 100 milhões de litros de leite em um ano. (Notícia disponível em <http://noticias.uol.com.br/cotidiano/ultimas-noticias/2013/05/11/formula-para-fraudar-leite-no-sul-era-vendida-a-r-10-mil-dizmp.htm> acesso em 08 ago. 2013.) O texto extraído da notícia informa que o produto utilizado para fraudar o leite continha ureia e formol, compostos que possuem estruturas semelhantes, como mostrado ao lado. Com base nas estruturas, analise as seguintes afirmações: 1. O número de oxidação do carbono na ureia é maior (mais positivo) que 2. do carbono no formol. 3. A carga formal do carbono da ureia é maior (mais positivo) que do carbono no formol. 4. Em ambos os casos a hibridização do carbono é sp 2. 5. Formol é um álcool. a) Somente as afirmativas 2 e 4 são verdadeiras. b) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras. c) Somente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras. d) Somente as afirmativas 1, 2 e 4 são verdadeiras. e) Somente as afirmativas 1, 3 e 4 são verdadeiras. Comentários: Questão de nível médio, porém o Formol é uma solução aquosa de metanal, infelizmente a Universidade Federal do Paraná, relacionou o nome da solução que é uma mistura homogênea como sendo a substância pura. 1 Verdadeiro, pois no formol o carbono (C) tem nox 0 (zero) e na ureia +4. Assunto abordado: Volume 3, Química II, módulo 11. 2 Falso, a carga formal do carbono em ambas substâncias é igual a zero. Assunto abordado: Volume 2, Química I, módulo 9. 3 Verdadeiro, carbono com uma ligação dupla é hibridizado do tipo sp 2. Assunto abordado: Volume 1, Química IV, módulo 1 e Volume: 3, Química I, módulo 12. 4 Falso, o formol é um aldeído. Assunto abordado: Volume 2, Química IV, módulos 5 e 6. O dióxido de nitrogênio, proveniente da queima de combustíveis fósseis, é uma das espécies que mais contribui para o efeito da chuva ácida. A reação química que provoca a diminuição do ph da água da chuva é representada pelo equilíbrio a seguir: 2NO (g) + H O(l) H+(aq) + NO -(aq) + HNO (aq) 0 < 0 2 2 3 2 Η Num ensaio em laboratório, foram acondicionados num sistema fechado N2(g), O2(g), NO2(g) e vapor de água que está em equilíbrio com água líquida. A partir desses dados, considere as seguintes afirmações: 1. O aumento na pressão total do sistema tenderá a diminuir o ph da solução dentro do sistema. 2. Um aquecimento brando tenderá a aumentar o ph da solução dentro do sistema. 3. A adição de excesso de água líquida no sistema tenderá a deslocar o equilíbrio, diminuindo o ph da solução dentro do sistema. 4. A contribuição do ácido nitroso (HNO2) para o ph da solução dentro do sistema é desprezível. a) Somente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras. b) Somente as afirmativas 2, 3 e 4 são verdadeiras.
c) Somente as afirmativas 1 e 4 são verdadeiras. d) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras. e) Somente as afirmativas 1, 2 e 4 são verdadeiras. Comentários: Questão de nível médio, que exigiu conhecimentos de equilíbrio químico, princípio de Le Chatelier, ph e diluição de ácidos. 1 Verdadeiro, o aumento da pressão influencia em componentes gasosos considerando que a reação apresenta 2 mols de gás NO 2 nos reagentes o aumento da pressão desloca o equilíbrio no sentido de menor volume, ou seja, para os produtos onde não há substância gasosa, aumentando a concentração de H + e consequentemente diminuindo o potencial hidrogêniônico (ph) da solução dentro do sistema. Assunto abordado: Volume 3, Química III, módulo 13. 2 Verdadeiro, como a reação no sentido direto é exotérmica ( H < 0), o aumento da temperatura provoca o deslocamento do equilíbrio no sentido endotérmico, ou seja, no sentido inverso da reação o que diminui a concentração de íons H + aumentando assim, o ph da solução dentro do sistema. Assunto abordado: Volume 3, Química III, módulo 13. 3 Falso, a adição de água desloca o equilíbrio químico para direita o que favorece a produção de H +, no entanto o EXCESSO de água provoca a diluição dos íons o que diminui sua concentração provocando então, um aumento do ph. Assunto abordado: Volume 3, Química III, módulo 13 e Volume 2, Química III, módulo 06. 4 Verdadeiro, pois o ácido nitroso não está ionizado na reação. Assunto abordado: Volume 2, Química II, módulo 6 e Volume 3, Química III, módulo 13. As principais substâncias utilizadas no doping no esporte são classificadas como estimulantes, esteroides e diuréticos. São exemplos dessas classes, respectivamente, metanfetamina, testosterona e hidroclorotiazida, cujas estruturas são mostradas a seguir. H N O H OH Cl N H N NH 2 S S O O O O metanfetamina testosterona hidroclorotiazida A partir das estruturas das três substâncias, analise as afirmativas a seguir: 1. A testosterona possui seis carbonos quirais. 2. A metanfetamina possui dois isômeros ópticos. 3. A hidroclorotiazida possui isômeros geométricos. 4. As três substâncias utilizadas em doping apresentam algum tipo de isomeria. a) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras. b) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras. c) Somente as afirmativas 1, 2 e 4 são verdadeiras. d) Somente as afirmativas 1, 3 e 4 são verdadeiras. e) Somente as afirmativas 3 e 4 são verdadeiras. Comentários: Questão de nível médio, envolvendo conceitos gerais de isomeria com ênfase em isomeria geométrica e óptica. 1 Verdadeiro, Carbono quiral, ou assimétrico, é aquele que possui 4 ligantes diferentes entre si, observe quais são na figura abaixo:
Assunto abordado: Volume 3, Química IV, módulo 11. 2 Verdadeiro, o caso mais comum de isomeria óptica é a presença de carbono quiral, a molécula de metanfetamina apresentada possui 1 carbono quiral em sua estrutura. Portanto, possui 2 isômeros (dextrógiro e levógiro). Assunto abordado: Volume 3, Química IV, módulo 11. 3 Falso, há dois casos de isomeria geométrica: compostos que apresentam dupla ligação entre carbonos ou compostos cíclicos. No primeiro caso, é necessário, além da presença de uma ligação dupla, que cada um dos carbonos dessa ligação possua dois ligantes diferentes entre si. No segundo caso, é necessário que pelo menos dois carbonos do ciclo possuam ligantes diferentes entre si (isomeria bayeriana). A molécula citada não se enquadra em nenhuma das duas situações. Assunto abordado: Volume 3, Química IV, módulo 10. 4 Verdadeiro, a metanfetamina e a testosterona, apresentam carbonos quirais o que lhes conferem isomeria óptica. A hidroclorotiazida pode apresentar diversos isômeros um caso simples seria isomeria de posição como o exemplo abaixo: Assunto abordado: Volume 3, Química IV, módulo 11 e Volume 2, Química IV, módulo 9. Sobre as substâncias utilizadas em doping, apresentadas na questão anterior, considere as seguintes afirmativas: 1. A metanfetamina possui uma amina secundária. 2. A testosterona é um composto aromático. 3. A testosterona possui função cetona. 4. A hidroclorotiazida é um sal. a) Somente a afirmativa 1 é verdadeira. b) Somente a afirmativa 3 é verdadeira. c) Somente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras. d) Somente as afirmativas 3 e 4 são verdadeiras. f) Somente as afirmativas 1, 2 e 3 são verdadeiras.
Comentários: Questão de nível fácil que aborda conhecimentos básicos de química orgânica, como identificação de grupamentos funcionais, anel aromático e classificação de aminas. 1 Verdadeira, amina secundária é aquela que apresenta nitrogênio (N) ligado a dois radicais orgânicos. Assunto abordado: Volume 2, Química IV, módulo 08. 2 Falso, a molécula não apresenta anel aromático. Assunto abordado: Volume 1, Química IV, módulo 02. 3 Verdadeiro, função cetona é caracterizada pelo grupo carbonila (C=O) entre carbonos. Assunto abordado: Volume 2, Química IV, módulo 06. 4 Falso, sais são compostos iônicos provenientes de uma reação ácido + base (ácido de Arrhenius + base de Arrhenius sal + água). A hidroclorotiazida é um composto molecular. Assunto abordado: Volume 2, Química II, módulo 08. A coloração de Gram é um importante método empregado na microbiologia, que permite diferenciar bactérias em duas classes as Gram-positivas e Gram-negativas em função das propriedades químicas da parede celular. As bactérias Gram-positivas possuem na parede celular uma camada espessa de peptideoglicano, que é uma rede polimérica contendo açúcares (N-acetilglicosamina e ácido N-acetilmurâmico) e oligopeptídeos, enquanto que as bactérias Gram-negativas contêm uma camada fina. Na coloração de Gram utiliza-se o cristal violeta (cloreto de hexametilpararoanilina), que interage com o peptideoglicano. A adição de iodeto causa a precipitação do corante e as partículas sólidas ficam aprisionadas na rede polimérica, corando a parede celular. Ao lado estão esquematizadas a rede polimérica do peptideoglicano e as estruturas das espécies envolvidas. A partir das informações fornecidas, é correto afirmar que a principal interação entre o cristal violeta e a parede celular é: a) ligação de hidrogênio. b) interação íon-dipolo. c) interação íon-dipolo instantâneo. d) interação dipolo-dipolo. e) interação dipolo-dipolo instantâneo. (Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/gram_staining. Acessado em ago. 2013)
Comentários: Questão de nível médio que aborda conhecimentos sobre ligações químicas e forças intermoleculares. A estrutura do peptideoglicano é polar, o que permite interações do tipo ligação de hidrogênio ou ainda dipolo permanente, também conhecida por dipolo-dipolo. O cristal violeta é um composto iônico, ou seja, formado por íons. Logo, a principal interação entre os compostos citados é do tipo íon-dipolo. Íon do cristal violeta com dipolo do peptideoglicano. Assunto abordado: Volume 3, Química I, módulo 10. A pólvora negra, utilizada como propelente em armas de fogo, consiste numa mistura de enxofre, carvão vegetal e salitre. A reação que causa a propulsão e lançamento do projétil é descrita por: Dados: M(g/mol): C = 12, S = 32; O = 16, N = 14, K = 39 Para formular uma mistura baseada na estequiometria da reação, a proporção em massa dos constituintes enxofre, carvão vegetal e salitre na mistura deve ser, respectivamente: a) 12%, 13%, 75%. b) 32%, 12%, 56%. c) 33%, 17%, 50%. d) 35%, 11%, 54%. e) 40%, 20%, 40%. Comentários: Questão de nível fácil, envolvendo cálculos de porcentagem. Como já previsto, a Universidade Federal do Paraná exigiu que nossos alunos dominassem o conteúdo: cálculo estequiométrico. Massa Massa Massa x% y% z% = total: 100% 202g 32g 36g = total: 270g S (enxofre) y% -------------- 100% 32g ------------ 270g z = 12% C (carvão vegetal) z% -------------- 100% 36g ------------ 270g z = 13% KNO 3 (salitre) x% -------------- 100% 202g -------------270g x = 75% Assunto abordado: Volume 1, Química III, módulos 2 e 3.