Folha de Dados Informações de Tabela Periódica
Constantes:
Constante de Faraday = 96.500 C.mol –1
R = 2,00 cal. mol –1. K –1 = 8,314 J.mol –1.K –1 = 0,082 atm.L.mol–1.K –1 Kw = 1,0 x 10
–14 , a 25 oC
log 2 = 0,30 log 3 = 0,48 log 7 = 0,85 21/2 = 1,4
Equações:
G = G° + RT ln K E = E° - RT/(nF) ln Q
01
. 1,0 mol de ácido acético é adicionado a uma solução de 1,0 mol de álcool etílico e 36 g de água. Aguarda-se que o meio formado atinja o equilíbrio à temperatura Teq, quando se verifica que a sua composição contém 0,5 mol de éster e o restante de ácido acético, etanol e H2O. Calcule quantos mols de éster poderiam ser formados no equilíbrio, à mesma temperatura Teq, se 2,0 mols de etanol puro fossem misturados a 1,0 mol de ácido acético num recipiente seco.Solução:
Com os dados iniciais devemos determinar o valor da constante de equilíbrio, Keq, nas condições do experimento.
1CH3COOH(l) + 1CH3CH2OH(l) 1CH3COOCH2CH3(l) + 1H2O(l)
Inicio 1,0 mol 1,0 mol 0,0 mol
2,0 mol
Reage / Forma x x x
x
Equilíbrio (1,0 - x) (1,0 - x) x
(2,0 + x)
Como verificou-se que no equilíbrio existia 0,5 mol de éter, temos: x = 0,5 mol.
Portanto, a constante de equilíbrio será:
0,5 0,5 K 5 5 , 2 5 , 0 K x 0 , 1 x 0 , 1 x 0 , 2 x keq eq eq Para a segunda situação de equilíbrio temos:
2 3x x 5x 15x 10 x 4x 15x 10 0 x 5 x 2 x 1 x k 2 2 2 2 2 eq Resolvendo, temos: 4 65 15 x Como x < 2, então: 1,73moldeéster
4 65 15 x
02
. Determine as fórmulas estruturais planas de todos os compostos derivados do benzeno que satisfazem as seguintes imposições: i) em 1 mol do composto encontram-se 16 g de oxigênio e 7 molsde carbono;
ii) o elemento carbono corresponde a 77,78% em massa do composto; e
iii) em 21,6 g do composto encontram-se 1,6 g de hidrogênio.
Solução:
De i) temos:
MMo = 16g/mol a molécula possui 7 átomos de carbono e um átomo de oxigênio. De ii) temos: mol / g 108 MMcomp 100 MMcomp 12 7 78 , 77 100 MMcomp MMc ) carbono de átomos de º n ( C % De iii) temos:
21,6g do composto equivalem a mol 0,2mol 108
6 , 21
Se nesses 21,6g de composto, 1,6g é de hidrogênio então: número de átomos de hidrogênio na molécula = nH.
8 1 2 , 0 6 , 1 MM MMcomp m n H H H átomos de hidrogênio.
Então forma molecular: C7H8O
Possíveis fórmulas estruturais planas são:
OH CH2 O CH3 CH3 OH 3 CH OH OH 3 CH
;
;
;
;
03
. As aminas biogênicas (AB) são bases orgânicas tóxicasproduzidas pela descarboxilação de aminoácidos por
microrganismos, que podem ser encontradas como contaminantes em diversos alimentos. Dadas as estruturas das AB feniletilamina (1), putrescina (2), cadaverina (3), espermidina (4) e espermina (5) abaixo, determine o nome de cada uma dessas moléculas de acordo com as normas da IUPAC.
Solução: 2 NH HO ) 1
( 4 - hidróxi - fenil - etilamina
1,4 - diaminobutano 1,5 - diaminopentano N H2 2 NH ) 2 ( N H2 NH2 ) 3 ( N H2 N H 2 NH ) 4 (
N – (3 – aminopropil) butano – 1,4 - diamino
N H2 N H ) 5 ( N H 2
NH N1N – bis (3 – aminopropil) butil – 1,4 - diamino
04
. O TNT (2, 4, 6 - trinitrotolueno) é composto químico com propriedades combustíveis e explosivas. Em condições específicas e controladas, m gramas de TNT entram em combustão completa em presença de estequiométrico sem detonar ou explodir. Os produtos dessa reação foram coletados e transferidos para um sistema de captura de 820L. Ao atingirem equilíbrio térmico com ambiente (27°C), a pressão registrada no sistema de captura foi de 1,77 atm. Assumindo que a hipótese do gás ideal é válida, que o ar é uma mistura de N2 e O2 na proporção volumétrica de 4;1, que todo o nitrogênio existente nos produtos está na forma de uma única substância simples e que não existem produtos sólidos, determine o valor de m. Solução: A fórmula molecular do TNT é 4 C7H5N3O6(s) + 21O2(g) ) g ( 2 ) g ( 2 ) g ( 2 10HO 6N CO 14 O número de mols de gases após a reação será: mols 59 n 300 082 , 0 820 77 , 1 RT PV n
Além dos gases produzidos durante a combustão temos também o nitrogênio presente no ar que, pela estequiometria da reação, será:
mols 84 21 4 )) AR ( N ( n 2
O número de mols de TNT utilizado está relacionado com o número de mols de gases após a reação da seguinte forma:
4 mol (TNT) _________
1410684
molsdegases X _________ 59 mols mols 114 4 59 x A massa m será: m = 2 227m = 454 g05
. 1,000kg de carbonato de cálcio, na temperatura de 298K, é introduzido em um forno que opera a 101 kPa. O forno é então aquecido até a temperatura Tc na qual ocorrerá a calcinação do carbonato de cálcio. Sabendo-se que o módulo da variação da energia livre de Gibbs da reação de calcinação à temperatura Tc é igual a 10,7 kJ/mol, determine a temperatura de calcinação Tc e a quantidade de calor necessária à completa calcinação. Despreza os efeitos de mistura e considere que, para o sistema reacional, aplicam-se as seguintes equações: T T c S S T c H H S T H G P 0 f P 0 f Dados:
Entalpias e entropias de formação a 298K e capacidades caloríficas médias:
Substância H0f (kJ/mol) S0f (J/mol .K) Cp (J/mol.K)
CO2(g) -394 213 54,0
Solução:
1CaCO3(S) 1 CaO(s) + 1CO2(g)
) 1207 ( ) 394 1207 ( H ) H ( ) H H ( H H H H 0 0 3 CaCO 0 2 CO 0 CaO 0 0 R 0 p 0 1 0 177 KJmol H ) 94 ( ) 213 39 ( S ) S ( ) S S ( S S S S 0 0 3 CaCO 0 2 CO 0 CaO 0 0 R 0 P 0 1 1 0 158J mol k S ) 110 ( ) 54 56 ( C C C C P reagentes P produtos P P 0 CP Logo, 158 10 7 , 10 10 177 T S G H T S T H G S S H H 3 3 0 0 K 10 19 , 1 T 3 Calor necessário: x mol g 100 g 10 1,00 177kJ mol 1 1 3 KJ 10 77 , 1 KJ 1770 x 3 OBS: G = -10,7KJ mol-1
Visto que a reação ocorre em Tc nesta temperatura o processo é espontâneo
eG < 0, isto é, negativo.
06
. O tetracloreto de carbono é um composto orgânico apolar, líquido à temperatura ambiente. Dentre outras aplicações, foi amplamente utilizado no século passado como solvente, como pesticida e na síntese de agentes refrigerantes. Seu emprego comercial, entretanto, foi progressivamente reduzido quando se tornaram evidentes os seus efeitos nocivos à saúde humana e ao meio ambiente. Estudos constataram que a inalação é a principal via de exposição ao tetracloreto de carbono para trabalhadores e para a população em geral em razão de sua pressão de vapor relativamente elevada e de sua lenta degradação no ambiente.Supondo que as energias livres padrão de formação (ΔGºf) do tetracloreto de carbono, nos estados líquido e vapor a 25ºC, sejam -68,6 kJ/mol e -64,0 kJ/mol respectivamente, determine a sua pressão de vapor, à mesma temperatura, em função da constante e (número de Neper).
Solução:
O tetracloreto de carbono líquido está em equilíbrio com seu vapor conforme a equação: 4(g) ) ( 4 CC CC
0 R ) ( 4 0 F ) g ( 4 0 F 0 R 6 , 68 0 , 64 G CC G CC G G A relação entre a variação de energia livre de Gibbs e a constante de equilíbrio é dada por:
nK RT G G 0
No estado de equilíbrio temos G = 0, assim:
86 , 1 3 0 0 e K 86 , 1 nK 298 314 , 8 10 6 , 4 nK RT G nK G nK RT Mas, KP
CC4(g)
Então, P
CC4(g)
e1,86 bar07.
Dê a configuração eletrônica no estado fundamental do elemento com número atômico Z = 79. Determine o período e ogrupo da Tabela Periódica a que pertence o elemento. Solução:
Se seguirmos a distribuição eletrônica segundo o diagrama de Linus Pauling temos:
Xe6s24f145d979 Z
Porém, sabe-se que a diferença de energia de um elétron que está em um orbital 6s para um que está em um orbital 5d é muito pequena, e, no elemento considerado, o subnível 5d está quase que totalmente preenchido. Desta forma, a passagem de elétron do orbital 6s para o orbital 5d tomaria o subnível 5d totalmente preenchido estabilizando um pouco mais o elemento. Então a configuração eletrônica para Z = 79 é:
Xe4f145d106s1Assim, o elemento pertence ao sexto período e à família 1B.
08.
Estabeleça a relação entre as estruturas de cada par abaixo, identificando-as como enantiômeros, diastereoisômeros, isômeros constitucionais ou representações diferentes de um mesmo composto. Dados: a) 4 1 2 3 1 2 3 4 eTrocando 1 com 2 e depois 1 com 4 teremos o segundo composto. Como são duas trocas então temos o mesmo composto.
b)
enantiômeros , pois um é a imagem do outro quando colocado um espelho . c) 3 4 1 2 1 3 4 a b 1 3 4 2 4 1 3 b a
Carbono a: rotacionando no sentido horário o 1 passa pelo 4 logo carbono S.
Carbono b: rotacionando no sentido anti horário o 1 passa pelo 4 logo carbono R.
Carbono b: rotacionando no sentido anti horário o 1 passa pelo 4 logo carbono R.
Carbono a: rotacionando no sentido horário o 1 passa pelo 4 logo carbono S.
Carbono nas duas moléculas é S e carbono b nas duas moléculas é R, logo mesmo composto.
d)
Carbono a: rotacionando no sentido horário o 1 passa pelo 4 logo carbono S.
Carbono b: rotacionando no sentido horário o 1 passa pelo 4 logo carbono S.
Carbono b: rotacionando no sentido anti horário o 1 passa pelo 4 logo carbono R.
Carbono a: rotacionando no sentido anti horário o 1 passa pelo 4 logo carbono R.
bono nas duas moléculas é S e carbono b nas duas moléculas é R, logo mesmo composto.
Logo, são diasterioisômeros
3 2 1 4 a 4 1 3 b 3 1 a4 2 4 1 3 b e)
e
09.
Determine o pH no ponto de equivalência da titulação de 25,0 mL de ácido hipocloroso aquoso (Ka = 3 x 10–8) com concentração 0,010 mol/L, com hidróxido de potássio 0,020 mol/L, realizada a 25 ºC.Solução:
O volume de solução de base necessário para a titulação é calculado da seguinte forma: mL 5 , 12 V V 020 , 0 0 , 25 010 , 0 V M V
MÁCIDO ÁCIDO BASE BASE BASE BASE
No ponto de equivalência, todo o ácido hipocloroso terá se transformado em íons hipoclorito. Assim, a concentração inicial dos íons hipoclorito no ponto de equivalência será:
C O
6,67 10 3mol L1 5 , 12 0 , 25 0 , 25 010 , 0 O C No ponto de equivalência temos o seguinte equilíbrio
Para este equilíbrio faremos as seguintes considerações:
1 – A contribuição da água na concentração de [OH]é desprezível. 2 – A concentração de ácido no equilíbrio é igual à de hidroxila. 3 – [CO]eq[CO]inicial Assim, temos: 3 8 14 2 2 b 6,67 10 10 0 , 3 10 0 , 1 ] OH [ ] O C [ ] OH [ K 1 5 9 2 2,22 10 [OH ] 4,7 10 mol L ] OH [ Verificando as considerações:
1 – A contribuição da água é desprezível, pois o resultado encontrado é duas ordens de grandeza maior.
3 – A concentração inicial dos íons hipoclorito é duas ordens de grandeza maior que [OH]. Assim, a aproximação é valida.
67 , 9 pH 33 , 4 pOH ] OH [ log pOH
10.
A reação abaixo segue a mesma cinética do decaimento radioativo.A 2B + ½ C
Ao se acompanhar analiticamente o desenvolvimento desta reação na temperatura T1, obtêm-se o Gráfico 1, o qual estabelece uma
relação entre a concentração molar da substância A no meio reacional e o tempo de reação.
Ao se conduzir esta mesma reação em diversas temperaturas, obtêm-se diferentes valores para a constante de velocidade de reação k, conforme os dados da Tabela 1.
Tabela 1 – Efeito da temperatura na constante de velocidade k
Temperatura (ºC) 25 45 55 65 Constante de velocidade, k (s-1) 3,2 x 10 -5 5,1 x 10-4 1,7 x 10 -3 5,2 x 10-3
Finalmente, com um tratamento matemático dos dados da Tabela 1, pode-se construir o Gráfico 2, o qual fornece uma relação entre a constante de velocidade e a temperatura.
Com base nas informações fornecidas, considerando ainda que ln 2 = 0,69 e que a constante universal
dos gases é igual a 8,3 J/mol.K, determine a) a temperatura T1;
b) a energia de ativação, em kJ/mol, da reação.
Solução:
a) Como a equação da cinética é de 1ª ordem, vem:
A A ekt Do gráfico 1, vem:
Ae 0,0020mol/
A 0,010mol/ s 400 t ) ( 2 ) aq ( HO O C a w b ) aq ( ) aq ( K K K OH O HC Substituindo os valores vem: 0,010 = 0,020e-400k 0,5 = e-400k k 400 2 n 1 3s 10 7 , 1 k
Da tabela 1, segue que T = 55 ºC b) Da equação de Avhenius, vem:
k Jmol 3 , 8 R T 1 R E nk e k k RT 0 a E 0 a
Do gráfico 2, segue que a inclinação da reta pode ser dada pelos pontos (,0029 – 5,25) e (0,0030 - 6,5). mol / kJ 4 , 100 E 3 , 8 E 0001 , 0 25 , 1 tg ar a 25 , 1 0001 , 0
