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Questão 1. Questão 2. Resposta. Resposta

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Academic year: 2021

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(1)

O transporte adequado de oxigênio para os tecidos de nosso corpo é essencial para seu bom funcionamento. Esse transporte é feito através de uma substância chamada oxi-moglobina, formada pela combinação de he-moglobina (Hb) e oxigênio dissolvidos no nos-so sangue. Abaixo estão representados, de maneira simplificada, os equilíbrios envolvi-dos nesse processo:

O (g)2 + H O ( )2 l O (aq)2

Hb (aq)+4 O (aq)2 Hb(O ) (aq)2 4 100 mL de sangue contêm por volta de 15 g de hemoglobina e 80 g de água. Essa massa de hemoglobina (15 g) reage com cerca de 22,5 mL de oxigênio, medidos nas condições ambiente de pressão e temperatura.

Considerando o exposto acima,

a) calcule a quantidade, em mols, de oxigênio que reage com a massa de hemoglobina conti-da em 100 mL de sangue.

b) calcule a massa molar aproximada da he-moglobina.

c) justifique, com base no princípio de Le Châtelier, aplicado aos equilíbrios citados, o fato de o oxigênio ser muito mais solúvel no sangue do que na água.

Dado: volume molar de O2, nas condições

ambiente de pressão e temperatura: 25 L/mol Resposta a) 22,5 mL O2⋅ 1 L O 1 000 mLO conversão 2 2 1442443⋅ 1 mol O 25 L O 2 2 v molar. 1 24 43= =9⋅10−4mol O2 b) 15 g hemoglobina 9 10⋅ −4mol O2 ⋅ 4 mols O 1 mol hemoglobina equa química 2 ção 144424443≅ ≅6,7⋅104 g hemoglobina mol hemoglobina

c) Pelo Princípio de Le Chatelier, o consumo de O2(aq) no estabelecimento do segundo equilíbrio

Pedaços de fio de cobre, oxidados na superfí-cie pelo ar atmosférico, são colocados em um funil com papel de filtro. Sobre este metal oxidado, despeja-se solução aquosa concen-trada de amônia. Do funil, sai uma solução azul, contendo o íon Cu(NH )3 42+, e que é

re-colhida num béquer.

a) Escreva as equações químicas balanceadas representando as transformações que ocor-rem desde o cobre puro até o íon Cu(NH )3 42+.

b) Faça um esquema da montagem experi-mental e indique nele os materiais de labora-tório empregados, os reagentes utilizados e os produtos formados.

Resposta

a) As equações que representam as transforma-ções citadas são:

Cu Cu2+ +2e−

Cu2+ +4 NH3→Cu(NH )3 42+

b) O esquema a seguir representa umafiltração simples:

(2)

O ferro-gusa, produzido pela redução do óxido de ferro em alto-forno, é bastante quebradiço, tendo baixa resistência a impactos. Sua com-posição média é a seguinte:

Elemen-to Fe C Si Mn P S outros

% em

massa 94,00 4,40 0,56 0,39 0,12 0,18 0,35

Para transformar o ferro-gusa em aço, é pre-ciso mudar sua composição, eliminando al-guns elementos e adicionando outros. Na pri-meira etapa desse processo, magnésio pulve-rizado é adicionado à massa fundida de fer-ro-gusa, ocorrendo a redução do enxofre. O produto formado é removido. Em uma segun-da etapa, a massa fundisegun-da recebe, durante cerca de 20 minutos, um intenso jato de oxi-gênio, que provoca a formação de CO, SiO2,

MnO e P O4 10, os quais também são

removi-dos. O gráfico anterior mostra a variação da composição do ferro, nessa segunda etapa, em função do tempo de contacto com o oxigê-nio.

Para o processo de produção do aço:

a) Qual equação química representa a trans-formação que ocorre na primeira etapa? Escreva-a.

b) Qual dos três elementos, Si, Mn ou P, rea-ge mais rapidamente na segunda etapa do processo? Justifique.

c) Qual a velocidade média de consumo de carbono, no intervalo de 8 a 12 minutos?

Resposta a)

b) O silício reage mais rapidamente. Pelo gráfico, temos uma maior variação da sua porcentagem em massa que os demais elementos em um mes-mo intervalo de tempo.

c) A velocidade média do consumo de carbono, no intervalo de 8 a 12 minutos, pode ser calcula-da utilizando-se a expressão: v t m ≅ ∆ (% C) v (4 2) (12 8) 0,5% m ≅ − ≅ C/min

Vinho contém ácidos carboxílicos, como o tar-tárico e o málico, ambos ácidos fracos. Na produção de vinho, é usual determinar a con-centração de tais ácidos. Para isto, uma amostra de vinho é titulada com solução aquosa de hidróxido de sódio de concentração conhecida. Se o vinho estiver muito ácido, seu pH poderá ser corrigido pela adição de uma bactéria que transforma o ácido málico em ácido láctico. Além disso, também é usual controlar a quantidade de dióxido de enxofre, caso tenha sido adicionado como germicida. Para tanto, uma amostra de vinho é titulada com solução aquosa de iodo de concentração conhecida.

a) Qual dos indicadores da tabela abaixo de-verá ser utilizado na titulação ácido-base? Justifique.

b) Por que a transformação do ácido málico em ácido láctico contribui para o aumento do pH do vinho? Explique.

c) Qual a equação balanceada que representa a reação entre dióxido de enxofre e iodo aquo-sos, em meio ácido, e na qual se formam íons sulfato e iodeto? Escreva essa equação. Dados: Indicador pH de viragem Azul de bromofenol 3,0− 4,6 Púrpura de bromocresol 5,2− 6,8 Fenolftaleína 8,2− 10,0

Questão 3

Questão 4

(3)

Constantes de ionização:

ácido málico: K1= 4 × 10−4; K2= 8 × 10−6

ácido láctico: K = 1 × 10−4

Resposta

a) Numa titulação de uma mistura de ácidos fra-cos com uma base forte, ocorre a formação de sais cujos ânions sofrem hidrólise salina, fazendo com que o pH resultante no ponto de equivalência seja superior a 7. Logo, o indicador mais adequa-do para essa titulação será afenolftaleína(pH de viragem entre 8,2 e 10,0).

b) O ácido málico possui uma primeira constante de ionização (K1) maiorque a constante de ioni-zação (K) do ácido láctico. Desse modo, o ácido láctico libera menos íons H+ para a solução, tor-nando o vinho menos ácido (pH mais alto). c) A equação balanceada do processo redox des-crito é:

SO2(aq) + I2(aq) + 2 H O2 ( )l

→ SO4(aq)2− + 2 I(aq)− +4 H(aq)+ Para a neutralidade elétrica ser mantida, devem existir íons H+ entre os produtos da reação e a presença da água entre os reagentes pode ser aferida durante o balanceamento da equação.

As equações abaixo representam, de maneira simplificada, o processo de tingimento da fi-bra de algodão.

Certo corante pode ser preparado pela reação de cloreto de benzenodiazônio com anilina:

A fixação deste corante ou de outro do mesmo tipo, à fibra de algodão (celulose), não se faz de maneira direta, mas, sim, através da tri-clorotriazina. A seguir está representada a reação do corante com a triclorotriazina.

O produto orgânico dessa última reação é que se liga aos grupos OH da celulose, liberando HCl.

Dessa maneira,

a) escreva a fórmula estrutural do composto que, ao reagir com o cloreto de benzenodiazô-nio, forma o corante crisoidina, cuja estrutu-ra molecular é:

b) escreva a fórmula estrutural do produto que se obtém quando a crisoidina e a tricloro-triazina reagem na proporção estequiométri-ca de 1 para 1.

c) mostre como uma molécula de crisoidina se liga à celulose, um polímero natural, cuja es-trutura molecular está esquematicamente re-presentada abaixo.

Resposta

a) Usando-se como referência a equação dada da reação com cloreto de benzenodiazônio, o reagente necessário para a síntese de crisoidi-na é:

(4)

b) A fórmula estrutural do produto da reação entre a crisoidina e a triclorotriazina na proporção este-quiométrica de 1 para 1 pode ser deduzida a par-tir da equação da reação análoga:

Observação: a crisoidina-triclorotriazina também pode associar-se à fibra de algodão através da hi-droxila dos grupos — CH OH2 .

A oxidação de íons de ferro (II), por peróxido de hidrogênio,

H O2 2+2 Fe2+ +2 H+ → 2 H O2 +2 Fe3+ foi estudada, a 25 oC, com as seguintes con-centrações iniciais:

peróxido de hidrogênio ... 1,00× 10−5mol/L íons de ferro (II) ... 1,00× 10−5mol/L ácido clorídrico ... 1,00 mol/L A tabela seguinte traz as concentrações de íons de ferro (III), em função do tempo de reação.

t/min 0 10 20 30 40 50

[Fe3+]/10−5mol L−1 0 0,46 0,67 0,79 0,86 0,91 [H O ]2 2/10−5mol L−1

a) Use a área milimetrada abaixo para tra-çar um gráfico da concentração de íons de fer-ro (III), em função do tempo de reação.

b) Complete a tabela com os valores da con-centração de peróxido de hidrogênio, em fun-ção do tempo de reafun-ção.

c) Use a mesma área milimetrada e a mesma origem para traçar a curva da concentração de peróxido de hidrogênio, em função do tem-po de reação.

Resposta a) e c)

b) Usando-se os coeficientes da equação química dada, podemos completar a tabela:

t/min 0 10 20 30 40 50

[Fe3+]/10−5mol L−1 0 0,46 0,67 0,79 0,86 0,91 [H O ]2 2 /10−5mol L−1 1 0,77 0,67 0,61 0,57 0,55

Questão 6

c)

(5)

Aqueles polímeros, cujas moléculas se orde-nam paralelamente umas às outras, são cris-talinos, fundindo em uma temperatura defi-nida, sem decomposição. A temperatura de fusão de polímeros depende, dentre outros fatores, de interações moleculares, devidas a forças de dispersão, ligações de hidrogênio, etc., geradas por dipolos induzidos ou dipo-los permanentes.

Abaixo são dadas as estruturas moleculares de alguns polímeros.

Cada um desses polímeros foi submetido, se-paradamente, a aquecimento progressivo. Um deles fundiu-se a 160oC, outro a 330oC e o terceiro não se fundiu, mas se decompôs. Considerando as interações moleculares, den-tre os três polímeros citados,

a) qual deles se fundiu a 160oC? Justifique. b) qual deles se fundiu a 330oC? Justifique. c) qual deles não se fundiu? Justifique.

Resposta

a) O polipropileno funde-se a 160oC (menor tem-peratura) devido às mais fracas interações inter-moleculares dentre os três polímeros dados. Essas fracas atrações decorrem do fato do

poli-propileno ser um hidrocarboneto com ligações pouco polares.

b) O poli(ácido 3-aminobutanóico) funde-se a 330 Co (maior temperatura) devido à existência de interações intermoleculares mais intensas decor-rentes de ligações polares (N — H e C O). c) A baquelite é um polímero termofixo. O seu ponto de fusão é tão elevado que antes de fundir, o polímero sofre decomposição térmica. Essa ca-racterística decorre das cadeias poliméricas se-rem fortemente interligadas por ligações covalen-tes (estrutura tridimensional).

Kevlar é um polímero de alta resistência me-cânica e térmica, sendo por isso usado em coletes à prova de balas e em vestimentas de bombeiros.

a) Quais as fórmulas estruturais dos dois mo-nômeros que dão origem ao Kevlar por reação de condensação? Escreva-as.

b) Qual o monômero que, contendo dois gru-pos funcionais diferentes, origina o polímero Kevlar com uma estrutura ligeiramente modi-ficada? Escreva as fórmulas estruturais desse monômero e do polímero por ele formado. c) Como é conhecido o polímero sintético, não aromático, correspondente ao Kevlar?

Resposta

a) O Kevlar é uma poliamida que pode ser obtida pela condensação entre um diácido e uma diami-na:

Questão 7

(6)

b)

c) Uma das poliamidas não aromática mais co-nhecidas é o náilon.

A reação representada a seguir produz com-postos que podem ter atividade antibiótica:

Tal tipo de reação pode ser empregado para preparar 9 compostos, a partir dos seguintes reagentes:

Esses 9 compostos não foram sintetizados separadamente, mas em apenas 6 experi-mentos. Utilizando-se quantidades corretas de reagentes, foram então preparadas as se-guintes misturas:

M1= A1B1 + A1B2 + A1B3 M2= A2B1 + A2B2 + A2B3 M3= A3B1 + A3B2 + A3B3 M4= A1B1 + A2B1 + A3B1 M5= A1B2 + A2B2 + A3B2 M6= A1B3 + A2B3 + A3B3

Dessas misturas, apenas M2 e M6 apresenta-ram atividade antibiótica.

a) Qual o grupo funcional, presente nos com-postos do tipo A, responsável pela formação dos 9 compostos citados? Que função orgânica é definida por esse grupo?

b) Qual a fórmula estrutural do composto que apresentou atividade antibiótica?

Resposta

a) Segundo o esquema de preparação dos com-postos fornecidos no texto, o grupo funcional é a

carbonila (— CHO) presente nos compostos do tipo A que reage com ogrupo amino(— NH2) dos compostos do tipo B. O grupo carbonila nos com-postos do tipo A caracteriza a funçãoaldeído. b) Comparando-se as misturas M2 e M6, nota-se que o composto comum à ambas e que não apa-rece nas outras misturas é o A2B3. Sua fórmula estrutural é:

Em 1999, a região de Kosovo, nos Bálcãs, foi bombardeada com projéteis de urânio

empo-brecido, o que gerou receio de contaminação

radioativa do solo, do ar e da água, pois urâ-nio emite partículas alfa.

Questão 9

(7)

a) O que deve ter sido extraído do urânio na-tural, para se obter o urânio empobrecido? Para que se usa o componente retirado? b) Qual a equação da primeira desintegração nuclear do urânio-238? Escreva-a, identifi-cando o nuclídeo formado.

c) Quantas partículas alfa emite, por segun-do, aproximadamente, um projétil de urânio empobrecido de massa 1 kg?

Dados: composição do urânio natu-ral... U-238 - 99,3%

U-235 - 0,7% meia-vida do U-238 ... 5 x 109anos constante de Avogadro... 6 x 1023mol−1 1 ano ... 3 x 107s alguns elementos e respectivos números atô-micos

88 89 90 91 92 93 94 95 96

Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm

Resposta

a) A extração do isótopo físsil U-235 no urânio na-tural irá transformá-lo no urânio empobrecido usa-do em projéteis militares.

O U-235 extraído, em proporção adequada com o isótopo U-238 pode ser utilizado em usinas nu-cleares e bombas nunu-cleares.

b)23892 23490 ório 234 24 T U h t → + − 123 α

c) Considerando que o urânio empobrecido seja constituído somente pelo isótopo U-238, o núme-ro inicial de átomos de urânio na amostra é: 1 000 g238 238 238 23 U 1 mol U 238 g U m. molar 6 10 átomos 1 m ⋅ ⋅ ⋅ 1 244 443 ol U nº de Avogadro 238 1 24 43 = =2,52 10⋅ 24átomos.

O decaimento de uma amostra radioativa é des-crito por uma curva exponencial e não por uma reta. Esse fato significa que a cada instante te-mos um determinado e específico número de emissões radioativas. Com os dados fornecidos é possível somente realizar-se um cálculo proporcio-nal e aproximado.

Adotando-se para o cálculo o intervalo de tempo transcorrido entre 0 s e o primeiro tempo de meia-vida, podemos calcular o número médio de emis-sõesαpor segundo:

1,26 10 átomos U 5 10 anos T 1 part. 1 átomo 24 9 1/ 2 ⋅ ⋅ ⋅ 1442443 α U eq. nuclear1 24 43 ⋅ ⋅ ⋅ ≅ ⋅ 1 ano 3 10 s7 8,4 10 6 conversão part s 1 24 34 .α

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