Questõesde CESMAC sobre Química

Existem elementos químicos considerados essenciais, em cuja ausência não seria possível haver vida. Esses elementos estão envolvidos em importantes processos biológicos, como nos processos osmóticos, na construção de biomoléculas e nas funções estruturais dos organismos. Dentre eles, estão o flúor (F), sódio (Na) e Magnésio (Mg). Nos sistemas biológicos, estes elementos se apresentam em sua forma iônica, como F - , Na+ e Mg2+. Em ordem crescente, como se classifica o raio iônico dos íons F- , Na+ e Mg2+?

Dados: Números atômicos: F = 9; Na = 11; Mg = 12.

Adornos, como colares e brincos, fazem parte da cultura humana por questões estéticas, de religião ou sociais. Atualmente, as bijuterias são os adornos mais vendidos, constituídos de zinco, cobre e em alguns casos níquel, que provoca alergia em aproximadamente 10% dos usuários. Uma alternativa é o recobrimento destes materiais com metais nobres, como prata, ouro e ródio, para aumentar seu brilho, valor agregado e evitar alergia. Durante o processo de recobrimento de uma bijuteria, sabe-se que a cada coulomb de carga aplicada, 1 mg de prata é depositada sobre um colar. Qual será a massa de prata depositada após aplicação de 5,0 A, durante um período de 1 hora?

O vanádio é considerado um elemento importante para a bioquímica de muitos seres vivos. Certos animais marinhos, como a Ascidia nigra, do subfilo Tunicata, acumulam vanádio em seu sangue devido à presença do pigmento Tunicromo-B1. A concentração de vanádio nas Tunicatas chega a ser 107 vezes maior que na água do mar. A estrutura do Tunicromo-B1 está representada abaixo. 

Acerca da estrutura do Tunicromo-B1, são realizadas algumas afirmações:

1) Em sua estrutura, são encontrados dois carbonos sp³.

2) A fórmula molecular do Tunicromo-B1 é C26H26O11N3.

3) São encontradas duas aminas secundárias e uma amina primária.

Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s):

O enxofre (S) está presente nos combustíveis fósseis, como o petróleo e o carvão mineral. Após o processo de combustão, o enxofre é convertido no dióxido de enxofre (SO2). Através da poluição da atmosfera com SO2 ocorre a chuva ácida, onde o SO2 é convertido a ácido sulfúrico (H2SO4). A formação do H2SO4 passa pela reação de formação do trióxido de enxofre (SO3), ilustrado abaixo:

2 SO2(g) + O2(g) ⇌2 SO3(g)

Sabendo que, reagindo 12 mols de SO2 e 12 mols de O2 foram produzidos 8 mols do SO3 em um recipiente de 1,0 L, qual a constante de equilíbrio da reação (Kc)?

Os cientistas John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham e Akira Yoshino foram os vencedores do prêmio Nobel de 2019, devido ao desenvolvimento das baterias de íons lítio, que revolucionaram o armazenamento de energia, para utilização em uma ampla gama de dispositivos. As meias-reações mais relevantes para a bateria de íons lítio de LiCoO2 (eletrólito = propileno carbonato, PC) e seus potenciais padrão de redução estão apresentados abaixo.

C6(s) + Li+ (PC) + e- → LiC6(s)

E° = 0,855 V

CoO2(s) + Li+ (PC) + e- → LiCoO2(s)

E° = - 2,745 V

Baseado nos dados acima, qual a equação global e o potencial da pilha?

O etanol (CH3COOH) ou álcool etílico, pode ser obtido através do processamento e fermentação de diferentes fontes, como cana-de-açúcar, milho, beterraba e batata. A indústria sucroalcooleira brasileira utiliza a cana como principal matéria prima para o etanol. A equação da entalpia termoquímica de formação do etanol está representada abaixo.

2 C(graf) + 3 H2(g) + 1/2 O2(g) → C2H6O(l)

ΔHf = ?

Energeticamente, a entalpia padrão de formação do etanol pode ser determinada através de 3 diferentes equações de combustão. As equações estão representadas abaixo:

C(graf) + O2(g) → CO2(g)

ΔHf = -394 kJ mol-1

H2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(l)

ΔHf = -286 kJ mol-1

C2H6O(l) + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(l)

ΔHf = -1368 kJ mol-1

Baseado nos dados acima, qual o ΔHf do etanol, em kJ.mol-1?

No Brasil, líder mundial na reciclagem de latas de alumínio, cerca de 98% das latas produzidas são recicladas, devido ao alto valor agregado do alumínio e à economia energética ocasionada pela reciclagem. O alumínio é obtido através da eletrólise da bauxita (Al2O3.xH2O), misturado à criolita fundida (Na3AlF6). A reação química simplificada da extração do alumínio está representada abaixo.

Al2O3(s) + 3 C(s) → 2 Al(l) + 3 CO(g)

O processo de extração demanda um custo energético de aproximadamente 600 kJ para a obtenção de 54 g de alumínio, enquanto para a mesma massa através da reciclagem são utilizados 50 kJ de energia. Quanto é economizado de energia, para cada 108 kg do alumínio reciclado em relação ao material extraído da bauxita, em 106 kJ?

Dados: Massas atômica em g·mol-1 : Al = 27.

Os gases da atmosfera terrestre, como o oxigênio (O2), nitrogênio (N2) e o dióxido de carbono (CO2), também são encontrados dissolvidos na água dos mares e rios. O O2 é o mais importante em águas naturais, devido à sua aplicação como agente oxidante de resíduos de matéria orgânica, presente em ambientes marinhos, e na respiração dos peixes. A equação química que representa a dissolução do oxigênio na água está representada abaixo.

O2(g) ⇌ O2(aq)

A dissolução do O2 em ambientes marinhos é dependente de pressão e temperatura. Acerca disso, foram realizadas algumas observações, comparandose a concentração de O2 em dois lagos diferentes:

1) A dissolução do O2, considerando que ambos os lagos estão sob a mesma pressão atmosférica, é maior para o lago de maior temperatura.

2) Ao medir a concentração de O2 em ambos os lagos, o lago sob maior altitude apresenta maior concentração quando apresentam a mesma temperatura.

3) Comparando os dois lagos, em mesma pressão atmosférica, um lago em clima temperado apresenta maior concentração de O2 que um lago em clima tropical.

Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s):

O petróleo é a principal fonte energética mundial. Seus derivados são utilizados principalmente no abastecimento de veículos e na geração de energia elétrica, sendo de vital importância para a economia mundial.

Acerca do petróleo, foram feitas algumas afirmações:

1) O petróleo bruto passa por um processo inicial de separação de misturas chamado de destilação. O processo consiste no aquecimento do petróleo bruto sob altas temperaturas para evaporação de seus componentes. Os vapores resultantes resfriam na torre de destilação, sendo coletados em diferentes níveis dentro da torre.

2) Os hidrocarbonetos metano, propano e ciclohexano, obtidos através do refino do petróleo, apresentam fórmulas moleculares CH4, C3H8 e C6H14, respectivamente.

3) Durante a obtenção e o transporte do petróleo bruto, é necessário todo o cuidado para não ocorrer vazamentos nos oceanos, pois o petróleo bruto e a água do mar produzem misturas homogêneas, de difícil separação.

Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s):

Xenobióticos são compostos químicos encontrados em um sistema biológico, porém não produzidos por ele. Medicamentos, como os antibióticos, são considerados compostos xenobióticos, sendo metabolizados no fígado através de enzimas. Um exemplo de metabólito xenobiótico humano é o terc-butanol, que pode ser sinteticamente obtido através de diferentes formas. Uma forma de obtenção do terc-butanol está representada através da reação abaixo:

(CH3)3CBr(aq) + OH- (aq) → (CH3)3COH(aq) + Br- (aq)

Experimentos foram realizados para o estudo da cinética reacional, à temperatura constante de 60°C.

Baseado nos experimentos descritos acima, qual a lei de velocidade para a formação do terc-butanol?

As drogas Femproporex e Pervitin foram utilizadas como estimulantes, de forma irregular, durante décadas por profissionais do transporte de cargas. Estas drogas, chamadas comumente de rebites, são administradas para prolongar o tempo em que os motoristas permanecem acordados e diminuir o intervalo entre as entregas. Para diminuir o uso destes produtos, que causam alta dependência e diversos problemas de saúde, foi ampliada a fiscalização e instituída a lei 13.103/2015, que adiciona o exame toxicológico para a renovação da carteira nacional de habilitação destes profissionais. Acerca do Femproporex e Pervitin, foram realizadas algumas afirmações:

1) As massas moleculares do Femproporex e do Pervitin são, respectivamente, 187 e 148 g·mol-1 .

2) Para obter um kilograma de cada produto, é necessário aproximadamente 5,3 mols do Femproporex e 6,7 mols do Pervitin.

3) Aproximadamente, 50% da dose ingerida do Pervitin é eliminada intacta na urina nas primeiras 24 horas. Como o usuário consumiu quatro comprimidos, com 7,45 mg de pervitin cada, em 1,0 L de urina foi determinada uma concentração de 1,0 x 10-4 mol.L-1 (0,1 mmol.L-1 ) de Pervitin (primeiras 24 horas).

Dados: Massas atômicas em g.mol-1 : H = 1; C = 12; N = 14.

Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s):

As temperaturas alcançadas no planeta Terra permitem a ocorrência da água em seus três estados físicos principais: sólido, líquido e gasoso. O diagrama de fases da água está descrito abaixo:

Acerca do diagrama de fases da água, sabendo que ao nível do mar a pressão atmosférica é 1 atm, é incorreto afirmar:

A queima de combustíveis fósseis gera uma grande concentração de poluentes, em grande parte na forma de gases. Esses poluentes são constituídos de óxidos de nitrogênio (NOx), óxidos de enxofre (SOx), monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos. Através do uso de catalisadores, presentes nos escapamentos dos carros, ocorre uma redução na emissão desses poluentes, mediante a conversão do monóxido de carbono em dióxido de carbono (CO2), dos óxidos de nitrogênio em N2 e dos óxidos de enxofre em sulfeto de hidrogênio (H2S).

Figura adaptada de Duward Shriver et al., Inorganic Chemistry, 6 ed., 2014.

Sobre o processo de catálise ilustrado acima, é correto afirmar o que segue

O ácido caprílico é utilizado comercialmente na produção de ésteres para perfumaria assim como na fabricação de corantes. Também é conhecido por suas propriedades antifungo e é bastante recomendado por dermatologistas no tratamento de candidíase. Sabendo que a fórmula química do ácido caprílico é CH3(CH2)6COOH, três afirmações foram feitas:

1) segundo a nomenclatura IUPAC, o nome do ácido caprílico é ácido heptanóico.

2) apresenta uma ligação π.

3) é um ácido carboxílico saturado.

Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s):

O skatol foi identificado nos anos 80 como um composto que está presente em águas de chuva fermentadas com plantas. Esse composto atrai a fêmea da muriçoca para colocar seus ovos, que darão origem a novos mosquitos. Sabendo que a fórmula estrutural do skatol é:


Quais são as funções orgânicas presentes neste composto?

A química da visão envolve a vitamina A (retinol), e a cenoura é rica no precursor desta vitamina, o caroteno. Para obtenção do retinol, o caroteno passa por um processo de oxidação se transformando em aldeído. Na química da visão, a molécula do retinol pode ser isomerizada através da ação da enzima retinal isomerase, de acordo com o esquema abaixo.


Com relação ao esquema, três afirmações foram feitas:

1) O composto A é o isômero cis do retinol. O composto B é o isômero trans do retinol.
2) No composto A, todas as duplas ligações do retinol estão conjugadas.
3) No composto B, apenas três duplas ligações do retinol estão conjugadas.

Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s):

Para diminuir a poluição atmosférica, de acordo com a legislação brasileira, todos os carros devem utilizar conversores catalíticos, que são dispositivos sólidos do tipo "colmeias", contendo catalisadores apropriados por onde fluem os gases produzidos na combustão da gasolina. Ocorrem reações complexas com transformações de substâncias tóxicas em não-tóxicas, como:

Com relação às equações das reações descritas, analise as afirmações seguintes:

1) Todas as equações envolvem catálise heterogênea.
2) Os catalisadores são consumidos nas reações.
3) Os catalisadores diminuem a energia de ativação das reações, aumentando assim a velocidade.

Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s):

Uma prática comum em laboratório é armazenar solução concentrada de um reagente, denominada “solução estoque” e diluí-la para a concentração necessária. Um enfermeiro precisa preparar 500 mL de uma solução de glicose 1,8 .10−3 mol.L −1 a partir de uma solução estoque de glicose 0,15 mol.L −1 . Determine o volume da solução estoque que o enfermeiro precisa pipetar para preparar a referida solução.

Na maioria dos organismos aeróbicos, a vida existe simplesmente porque eles utilizam a energia livre contida na glicose (C6H12O6), através do processo de oxidação e liberação de CO2 e H2O de acordo com a reação:


Sabendo os valores de entalpia (∆H = −2.805 kJ.mol−1) e entropia (∆S = 259 J.mol−1.K−1), à temperatura ambiente (25°C = 298 K), determine a energia livre de Gibbs (∆G) para esta reação e indique se a reação é espontânea ou não

Muitas reações químicas tendem a um estado de equilíbrio dinâmico, e a composição no equilíbrio determina quanto do produto podemos esperar. O estudo do equilíbrio permite manipular os resultados de uma reação pelo controle de condições tais como pressão e temperatura. Isso tem grande significado econômico e biológico. Considere o seguinte sistema em equilíbrio:


Com relação a esse equilíbrio, três afirmações foram feitas:

1) A formação de metanol é favorecida pela remoção de CO.
2) O aumento da pressão não influencia o equilíbrio.
3) A adição de gás hidrogênio favorece a formação de metanol.

Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s):