Questõesde UFAC sobre Química

Durante a Primeira Guerra Mundial, um bloqueio naval britânico impediu, estrategicamente, a remessa de salitre-do-chile para a Alemanha. Esse material, vindo de uma região desértica do norte do Chile, era partida para produção de explosivos, pois contém nitrato de sódio (NaNO3), e era também responsável por dois terços da fabricação de fertilizantes no mundo, o que poderia prejudicar a produção de alimentos à época. A solução para tais problemas foi encontrada pelos trabalhos dos químicos alemães Fritz Haber e Carl Bosch, através de um processo onde são usados o nitrogênio atmosférico e o gás hidrogênio para produzir amoníaco (NH3), de forma economicamente viável, para a substituição do salitre. A equação química que representa esse processo é:

N2(g) + 3 H2(g) ⇌ 2 NH3(g); ∆H < 0

Contudo, considerando em um determinado instante que o sistema esteja em equilíbrio, a produção de amoníaco será aumentada se:

A água oxigenada comercial, uma solução aquosa de peróxido de hidrogênio (H2O2), é um poderoso oxidante que devido a essa propriedade possui diversos usos, como por exemplo: no clareamento de cabelos, como agente antisséptico, na medicina veterinária, no tratamento de acne, entre outros. Normalmente, a água oxigenada deve ser guardada em frascos escuros que não permitam a passagem de luz, pois o peróxido de hidrogênio se decompõe rapidamente na sua presença, segundo a reação:

Considerando a reação química e o gráfico apresentados, e ainda que o tempo inicial é igual a zero, é correto afirmar que:

As sulfonamidas são fármacos sintéticos muito utilizados para tratar infecções por bactérias do tipo gram-positivas e gramnegativas. Essas substâncias são derivadas da p-amino benzeno sulfonamida, cuja estrutura é

Algumas sulfonamidas podem ser potencialmente carcinogênicas e ainda podem causar efeitos colaterais, como reações alérgicas ou tóxicas em algumas pessoas.

Analisando-se os grupos funcionais presentes na p-amino benzeno sulfonamida, pode-se dizer que está presente a função:

Os ácidos são substâncias químicas presentes no nosso dia-a-dia. Por exemplo, o ácido sulfúrico é muito utilizado na indústria petroquímica, na fabricação de papel, corantes, em baterias automotivas, entre outras diversas aplicações. Alguns sais derivados do ácido fosfórico são aplicados como fertilizantes na agricultura. Já o ácido muriático, poderoso agente de limpeza, nada mais é do que uma solução de ácido clorídrico. O ácido fluorídrico, um pouco menos conhecido, tem grande poder de atacar vidro e, por essa propriedade, é usado para gravação na parte inferior dos vidros de automóveis. Outro exemplo é a água boricada, que é uma solução aquosa de ácido bórico, normalmente usada como agente para assepsia. Enfim, é uma tarefa muito grande relacionar a importância e as aplicações dessas valiosas substâncias que não somente os químicos possuem acesso.

De acordo com o texto, a seqüência de fórmulas moleculares dos ácidos destacados, considerando a ordem de leitura, é:

Em laboratório, determinações simples como a temperatura de fusão e ebulição de uma substância são parâmetros que podem ajudar muito na identificação de amostras. Quando essas informações são associadas a outras propriedades elementares, como a solubilidade ou mesmo a miscibilidade em determinados solventes, o resultado da análise se torna mais confiável. Nesse sentido, de uma maneira geral, as substâncias polares possuem mais afinidade por outras polares e, por outro lado, as apolares por apolares. Essas propriedades são muito úteis na química orgânica, principalmente para comparar substâncias da mesma função e com diferentes tamanhos de cadeia carbônica.

A tabela a seguir, mostra as propriedades de cinco amostras enumeradas de I a V.

Considerando as substâncias: etanol, 2-propanol, n-hexano, n-heptano e n-octano, a opção que apresenta a identificação correta das amostras, na ordem de I a V, é:

Na água sanitária comercial, o composto hipoclorito de sódio (NaClO) é o agente alvejante e desinfetante. Isso porque o íon hipoclorito é um forte oxidante capaz de remover manchas coloridas das roupas, através de reações de oxirredução. Contudo, o hipoclorito de sódio pode ser produzido pela reação entre o gás cloro e uma solução de hidróxido de sódio, conforme equação química a seguir:

2 NaOH(aq) + Cl2(g) → NaClO(aq) + NaCl(aq) + H2O(l)

Sobre o hipoclorito de sódio e a reação apresentada, é incorreto afirmar que:

Em novembro de 1783, na presença do rei Luís XVI e da rainha Maria Antonieta, foi realizado em Paris o primeiro vôo tripulado em um balão inflado com ar quente. Poucos dias depois, em dezembro do mesmo ano, o químico francês Jacques Alexandre Cesar Charles (1746 – 1823), famoso por seus experimentos com balões, foi responsável pelo segundo vôo usando um gás muito mais leve que o ar – o hidrogênio, recém descoberto à época. Mesmo apresentando grande risco de explosão, porque esse gás é altamente inflamável, a aventura teve sucesso e o hidrogênio ainda foi usado por mais de 150 anos. Imaginando-se que, para geração do hidrogênio, Charles usou cerca de 240,0 litros de solução aquosa de ácido clorídrico de concentração 12 mol.L-1 e 80,64 kg de ferro metálico puro, através da reação química representada pela equação:

Fe(s) + 2 HCl(aq) → FeCl2(aq) + H2(g)

Então, na temperatura de 25 ºC e pressão de 1 atm, o volume de gás hidrogênio, considerado gás ideal, para inflar o balão foi de aproximadamente:

Massas Molares (g.mol-1): H = 1,0; Cl = 35,5 e Fe = 56,0;

R = 0,082 L.atm.K-1.mol-1 (Constante Universal dos Gases);

T (K) = T(ºC) + 273.

A borracha natural, produzida principalmente a partir do látex de uma árvore originária da Amazônia brasileira, Hevea brasiliensis (seringueira), é um polímero natural da molécula do isopreno, cuja estrutura pode ser representada por:

A respeito dessa molécula, é correto afirmar que:

Um professor de química, em uma aula sobre ácidos e determinação de pH (potencial hidrogeniônico), resolveu diferenciar sua aula utilizando um rótulo de vinagre comercial, que continha a seguinte informação:

Ao explicar que o vinagre é uma solução aquosa de ácido acético (ácido etanóico), o professor deixou o seguinte questionamento valendo um ponto na média: “Qual o pH do vinagre?” As seguintes informações foram fornecidas pelo professor:  

Assim, ganhará o ponto o aluno que responder que o pH é aproximadamente: 

Nos aparelhos portáteis modernos, usados com freqüência na atualidade, como filmadoras, computadores, máquinas fotográficas digitais e telefones celulares, as baterias de íons de lítio vêm sendo cada vez mais utilizadas, porque possuem inúmeras vantagens frente a outros modelos, dentre eles as de níquel e cádmio e níquel metal hidreto. Além de armazenarem muito mais energia, as baterias de lítio proporcionam um tempo maior de uso sem recarga, são mais leves, não são afetadas pelo efeito memória e podem ser recarregadas sem a necessidade de esperar a descarga total. Isso sem falar que ainda diminuem o risco ambiental, principalmente quando comparadas às baterias que contém cádmio, que é um metal pesado que produz graves efeitos tóxicos aos organismos vivos, mesmo em concentrações muito pequenas.

A figura a seguir, ilustra um esquema do processo eletroquímico que ocorre nas baterias de íons de lítio.

Sobre tais reações, pode-se dizer que:

Os aromas e sabores dos alimentos podem ser atribuídos aos grupos funcionais de compostos orgânicos. As substâncias abaixo são encontradas em algumas frutas, sendo:

(a) Voláteis, o que nos permite cheirá-las;

(b) Solúveis, em água, o que nos permite saboreá-las.

Essas moléculas possuem, em comum, o grupo funcional que as caracteriza como:

Dentre os gases dissolvidos na água, o oxigênio é um dos mais importantes indicadores da qualidade de água. O oxigênio é fundamental à sobrevivência dos organismos aquáticos. Além dos peixes, as bactérias aeróbicas consomem o oxigênio dissolvido, para oxidar matéria orgânica (biodegradável). A disponibilidade do oxigênio, em meio aquático, é baixa em virtude da sua limitada solubilidade em água devido às fracas interações intermoleculares entre as moléculas do gás (apolares) e as moléculas de água (polares). O lançamento de esgotos domésticos e efluentes industriais, ricos em matéria orgânica, nos corpos d’água, ocasiona uma maior taxa de respiração de microorganismos, causando uma substancial redução do oxigênio dissolvido. As interações intermoleculares, existentes entre a água e o gás oxigênio nela dissolvido, são do tipo:

A energia gerada pelas usinas de energia nuclear é produzida pela fissão nuclear. O combustível nuclear deve ser uma substância de natureza físsil como o 235U. Na natureza, o urânio é encontrado na composição de 99,284% do isótopo 238U e 0,711% do isótopo 235U. Para ser usado como combustível nuclear, o urânio é submetido a um processo de enriquecimento, a fim de concentrar na mistura de isótopos o teor do isótopo físsil. Com relação aos isótopos 235U e 238U, é incorreto afirmar que os mesmos possuem:

O biodiesel é um combustível não derivado do petróleo que substitui o diesel. No Brasil, devido à grande diversidade de espécies oleaginosas, é possível produzir biodiesel a partir de diferentes óleos vegetais. Além disso, óleos de frituras e algumas gorduras animais também podem fornecer biodiesel, evitando o descarte na natureza. Esse combustível é obtido a partir da reação de transesterificação dos triglicerídeos presentes nos óleos vegetais ou gorduras animais com álcool, em presença de catalisador, formando ésteres metílicos ou etílicos de ácidos graxos e glicerol, conforme mostra a equação abaixo. Devido ao caráter reversível da reação de transesterificação, acrescentando-se um excesso de etanol, obtém-se o deslocamento do equilíbrio para:

A busca do álcool extraído de celulose, chamado de etanol de segunda geração, está mobilizando um número crescente de pesquisadores brasileiros. O alvo é aproveitar o bagaço e a palha da cana-de-açúcar, fontes de celulose, que respondem por dois terços da energia da planta, mas não são convertidos em biocombustíveis. Resíduos, como aparas de madeira, bagaço de cana ou sabugo de milho são formados por celulose e podem transformar-se em biocombustível, quando submetidos a reações de hidrólise, um processo químico de quebra de moléculas. O interesse brasileiro pelo etanol de celulose busca tornar ainda mais competitivo o etanol de cana, ampliando sua produção, sem precisar aumentar, na mesma proporção, a área plantada de cana-de-açúcar.

MARQUES, F., O alvo é o bagaço, Revista Pesquisa Fapesp, Edição 163, 2009. (adaptado)

Celulose é um polímero cujos monômeros são:

Atualmente, as pilhas alcalinas têm sido largamente utilizadas devido à durabilidade que possuem. Depois de usadas, essas pilhas têm sido, usualmente, descartadas em aterros sanitários ou lixões, onde ficam expostas ao sol e à chuva. Com isso, ocorre a degradação e decomposição dos invólucros das pilhas, liberando metais pesados e outros componentes tóxicos, que são introduzidos no solo e no meio aquático. Esses compostos tóxicos são fonte de contaminação ao homem e a outros animais, devido a bioacumulação, através de cadeia alimentar. Um exemplo de pilha alcalina é a de zinco-manganês, representada pela reação:

2 MnO2(s) + H2O(l) + 2 e⁻ → Mn2O3(s) + 2 OH⁻(aq)

Zn(s) + 2 OH⁻(aq) → Zn(OH)2(s) + 2e⁻

Sobre essa pilha, é incorreto afirmar que:

O refrigerante é uma bebida não alcoólica, carbonatada, com alto poder refrescante, encontrado em diversos sabores. O Brasil é o terceiro produtor mundial de refrigerantes, depois dos Estados Unidos e México. Entre os ingredientes que compõem a formulação do refrigerante, encontra-se o dióxido de carbono, que possui a função de realçar o paladar e a aparência da bebida. A ação refrescante do refrigerante está associada à solubilidade dos gases em líquidos, que _______________ com o aumento da temperatura. Ao ser tomado gelado, sua temperatura aumenta do trajeto que vai da boca ao estômago. O aumento da temperatura e o meio ácido estomacal favorecem a eliminação de CO2, e a sensação de frescor resulta da expansão desse gás, que é um processo _______________________.

LIMA, A.C.S.; AFONSO, C., A Química dos Refrigerantes. Química Nova na Escola, 31(3), 2009. (adaptado)

As duas palavras que completam o texto são, respectivamente:

As impurezas e microorganismos presentes nas águas dos rios e lagos, que chegam às estações de tratamento, são eliminados através das seguintes etapas de separação: sedimentação, floculação, filtração, aeração e desinfecção. Na etapa da floculação, hidróxido de cálcio e sulfato de alumínio são adicionados à água. O hidróxido de alumínio formado é um precipitado gelatinoso e esbranquiçado, que se sedimenta, lentamente, arrastando os resíduos sólidos não retirados na etapa da sedimentação. Esta reação química é representada na equação não balanceada abaixo:

Al2(SO4)3 + Ca(OH)2 → Al(OH)3 + CaSO4

O gráfico abaixo mostra a curva de aquecimento para o clorofórmio, usualmente utilizado como solvente para lipídeos.