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:

9º Torneio Virtual de Química

2017

3ª fase

LEIA ATENTAMENTE AS INSTRUÇÕES ABAIXO!

01) Esta prova contém questões objetivas e por questões discursivas (abertas).

02) A parte objetiva é composta por 10 (dez) questões com 04 (quatro) itens cada, sendo que apenas um deve ser

assinalado. Todas estas questões devem ser respondidas.

03) A parte discursiva é composta por 06 (seis) questões abertas, dentre as quais cada participante deve escolher apenas

03 (três) questões para responder.

04) A parte objetiva do exame comporá 25 % da nota final do estudante no TVQ 2017, de modo que cada acerto de

questão objetiva vale, nesta prova, 2,5 pontos dentre 100. As questões da parte discursiva, por sua vez, serão responsáveis pelos

75 % restantes da pontuação, de modo que cada uma delas vale, no máximo, 25 pontos.

05) Verifique se seu caderno de respostas contém 03 (três) folhas em branco, além da capa. Cada questão discursiva

deve ser resolvida numa mesma folha de resposta, podendo ser utilizado o verso da folha. Não se deve, porém, responder a mais

de uma questão em uma mesma página de resoluções.

06) Pode-se solicitar ao aplicador folhas adicionais para a resolução das questões discursivas, caso isto seja necessário.

07) Na última página desta prova, encontra-se uma tabela periódica.

08) A correção das questões será feita com base nos dados e valores de constantes disponibilizados em cada questão.

08) É permitido e recomendado o uso de régua e de calculadora científica não programável.

09) O participante deverá entregar ao aplicador somente o seu caderno de respostas, devidamente preenchido.

10) Esta prova tem duração de 4 horas. O aluno deverá permanecer em sala por, no mínimo, 1 hora desde o seu início.

11) É vetada a utilização de qualquer aparelho de comunicação durante a prova.

12) A prova é individual, sendo proibida qualquer forma de consulta.

O resultado final do TVQ 2017 será divulgado não antes de 28 (vinte e oito) de janeiro de 2018 (domingo), no site

www.torneiovirtualdequimica.com.br.

1

Questões Objetivas

1

Concentração micelar crítica (CMC) é a menor

concentração na qual ocorre a formação de micelas

de um surfactante. Acima dessa concentração, o

surfactante adicionado necessariamente formará

micelas.

Dois experimentos foram realizados para determinar

a CMC de uma dispersão de surfactantes aniônicos

em água. Em (1) mediu-se a tensão superficial após

sucessivas adições de surfactante e (2) adicionou-se

uma quantidade de corante hidrofóbico e mediu-se a

absorbância em função do aumento da concentração

de surfactante. Os resultados para ambos os

experimentos estão representados abaixo.

Considerando a formação de micelas com cerne hidrofóbico, avalie as seguintes sentenças:

I: Os dados experimentais indicados por losangos e triângulos, correspondem aos experimentos (1) e (2), respectivamente; II: Apenas ocorrerá formação de micelas para concentração de surfactante acima de 6 mM; III: Os experimentos resultam em valores muito próximos para a CMC; IV: A adição de cloreto de sódio ao sistema deve diminuir a CMC. São corretas as afirmações: a) I e II b) I e III c) II e IV d) III e IV

2

A pressão de vapor do benzeno é 74,7 Torr e do

tolueno é 22,3 Torr. Uma determinada solução de

benzeno e tolueno em um frasco fechado tem

pressão de vapor de 46,00 Torr, formando uma

mistura ideal. Considere que o sistema em questão

está em equilíbrio térmico à 20 °C e analise as

seguintes afirmações:

I: O sistema é composto por dois componentes e duas

fases;

II: Quando o equilíbrio termodinâmico é atingido, os

processos de evaporação e condensação deixam de

ocorrer;

III: As proporções de benzeno e tolueno na fase

líquida são respectivamente 0,45 e 0,55;

IV: As proporções de benzeno e tolueno na fase vapor

são respectivamente 0,73 e 0,27.

São corretas as afirmativas:

a) I e II

b) II e III

c) I, III e IV

d) III e IV

3

Um composto A é termodinamicamente instável e se

decompõem em B vagarosamente.

𝐴 → 𝐵

A reação também ocorre mediada por catalisadores

mantendo-se a ordem de reação. O resultado para o

estudo da variação da concentração de A em função

do tempo está apresentado abaixo para a reação

catalisada e não-catalisada.

(Dica: caso seja necessário, utilize ln(2) = 0,69)

2

Questões Objetivas

Considere os valores de constante de velocidade k1 e

k2 iguais a 1 e 1,38 s-1 e analise as sentenças abaixo:

I: Assumindo que a decomposição de A catalisada e

não-catalisada são reações elementares, pode-se

afirmar que ambas reações são de primeira ordem;

II: O tempo para decomposição total de A equivale ao

dobro do tempo de meia vida reacional para a mesma

reação;

III: Os tempos reacionais de meia vida para as reações

catalisada e não-catalisada por enzimas

correspondem a 0,5 e 0,69 s, respectivamente;

IV: A curva 1 corresponde a reação catalisada,

enquanto a curva 2 corresponde a curva da reação

não-catalisada.

São corretas as afirmações:

a) I e II

b) I e III

c) II e III

d) III e IV

4

Um estudante de química recebeu cinco soluções

desconhecidas de concentração de 1 mM e foi

desafiado a identificá-las dentre seis compostos

possíveis: SrCl2, CH3COOK, KOH, Na2CO3, Ba(NO3)2 e

C6H12O6.

Para fazer a identificação, o estudante recebeu um

pH-metro, um bico de Bunsen e um fio de Ni-Cr limpo

cuja chama era azul. Os valores de pH e cores da

chama das cinco soluções foram registrados na tabela

a seguir.

Solução pH Cor da chama

1 7,0 Vermelha

2 7,0 Azul

3 7,0 Verde

4 10,5 Amarela

5 11 Violeta

6 8 Violeta

a) SrCl2, CH3COOK, KOH, Na2CO3, Ba(NO3)2 e C6H12O6

b) SrCl2, C6H12O6, Ba(NO3)2, Na2CO3, KOH e CH3COOK

c) KOH, C6H12O6, SrCl2, Na2CO3, Ba(NO3)2 e CH3COOK

d) SrCl2,Na2CO, Ba(NO3)2, C6H12O6. ,KOH e CH3COOK

5

Em um laboratório encontrou-se um frasco com

rótulo “Composto X”. O técnico, Sr. Alceno, do

laboratório ficou responsável por fazer a identificação

do composto para realizar o descarte da substância.

Os seguintes testes foram feitos:

i) Solubilidade: o composto em questão possui baixa

solubilidade em água, sendo que a solubilidade

aumenta após adição de algumas gotas de ácido

clorídrico;

ii) pH: o pH de uma solução aquosa contendo

Composto X é aproximadamente 10;

iii) Ignição: a queima do composto produz uma

chama fuliginosa;

iv) Bromação: a adição do Composto X em uma

solução contendo Br2 promove a descoloração da

água de bromo.

3

Questões Objetivas

Com base nos resultados desses testes conclui-se

que o Composto X é:

6

Sr. Alceno, durante um experimento de destilação de

uma mistura azeotrópica entre A e B, cujo

comportamento está representado no diagrama de

fases abaixo, teve a ideia de coletar amostras da

solução saindo do condensador ao longo da

destilação.

Alceno resolveu analisar a composição das amostras,

em que XB é a fração molar do componente B na

mistura e XB´ é a fração molar de B nas amostras

analisadas. Considere que XB0 é a fração inicial de B na

mistura a ser destilada e que durante todo o tempo

do experimento a solução a ser destilada ainda

continha as componentes A e B.

Seja t0=0 o tempo inicial em que se começou a se

observar condensação no condensador. Com base

nas informações acima e nos seus conhecimentos de

química, identifique qual é a curva correspondente a

XB’ das amostras ao longo do tempo do experimento

obtida pelo técnico.

a)

b)

c)

d)

4

Questões Objetivas

7

A molécula de quinino, representada abaixo, é um

composto que pode ser extraído de cascas de

algumas espécies de plantas da família das Rubiáceas,

cujas propriedades medicinais estão sendo estudadas

para tratamento de malária, lúpus e alguns tipos de

artrite. Assim como outros alcaloides, o quinino

apresenta forte gosto amargo e, portanto, também é

utilizado em algumas bebidas, como água tônica.

Suponha que um químico tenha uma mistura impura

de quinino e que ele deseja realizar extrações líquido-

líquido para tentar purificar o composto em questão.

Para isso ele pensou em quatro condições,

representadas abaixo.

I: Água e éter dietílico.

II: Água, HCl e éter dietílico.

III: Água, Na2CO3 e éter dietílico.

IV: Água e clorofórmio.

Indique em qual fase, 1 ou 2 como indicado no

diagrama do funil de separação acima, teremos uma

maior concentração das moléculas de quinino em

cada uma das condições acima.

a) I -1, II - 2 , III - 1 , IV - 1; b) I -2, II - 1 , III - 2 , IV - 1; c) I -2, II - 2 , III - 2 , IV - 2; d) I -1, II - 1 , III - 1 , IV - 2;

8

A seguir temos os pKa’s de dois indicadores ácido-

base diferentes, assim como uma curva de titulação

ácido-base.

Indicador pKa

Fenolftaleína 9,30

Alaranjado de Metila 3,46

Suponha que você trabalhe em um laboratório de

análises, e que o Sr. Alceno precisa realizar esta

titulação ácido-base, mas esqueceu qual indicador

utilizar. Seria quimicamente correto afirmar que:

a) Apenas a fenolftaleína pode ser utilizada para a

titulação em questão.

b) Apenas o Alaranjado de metila pode ser utilizado

na titulação em questão.

c) Ambos os indicadores são igualmente bons para

que se identifique o ponto final da titulação em

questão.

d) Ambos os indicadores podem ser utilizados na

titulação em questão, mas recomenda-se o uso de

fenolftaleína, pois um de seus estados é incolor,

tornando-se assim mais fácil detectar o ponto final da

titulação.

5

Questões Objetivas

9

Em um tubo fechado, foram colocados volumes de acetona e água, sem que houvesse mistura, de modo a obter o

mesmo nível de líquido para ambos os solventes. O sistema foi mantido à temperatura constante. Após um longo

período de tempo, ao observarmos novamente as condições do sistema, notamos que:

a) O nível do frasco que contém água aumentou, enquanto o nível do frasco que contém acetona diminuiu

b) O nível de ambos os frascos permaneceu constante

c) A entropia do sistema diminuiu

d) A energia interna do sistema diminuiu

10

Fuzeon, também conhecido como efuvirtida, é um fármaco altamente complexo que faz parte de uma nova classe

de substâncias anti-HIV denominada inibidores de fusão. Sua atividade farmacológica consiste em impedir o

contato entre a superfície da célula e a do vírus, evitando a transferência de material genético.

Com relação às classes de biomoléculas, é possível classificar este fármaco como um:

a) Peptídeo

b) Polissacarídeo

c) Ácido Nucléico

d) Proteoglicano

6

Questões Discursivas

11- Química de Aminoácidos

Aminoácidos são compostos orgânicos que contém os grupos funcionais amina (-NH2) e ácido carboxílico (-COOH)

ligados a um átomo de carbono, além de uma cadeia lateral (R) que é específica para cada aminoácido.

Dos mais de 500 aminoácidos conhecidos, apenas 20 fazem parte do nosso código genético, constituindo todas as

proteínas sintetizadas pelo nosso corpo. Proteínas e peptídeos não apenas catalisam a grande maioria das reações

que ocorrem em nossas células, mas controlam virtualmente todos os processos celulares; desta forma, são

amplamente estudadas por químicos, biólogos, médicos, farmacêuticos e diversos outros profissionais.

a-) Sr. Alceno, um técnico de laboratório bastante descuidado, recebeu amostras de 3 diferentes aminoácidos

(glicina, tirosina e ácido aspártico), todas com aspecto de sólido branco. Alceno identificou seus frascos como

“aminoácido A”, “aminoácido B” e “aminoácido C”, mas no dia seguinte já havia esquecido qual aminoácido

correspondia a cada letra. Para não perder suas amostras, o técnico resolveu caracterizá-las a partir de uma

titulação potenciométrica. (6 pontos)

A partir das curvas de titulação e dos valores de pKa apresentados, identifique a curva de titulação correspondente

a cada aminoácido.

Glicina Tirosina Ácido Aspártico

Aminoácido pKa -NH3+ pKa -CO2H

pKa

cadeia

lateral

Glicina 9.78 2.35 ---

Tirosina 9.21 2.20 10.46

Ácido aspártico 9.90 1.99 3.90

7

Questões Discursivas

b-) A Focalização isoelétrica é uma técnica amplamente utilizada para separar

moléculas carregadas, principalmente proteínas e peptídeos, com base no seu

ponto isoelétrico (pI). Seu funcionamento baseia-se na aplicação de um campo

elétrico em um gel que possui um gradiente de pH.

Utilizando os valores de pKa fornecidos no item anterior, determine a carga total do

dipeptídeo Asp-Gly nas seguintes condições (Dica: não ocorrem protonações nem

desprotonações na ligação peptídica nesta faixa de pH):

i) pH 3,0

ii) pH 7,0

iii) pH 12,0

Em seguida, determine se a região do gel em se encontra este peptídeo na focalização isoelétrica é ácida,

básica ou neutra, justificando sua resposta. (11 pontos)

c-) Aminoácidos com grupos laterais não ionizáveis podem ser considerados como aminoácidos dipróticos,

possuindo as formas protonada (H2A+), de zwitterion (HA) e desprotonada (A-). A partir do equilíbrio

correspondente à saída do primeiro próton, calcule o pH de uma solução feita a partir de 0,010 mol/L de prolina na

forma H2A+. (Dado: Ka1 = 1,0 x 10-2). Considere que Ka1 é muito maior que Ka2. (8 pontos)

8

Questões Discursivas

12- Teoria De Bandas: Diferença Entre Materiais Condutores, Semicondutores E Isolantes

No estudo da condutividade dos sólidos, diversos modelos foram criados para explicar algumas propriedades

observadas, como o comportamento com a mudança de temperatura e a cor.

Paul Drude, em 1900, propôs o chamado modelo do Elétron Livre,

em que explicava a condutividade elétrica a partir da aplicação da

Teoria Cinética dos Gases para o transporte de elétrons.

Entretanto, seu modelo só se aplicava aos metais, falhando, entre

outras coisas, na explicação da condutividade eletrônica para

isolantes e semicondutores. Como podemos observar pelo

seguinte gráfico, o comportamento da resistência em relação à

temperatura é contrário para os metais e semicondutores, relação

que não podia ser explicada pelo modelo.

a-) Explicite como o modelo do Elétron Livre de Drude pode explicar a variação da condutividade dos metais com

a variação da temperatura, caracterizando a estrutura metálica. (6 pontos)

Depois que ficou claro que o modelo de Drude falhava para diversas situações, novos modelos foram desenvolvidos.

Discutiremos a seguir como a Teoria das Bandas explica a condutividade eletrônica tanto para os metais quanto

para os semicondutores e isolantes.

Pela Teoria do Orbital Molecular, temos que, para os átomos em uma molécula, a combinação de seus N orbitais

atômicos gera N orbitais moleculares (níveis permitidos de energia) e a energia para realizar as transições

eletrônicas é correspondente à diferença entre HOMO e LUMO. A Teoria de Bandas considera que para um sólido,

que contém aproximadamente 1023 átomos/mol, também ocorre a sobreposição dos N orbitais de seus átomos,

resultando em níveis de energia permitidos tão próximos que na verdade constituem uma banda. O esquema a

seguir ilustra como ocorre a combinação dos orbitais:

Formação de bandas num sólido: (a) átomo isolado; (b) sistema de alguns átomos; (c) um mol de átomos.

9

Questões Discursivas

Assim, são formadas bandas de energia permitida separadas por bandas proibidas. O chamado band-gap (ΔEg)

corresponde à diferença de energia das bandas dos elétrons de valência, chamadas de Banda de Valência e Banda

de Condução, que podemos associar ao HOMO e LUMO de uma molécula, respectivamente.

Voltando a discussão aos metais, semicondutores e isolantes, o band-gap deve ser superado para que ocorra a

condução, ou seja, a condutividade de um sólido é dependente da energia necessária à transição dos elétrons da

Banda de Valência à Banda de Condução, sendo assim, do ΔEg.

b-) Tendo em vista os conceitos elucidados acima, o exemplo de diagrama para os metais e os seus conhecimentos,

esboce um diagrama de bandas para sólidos semicondutores e outro para os isolantes. (5 pontos)

c-) Podemos aplicar o conceito de band-gap para explicar algumas propriedades de materiais conhecidos como,

por exemplo, o grafite e o diamante. Relacione a cor destes dois sólidos com a faixa de comprimento de onda

absorvido por cada um e, consequentemente, com o band-gap associado à cada estrutura, assimilando sua

característica isolante ou semicondutora. (7 pontos)

d-) Assumindo que o comportamento de um diodo emissor de luz (Light-emitting diode ou LED em inglês) pode

ser representado pelo sistema de bandas de condução e bandas de valência, na qual a luz emitida é decorrente de

um processo de transição de um portador de carga, promovido pelo potencial elétrico, entre a banda de condução

até a banda de valência. Com base no modelo supracitado explique a relação entre voltagem aplicada e coloração

do LED presente na tabela abaixo (7 pontos):

10

Questões Discursivas

13- Elementos do Grupo 15 da Tabela Periódica e Suas Propriedades

Os dois primeiros elementos do grupo 15 da tabela periódica, Nitrogênio e Fósforo, são considerados

macronutrientes devido a sua importância em grande parte das biomoléculas nas mais diversas formas de vida

conhecidas. Assim como outros elementos de grande importância biológica, como Carbono, Oxigênio, Potássio,

Cálcio, dentre outros, suas propriedades físico-químicas permitem que eles assumam papéis distintos na

manutenção das estruturas celulares e em diversas rotas bioquímicas e mecanismos de regulação.

Com base nos seus conhecimentos de química sobre as propriedades dos átomos de Nitrogênio, Fósforo e Arsênio,

responda os seguintes itens:

a) Considere os seguintes oxoânions , NO3-, PO4

3- e AsO43-. Represente a estrutura de Lewis para cada um desses

ânions, determine sua geometria molecular e o número de oxidação dos átomos centrais. (2,5 Pontos)

b) Sobre o ânion fosfato, PO43-, e seu monoéster metílico correspondente, PO3OCH3

2-, responda:

i) Estudos já demonstraram que no ânion fosfato todas ligações P-O apresentam mesmo comprimento de

ligação. Explique tal observação. (5 Pontos)

ii) No caso do monoéster metílico do ânion fosfato, PO3OCH32-, foram identificados dois comprimentos de

ligação diferentes entre os oxigênios e o átomo central de fósforo, sendo eles 1,507 Å e 1,597 Å . Justifique a

existência dos dois comprimentos de ligação na molécula em questão. Adicionalmente represente a estrutura

molecular do PO3OCH32- e indique que comprimentos de ligação correspondem a cada ligação na estrutura

desenhada, justificando as escolhas realizadas. (5 Pontos)

c) Observe a seguinte reação representada abaixo:

i) Represente a estrutura molecular das espécies A, B e C. (2,5 Pontos)

ii) A substituição do fósforo por um átomo de arsênio no composto inicial faz com que a reação de formação de

A’, como representado abaixo, seja 105 vezes mais rápida que a formação de A. Sabendo que as ligações P-O em

ésteres derivados do fosfato apresentam comprimento de ligação entre 1,5 e 1,54 Å, enquanto as ligações As-

O em ésteres derivados do arsenato apresentam comprimentos de ligação entre 1,68 e 1,71 Å, racionalize a

maior velocidade de formação de A’ do que seu correspondente A. (5 Pontos)

d) Devido a propriedades semelhantes , muitas das biomoléculas baseadas em fósforo também podem apresentar

suas correspondentes de arsênio. Alguns cientistas acreditam que em certos organismos em condições muito

específicas , como baixa acessibilidade a sais de fósforo em meios ricos em arsênio, poderiam produzir uma versão

11

Questões Discursivas

das cadeias de DNA nas quais os grupos fosfato que ligam as riboses seriam substituídos por grupos arsenatos,

como representado na figura abaixo.

Considerando que a estabilidade química do DNA é essencial para a manutenção da vida como conhecemos,

explique porque é pouco plausível a existência de formas de vida baseadas em arsênio ao invés do fósforo. (5

Pontos)

12

Questões Discursivas

14- Ciclo de Born Haber

A tabela abaixo mostra os valores de entalpia de rede a 25 °C para diversos compostos iônicos

Composto ΔHrede (kJ/mol) Composto ΔHrede (kJ/mol)

MgS 3406 LiBr 818

CaS 3119 NaBr 751

SrS 2974 KBr 689

BaS 2832 AgBr 903

a-) Observando os dados referentes às energias de rede dos diversos compostos apresentados na tabela acima,

explique qual é a tendência para aumento ou decréscimo dos valores de ΔHrede. Explique a discrepância do AgBr em

relação aos outros compostos da mesma coluna. (4 pontos)

b-) Compare, dizendo quem tem a maior energia de rede dentre os seguintes pares de compostos iônicos, e diga

os motivos de sua escolha:

i) MgO e BaO (2 pontos)

ii) BeCl2 e CaCl2 (2 pontos)

iii) LiF e NaF (2 pontos)

c-) Por motivos termodinâmicos experimentais, não é possível calcular empiricamente valores de ΔHrede, para isso

utiliza-se a somatória de passos teóricos, para poder determinar tal valor, chamado ciclo de Born-Haber. As etapas

envolvidas no cálculo são: energia associada a afinidade eletrônica, energia de ionização, entalpia padrão de

formação do sal e entalpia de formação dos átomos na fase gasosa.

O caderno de laboratório do técnico Sr. Alceno foi parcialmente danificado por ácido sulfúrico derramado. Neste

caderno, se encontravam os registros de um experimento em que foi empregado o ciclo de Born-Haber para um

sal de Halogênio. Os dados recuperados do caderno encontram-se na tabela abaixo:

Processo Energia (kJ/mol)

Atomização do metal 148

Atomização do halogênio 159

Afinidade eletrônica do halogênio -328

Entalpia de formação do sal (ΔHfo) -1123

Entalpia de rede (ΔHrede) -2962

Faça o ciclo de Born-Haber para um sal genérico (MXn) e ache a equação analítica desse processo. (5 pontos)

13

Questões Discursivas

d-) A tabela a seguir apresenta as energias de ionização de alguns metais. O sal MXn possui um destes metais como

cátion na sua estrutura cristalina. Pelo ciclo de Born-Haber, determine o cátion do sal estudado. (5 pontos)

Composto E1 (kJ/mol) E2 (kJ/mol) Composto E1 (kJ/mol) E2 (kJ/mol)

Li 520 7297 Be 899 1759

Na 496 4562 Mg 738 1450

K 419 3051 Ca 590 1145

Rb 403 2633 Sr 549 1064

Cs 376 2234 Ba 503 965

e-) O sal estudado foi formado a partir da reação do metal com o ácido do halogênio, como descrito na reação

genérica.

M (s)+ n HX (aq) = MXn (aq) + 1/2n H2 (g)

Sabe-se que foram formados, nessa reação, 17,43 L de H2, e gerando 44,42 gramas do sal. O experimento foi

realizado à 25 °C e a pressão de 1 bar. Determine o ânion do sal. (5 pontos)

14

Questões Discursivas

15- A História do Número de Avogadro

O Número de Avogadro é a quantidade de átomos de Carbono-12 em 12 gramas de carbono. Esse valor é de

extrema importância no contexto da química, pois conecta o mundo microscópico (quantidade de átomos) com a

massa, propriedade que é facilmente mensurável em laboratório.

O valor desse número foi determinado várias vezes ao longo da história, cada vez com um experimento diferente.

A primeira vez que chegou-se próximo a um valor para o Número foi em 1865. Neste ano Loschmidt publicou seu

trabalho, que estimava o diâmetro de moléculas gasosas em um gás ideal. Com seus resultados, pode-se calcular o

Número de Avogadro.

Loschmidt estimou o diâmetro de moléculas gasosas usando o conceito de percurso livre médio, que é a distância

média que uma partícula percorre antes de se chocar com outra, em um gás. Foi aproximado o diâmetro de uma

molécula gasosa pela relação abaixo:

𝑑 = 8𝑉𝑙

𝑉𝑔𝑙

em que d é o diâmetro da molécula, Vl é o volume do gás liquefeito, Vg é o volume do gás à CNTP, e l é o percurso

livre médio da molécula, à CNTP.

Para chegar à tal relação, Loschmidt aproximou o volume de todos as moléculas do gás como o seu volume

liquefeito, as moléculas como sendo esferas perfeitas, e o gás como sendo ideal.

Com tal modelagem, e após certas passagens matemáticas, calculou-se a constante de Avogadro como sendo

4,11 x 1022. Apesar da discrepância com o valor aceito atualmente, 6,02 x 1023, essa determinação foi importante

pois nos deu uma ideia do quão pequeno o mundo microscópico realmente é.

a-) Indique, com base na modelagem utilizada, a discrepância entre valor encontrado do número de Avogadro e

o valor do número aceito atualmente. (6 pontos)

Outra determinação histórica do Número de Avogadro, com uma exatidão maior, foi feita utilizando-se

dados de dois trabalhos de Rutherford, um de 1908 com Geiger, e o segundo de 1911 com Boltwood.

O primeiro trabalho consistia na contagem de partículas alfa emitidas por um sal de rádio. Foi determinado

que um sal específico de rádio emitia 1,36 x 1011 partículas alfa por segundo. Já o segundo trabalho foi sobre o

volume de hélio liberado por esse mesmo sal de rádio, que foi determinado como sendo 156 cm3 por ano, valor

medido nas CNTP.

b-) Com os dados experimentais dos trabalhos de Rutherford, calcule o Número de Avogadro. Explicite o cálculo

feito, e atente-se à quantidade de algarismos significativos utilizados. (7 pontos)

A mais atual medição do Número de Avogadro, e a que forneceu o valor com maior precisão, foi a feita no

Avogadro Project. A partir do volume de uma esfera de silício, e conhecendo o arranjo dos átomos de silício na

esfera e o raio do átomo de silício, determinou-se a quantidade de átomos que a esfera continha. Com o valor da

massa da esfera e o peso molecular do silício, é possível calcular o valor do Número de Avogadro.

15

Questões Discursivas

O arranjo de empacotamento do silício é conhecido como cúbica do diamante, pois é também presente na

estrutura desse cristal. No arranjo, cada átomo está ligado com quatro outros, distribuídos tetraedricamente ao

redor do átomo central, como mostrado na figura a seguir (Considere todos os átomos como sendo silício):

c-) Determine a quantidade de átomos em uma cela unitária cúbica do diamante. (5 pontos)

d-) Com os dados da tabela a seguir, determine o número de Avogadro. Explicite o cálculo feito, e atente-se à

quantidade de algarismos significativos utilizados. (7 pontos)

Aresta de cela unitária (pm) 543,10

Volume da esfera (cm3) 431,06

Massa da esfera (kg) 1,0001

Peso molecular do silício-28 (u) 27,977

16

Questões Discursivas

16- Determinação do Kps de um composto iônico

Imagine que você realiza um experimento em laboratório com a finalidade de determinar o Kps do Cloreto de

Chumbo (II). Para isso, você executa as seguintes etapas:

1- Pesa 1 grama de cloreto de chumbo (II) em uma balança analítica e adiciona-o a 50 ml de água destilada

em um béquer. Você percebe que parte do sólido foi dissolvido, mas parte permanece no fundo do béquer.

2- Você filtra a solução e adiciona 15,00 g de Zinco metálico, fazendo com que o Chumbo em solução precipite

na forma metálica.

3- A seguir você retira os metais da solução, lava-os e pesa-os, obtendo a massa de 15,1148 g totais de metais.

4- Para confirmar seus resultados, você evapora todo o líquido, obtendo um sal.

Sobre o experimento responda:

a-) Explique, na etapa 2, porquê é necessário filtrar a solução antes de adicionar Zinco metálico? Escreva reação

entre o Zinco metálico e os ions de chumbo presentes na solução. (5 pontos)

b-) Usando os dados obtidos, calcule a concentração de íons Pb2+ e Cl- em solução logo após a dissolução feita na

etapa 1. Calcule o Kps do Cloreto de Chumbo (II). (5 pontos)

c-) Qual é o sal obtido na etapa 4? Quantos gramas desse sal restou após a evaporação do líquido? (5 pontos)

d-) Represente graficamente o produto das concentrações de Pb2+ e Cl- como uma função matemática (traçando

uma curva) e explique qual é o tipo de solução que existe em um ponto abaixo da curva, acima da curva e sobre a

curva. (5 pontos)

e-) Exemplifique um fator ambiental que pode afetar o resultado do experimento. (5 pontos)

Dados de massas molares:

- Cloreto de chumbo(II): 278,1 g/mol

- Chumbo: 207,2 g/mol

- Zinco: 65,38 g/mol

1

Hhydrogen

1.008

[1.0078, 1.0082]

1 18

3

Lilithium

6.94

[6.938, 6.997]

4

Beberyllium

9.0122

11

Nasodium

22.990

12

Mgmagnesium

24.305

[24.304, 24.307]

19

Kpotassium

39.098

20

Cacalcium

40.078(4)

37

Rbrubidium

85.468

38

Srstrontium

87.62

38

Srstrontium

87.62

55

Cscaesium

132.91

55

Cscaesium

132.91

56

Babarium

137.33

87

Frfrancium

88

Raradium

5

Bboron

10.81

[10.806, 10.821]

13

Alaluminium

26.982

31

Gagallium

69.723

49

Inindium

114.82

81

Tlthallium

204.38

[204.38, 204.39]

6

Ccarbon

12.011

[12.009, 12.012]

14

Sisilicon 28.085

[28.084, 28.086]

32

Gegermanium

72.630(8)

50

Sntin

118.71

82

Pblead

207.2

7

Nnitrogen

14.007

[14.006, 14.008]

15

Pphosphorus

30.974

33

Asarsenic

74.922

51

Sbantimony

121.76

83

Bibismuth

208.98

8

Ooxygen

15.999

[15.999, 16.000]

16

Ssulfur

32.06

[32.059, 32.076]

34

Seselenium

78.971(8)

52

Tetellurium

127.60(3)

84

Popolonium

9

Ffluorine

18.998

17

Clchlorine

35.45

[35.446, 35.457]

35

Brbromine

79.904

[79.901, 79.907]

53

Iiodine

126.90

85

Atastatine

10

Neneon

20.180

2

Hehelium

4.0026

18

Arargon

39.948

36

Krkrypton

83.798(2)

54

Xexenon

131.29

86

Rnradon

22

Tititanium

47.867

22

Tititanium

47.867

40

Zrzirconium

91.224(2)

72

Hfhafnium

178.49(2)

104

Rfrutherfordium

23

Vvanadium

50.942

41

Nbniobium

92.906

73

Tatantalum

180.95

105

Dbdubnium

24

Crchromium

51.996

24

Crchromium

51.996

42

Momolybdenum

95.95

74

Wtungsten

183.84

106

Sgseaborgium

25

Mnmanganese

54.938

43

Tctechnetium

75

Rerhenium

186.21

107

Bhbohrium

26

Feiron

55.845(2)

44

Ruruthenium

101.07(2)

76

Ososmium

190.23(3)

108

Hshassium

27

Cocobalt

58.933

45

Rhrhodium

102.91

77

Iriridium

192.22

109

Mtmeitnerium

28

Ninickel

58.693

46

Pdpalladium

106.42

78

Ptplatinum

195.08

110

Dsdarmstadtium

29

Cucopper

63.546(3)

47

Agsilver

107.87

79

Augold

196.97

30

Znzinc

65.38(2)

48

Cdcadmium

112.41

80

Hgmercury

200.59

111

Rgroentgenium

112

Cncopernicium

114

Flflerovium

113

Nhnihonium

115

Mcmoscovium

117

Tstennessine

118

Ogoganesson

116

Lvlivermorium

57

Lalanthanum

138.91

58

Cecerium

140.12

59

Prpraseodymium

140.91

60

Ndneodymium

144.24

61

Pmpromethium

62

Smsamarium

150.36(2)

63

Eueuropium

151.96

64

Gdgadolinium

157.25(3)

65

Tbterbium

158.93

66

Dydysprosium

162.50

67

Hoholmium

164.93

68

Ererbium

167.26

69

Tmthulium

168.93

70

Ybytterbium

173.05

71

Lulutetium

174.97

89

Acactinium

90

Ththorium

232.04

91

Paprotactinium

231.04

92

Uuranium

238.03

93

Npneptunium

94

Puplutonium

95

Amamericium

96

Cmcurium

97

Bkberkelium

98

Cfcalifornium

99

Eseinsteinium

100

Fmfermium

101

Mdmendelevium

102

Nonobelium

103

Lrlawrencium

21

Scscandium

44.956

39

Yyttrium

88.906

57-71

lanthanoids

89-103

actinoids

atomic number

Symbolname

conventional atomic weight

standard atomic weight

2 13 14 15 16 17 Key:

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

For notes and updates to this table, see www.iupac.org. This version is dated 28 November 2016. Copyright © 2016 IUPAC, the International Union of Pure and Applied Chemistry.

IUPAC Periodic Table of the Elements