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EXAME DE SELEÇÃO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA DO INSTITUTO DE QUÍMICA-ARARAQUARA-UNESP 01/07/2014
CURSOS: MESTRADO E DOUTORADO I. Físico-Química I.1. 1,1-Dicloroetano, CH3CHCl2, tem uma pressão de vapor de 228 Torr a 25°C; na mesma temperatura, 1,1-diclorotetrafluoroetano, CF3CCl2F, tem uma pressão de vapor de 70 Torr.
a) Qual a massa de 1,1-Dicloroetano que deve ser misturada com 100,0g de 1,1-diclorotetrafluoroetano para dar uma solução com pressão de vapor de 157 Torr a 25°C? Assumir comportamento ideal.
b) Definir Pressão de Vapor.
I.2. A origem termodinâmica da constante de equilíbrio esta relacionada com a Energia de
Gibbs de reação e depende da entropia dos reagentes e produtos, e portanto, da pressão
parcial e concentração deles. A expressão abaixo correlaciona a Energia de Gibbs com o
quociente de reação, Q. No equilíbrio, Q=K; e não há variação da energia de Gibbs, portanto
Gr=0.
a) Calcule a Energia de Gibbs de reação para PCl3(g)+Cl2(g) PCl5(g) a 502,15 K quando a
pressão parcial do PCl3, Cl2 e PCl5 são 0,13 bar, 0,51 bar e 1,42 bar, respectivamente.
e R = 8,314 J.K-1.mol-1
b) Qual é a direção espontânea desta transformação, dado que K=49 a 502,15 K?
II. Química Inorgânica
II.1. Dê o nome dos complexos e calcule, em unidades o, a diferença de energia de estabilização do campo cristalino para os seguintes íons:
a) [Fe(CN)6]4-
b) [Fe(H2O)6]2+
c) [Cr(NH3)6]3+
d) [Ti(H2O)6]3+
e) [Ni(NH3)6]2+
II.2. Use a Teoria do Orbital Molecular para prever quais das moléculas abaixo são paramagnéticas ou diamagneticas. Diga se as moléculas abaixo seriam menos ou mais estáveis apos o ganho de um elétron.
a) O2
b) N2
c) NO
2
d) NO+
e)CN-
III. Química Analítica III.1. O ácido nítrico (HNO3, M.M. = 63,0 g/mol) concentrado é um líquido com densidade 1,42
g/mL e porcentagem (m/m) igual a 69% (69g/100g). As respostas finais deverão ter 2
algarismos significativos.
a) Calcule o volume de HNO3 concentrado necessário para preparar 2.500 mL de uma solução
0,031 mol/L.
b) Calcule o pH da solução preparada no item a.
c) Um analista pipetou 30 mL da solução 0,031 mol/L de HNO3 e titulou com uma solução de
NaOH 0,021 mol/L. Qual será o volume (em mL) da solução de NaOH necessário para
completa neutralização da solução de HNO3?
III.2. Calcule o pH dos itens abaixo após adição de 10 mL de HCl 0,10 mol/L. As respostas
finais deverão ter 3 algarismos significativos.
a) 100 mL de H2O.
b) 100 mL de uma solução de NaOH 0,010 mol/L.
c) 100 mL de uma solução-tampão composta por Ácido Benzoico 0,10 mol/L e Benzoato de
Sódio 0,10 mol/L; onde o Kb da base conjugada = 1,6x10-10 e
Kw = 1,0x10-14. O Ácido Benzoico (C6H5COOH) é um ácido monoprótico fraco e o Benzoato de
Sódio (C6H5COONa) é o sal da base conjugada.
IV. Química Orgânica IV.1. Noite após noite o Batman mantém as ruas de Gotham City seguras contra o crime e a
vilania. Uma das coisas mais extraordinárias sobre o Batman é que, apesar de ser um super-
herói, na verdade ele não possuiu superpoderes e em vez de depender de habilidades
sobrenaturais, Batman usa a perspicácia, a ilusão, dispositivos inteligentes e é um exímio
lutador de artes marciais.
Para se proteger de armas de fogo e poder utilizar suas habilidades o uniforme do
Batman necessita ser blindado e proporcionar uma grande liberdade de movimento. Com este
intuito as partes vitais do corpo de Bruce Wayne são protegidas por um polímero especial
denominado Kevlar® como apresentado na Figura abaixo.
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Figura 1. Representação da estrutura química do Kevlar.
O Kevlar é uma poliamida produzida pela empresa Dupont, sendo resistente ao calor, 7 vezes
mais resistente que o aço por unidade de peso. Com relação ao Kevlar, responda:
a) Qual a força intermolecular existente entre as cadeias de poliamida?
b) Quais as características químicas (estruturais e atômicas) que propiciam a existência
desta força intermolecular?
c) O esquema abaixo apresenta a equação geral para a síntese do Kevlar (3) a partir da
1,4-benzenodiamina (1) e do cloreto de tereftaloíla (2). Apresente o mecanismo desta
reação.
NH2
H2N
Cl
O
Cl
O
n n
O
HN
O
NH
n(1) (2) (3)
- 2n HCl
Esquema 1. Síntese do Kevlar.
IV.2. Forneça as estruturas dos produtos das reações abaixo e classifique-as como reação de
adição, substituição nucleofílica, eliminação, substituição eletrofílica ou condensação:
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a)
HO
O
OH
b)
Cl NaCNCH3CH2OH
c)
H3O+(aq)
d)
CH3
Br2
FeBr3
e)
Br
CH3CH2O-
CH3CH2OH
70oC