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1 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 G r =0. a) Calcule a Energia de Gibbs de reação para PCl 3(g) +Cl 2(g) PCl 5(g) a 502,15 K quando a pressão parcial do PCl 3 , Cl 2 e PCl 5 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(H 2 O) 6 ] 2+ c) [Cr(NH 3 ) 6 ] 3+ d) [Ti(H 2 O) 6 ] 3+ e) [Ni(NH 3 ) 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) O 2 b) N 2 c) NO

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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

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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