QUÍMICA

PROJETO ENEM

1) QUÍMICA ORGÂNICA A) FUNÇÕES ORGÂNICAS

Grupos Funcionais

Hidroxila

Carboxila

Carbonila Outros Anel aromático

Conjugação

A conjugação é definida como a ocorrência de alternância entre ligações simples e duplas em uma molécula.

Exemplo O polímero representado possui ligações pi alternadas e isto é fundamental para que ocorra ressonância e transmissão de corrente

elétrica:

Grupos Orgânicos Substituintes

radical metóxi

Exemplos

Polaridade

Apolar Grande número de carbonos. Poucos grupos OH, O.

Composto “parecido” com um hidrocarboneto. vitaminas lipossolúveis

Polar

Pequeno número de carbonos. Muitos grupos OH, NH, O, N, Cl.

vitaminas hidrossolúveis

Moléculas com grupos “OH” e “NH” formam ligações de hidrogênio. Exemplo (Enem 2011) A pele humana, quando está bem hidratada, adquire boa

elasticidade e aspecto macio e suave. Em contrapartida, quando está ressecada, perde sua elasticidade e se apresenta opaca e áspera. Para evitar o ressecamento da pele é necessário, sempre que possível, utilizar

hidratantes umectantes, feitos geralmente à base de glicerina e polietilenoglicol:

2 2 2 2 2 2nHO CH CH O CH CH O CH CH OH

polietilenoglicol

A retenção de água na superfície da pele promovida pelos hidratantes é consequência da interação dos grupos hidroxila dos agentes umectantes

com a umidade contida no ambiente por meio de a) ligações iônicas.

b) forças de London. c) ligações covalentes. d) forças dipolo-dipolo.

e) ligações de hidrogênio. Gabarito [E]

A ligação de hidrogênio é uma atração intermolecular mais forte do que a média. Nela os átomos de hidrogênio formam ligações indiretas, “ligações em pontes”, entre átomos muito eletronegativos de moléculas

vizinhas. Este tipo de ligação ocorre em moléculas nas quais o átomo de hidrogênio está ligado a átomos que possuem alta eletronegatividade

como o nitrogênio, o oxigênio e o flúor. Por exemplo: NH3, H2O e HF. A ligação de hidrogênio é uma força de atração mais fraca do que a ligação covalente ou iônica. Mas, é mais forte do que as forças de

London e a atração dipolo-dipolo. B) SABÕES e DETERGENTES Sabão A capacidade de limpeza e a eficiência de um sabão dependem de sua propriedade de formar micelas estáveis, que arrastam com facilidade as

moléculas impregnadas no material a ser limpo. Tais micelas têm em sua estrutura partes capazes de interagir com substâncias polares, como a água, e partes que podem interagir com substâncias apolares, como as

gorduras e os óleos.

É exatamente o fato de possuir uma parte polar e outra apolar que faz com que o sabão apresente afinidade tanto com as gorduras quanto com

a água e, assim formem as micelas que permitem a remoção das gorduras. A gordura é rodeada pela parte apolar do sabão, ficando a

parte polar para fora, o que permite a interação com a água.

Detergente Um dos grandes problemas de poluição mundial é o descarte de

detergentes não biodegradáveis nos rios, lagos e mananciais. Os detergentes não biodegradáveis formam densas espumas que impedem a entrada de gás oxigênio na água e com isso afeta a vida das espécies

aeróbicas aquáticas. Para resolver ou amenizar este problema surgiu o detergente biodegradável, a qual sua estrutura pode ser observada abaixo:

Os detergentes biodegradáveis apresentam cadeia normal. Já os não-

biodegradáveis apresentam cadeia ramificada. C) ISOMERIA

A respeito dos enantiômeros dextrogiro e levogiro, é possível afirmar:

- Não reagem entre si. - Podem ser separados opticamente.

- Podem estar presentes em partes iguais, 50 % do dextrogiro e 50 % do levogiro (mistura racêmica).

- Interagem de maneira distinta com o organismo.

- São estruturas que apresentam os mesmos grupos funcionais.

Exemplo (Enem 2014) O estudo de compostos orgânicos permite aos analistas

definir propriedades físicas e químicas responsáveis pelas características de cada substância descoberta. Um laboratório investiga moléculas quirais cuja cadeia carbônica seja insaturada, heterogênea e

ramificada. A fórmula que se enquadra nas características da molécula investigada é

a) 3 2 3CH (CH) CH(OH) CO NH CH .

b) 3 2 3 3CH (CH) CH(CH ) CO NH CH .

c) 3 2 3 2CH (CH) CH(CH ) CO NH .

d) 3 2 3 3CH CH CH(CH ) CO NH CH .

e) 6 5 2 3C H CH CO NH CH .

Gabarito

[B] Molécula quiral (* apresenta carbono assimétrico) cuja cadeia carbônica seja insaturada (apresenta ligação pi), heterogênea (apresenta

heteroátomo) e ramificada (apresenta carbono terciário):

3 2 3 3CH (CH) CH(CH ) CO NH CH

C) POLÍMEROS Exemplo (Enem PPL 2014) No Brasil e no mundo têm surgido movimentos e leis

para banir o uso de sacolas plásticas, em supermercados, feitas de polietileno. Obtida a partir do petróleo, a matéria-prima do polietileno é o gás etileno, que depois de polimerizado dá origem ao plástico, composto

essencialmente formado pela repetição de grupos 2CH . O principal

motivo do banimento é a poluição, pois se estima que as sacolas levam cerca de 300 anos para se degradarem no meio ambiente, sendo

resistentes a ataques químicos, à radiação e a microrganismos. O motivo pelo qual essas sacolas demoram muito tempo para se

degradarem é que suas moléculas a) apresentam muitas insaturações. b) contêm carbono em sua composição.

c) são formadas por elementos de alta massa atômica. d) são muito longas e formadas por ligações químicas fortes. e) têm origem no petróleo, que é uma matéria-prima não renovável.

Gabarito [D]

O motivo pelo qual essas sacolas demoram muito tempo para se degradarem é que na sua fabricação são utilizados polímeros resistentes à degradação.

Exemplo (Enem 2013) O uso de embalagens plásticas descartáveis vem

crescendo em todo o mundo, juntamente com o problema ambiental gerado por seu descarte inapropriado. O politereftalato de etileno (PET), cuja estrutura é mostrada, tem sido muito utilizado na indústria de

refrigerantes e pode ser reciclado e reutilizado. Uma das opções possíveis envolve a produção de matérias-primas, como o etilenoglicol (1,2-etanodiol), a partir de objetos compostos de PET pós-consumo.

Com base nas informações do texto, uma alternativa para a obtenção de

etilenoglicol a partir do PET é a a) solubilização dos objetos. b) combustão dos objetos.

c) trituração dos objetos. d) hidrólise dos objetos. e) fusão dos objetos.

Gabarito [D]

A reação de hidrólise do PET produz o etilenoglicol:

Exemplo (Enem 2014) Com o objetivo de substituir as sacolas de polietileno,

alguns supermercados têm utilizado um novo tipo de plástico ecológico, que apresenta em sua composição amido de milho e uma resina polimérica termoplástica, obtida a partir de uma fonte petroquímica.

ERENO, D. “Plásticos de vegetais”. Pesquisa Fapesp, n. 179, jan. 2011 (adaptado).

Nesses plásticos, a fragmentação da resina polimérica é facilitada porque os carboidratos presentes

a) dissolvem-se na água. b) absorvem água com facilidade. c) caramelizam por aquecimento e quebram.

d) são digeridos por organismos decompositores. e) decompõem-se espontaneamente em contato com água e gás

carbônico.

Gabarito [D]

Nesses plásticos, a fragmentação da resina polimérica é facilitada porque os carboidratos presentes são digeridos por organismos decompositores, ou seja, o polímero é biodegradável.

D) REAÇÕES

Esterificação x Hidrólise do éster Exemplo

(Enem 2012) A própolis é um produto natural conhecido por suas propriedades anti-inflamatórias e cicatrizantes. Esse material contém mais de 200 compostos identificados até o momento. Dentre eles, alguns são de estrutura simples, como é o caso do C6H5CO2CH2CH3, cuja

estrutura está mostrada a seguir.

O ácido carboxílico e o álcool capazes de produzir o éster em apreço por

meio da reação de esterificação são, respectivamente, a) ácido benzoico e etanol.

b) ácido propanoico e hexanol. c) ácido fenilacético e metanol. d) ácido propiônico e cicloexanol.

e) ácido acético e álcool benzílico. Gabarito

[A]

Formação de Amida Exemplo

(Enem) A bile é produzida pelo fígado, armazenada na vesícula biliar e tem papel fundamental na digestão de lipídeos. Os sais biliares são esteroides sintetizados no fígado a partir do colesterol, e sua rota de

síntese envolve várias etapas. Partindo do ácido cólico representado na figura, ocorre a formação dos ácidos glicólico e taurocólico; o prefixo glico- significa a presença de um resíduo do aminoácido glicina e o

prefixo tauro-, do ácido taurina

A combinação entre o ácido cólico e a glicina ou taurina origina a função amida, formada pela reação entre o grupo amina desses aminoácidos e

o grupo a) carboxila do ácido cólico. b) aldeído do ácido cólico.

c) hidroxila do ácido cólico. d) cetona do ácido cólico. e) éster do ácido cólico. Gabarito [A]

O grupo amina reage com o grupo carboxila formando o grupo amida:

2) QUÍMICA INORGÂNICA

A) ÓXIDOS ÁCIDOS

São óxidos que possuem caráter covalente e são formados geralmente por ametais e metais que possuem Nox elevado (+5, +6 a +7). Reações

Anidrido + H2O Ácido (oxiácido)

(reação do tipo “soma”) Obs.: Oxiácido = ácido que contém oxigênio Exemplos: CO2 + H2O H2CO3

anidrido ácido carbônico carbônico SO3 + H2O H2SO4 anidrido ácido sulfúrico sulfúrico N2O5 + H2O H2N2O6 2 HNO3 anidrido ácido nítrico nítrico

B) ÓXIDOS BÁSICOS

Formados principalmente por metais que apresentam Nox +1 ou +2 (famílias 1A e 2A). Possuem caráter iônico. Ex.: Na2O, CaO, BaO... Nomenclatura Exemplos: Na2O – óxido de sódio CaO – óxido de cálcio Ag2O – óxido de prata FeO – óxido ferroso ou óxido ferro II MgO – óxido de magnésio Reações

Óxido básico + H2O Base (hidróxido)

Ex.: Na2O + H2O 2 NaOH C) REAÇÕES NEUTRALIZAÇÃO

Ácido + Base Sal +Água

Ex.: NaOH + HCl NaCl + H2O DUPLA – TROCA

Para que essas reações ocorram, é necessário que pelo menos um de seus produtos, quando comparado aos reagentes, apresente no mínimo

uma das características a seguir:

Seja mais fraco (menos ionizado ou dissociado);

Seja mais volátil (passa com maior facilidade para o estado

gasoso ou produz um gás);

Seja menos solúvel (ocorre a formação de um precipitado).

Estas reações podem ocorrer entre:

Ácido1 + Sal2 Ácido2 + Sal1

Base1 + Sal2 Base2 + Sal1

Sal1 + Sal2 Sal3 + Sal4

Resumindo: Ácido Hidróxido + Sal gás ou precipitado Sal Volatilidade

Ácidos: São em geral, voláteis. Exceções: H2SO4 e H3PO4 são fixos.

Hidróxidos: São fixos. Exceção: NH4OH NH3 + H2O

Sais : São fixos. Solubilidade

Ácidos: São em geral solúveis.

Bases: São insolúveis. Exceções: 1A e NH4OH ..... Solúveis 2A ...... Insolúveis

Sais: Os principais precipitados são:

BaSO4, CaCO3, BaCO3 e AgCl. Exemplos: HCl + AgNO3 AgCl + NaNO3 Insolúvel

H2SO4 + BaCl2 BaSO4 + 2 HCl Insolúvel H2SO4 + 2 NaCl Na2SO4 + 2 HCl Volátil 3 KOH + FeCl3 Fe(OH)3 + 3 KCl Insolúvel NaOH + NH4Cl NH3 + H2O + NaCl Volátil HCl + CaCO3 CaCl2 + H2O + CO2 Volátil PRINCIPAIS DECOMPOSIÇÕES

KClO3 KCl + 3/2 O2

KBrO3 KBr + 3/2 O2 CaCO3 CaO + CO2 2 NaHCO3 Na2CO3 + CO2 +H2O

HIDRÓLISE SALINA

A hidrólise de um sal é a reação inversa à neutralização, isto é, consiste na reação do sal com a água, gerando o ácido e o hidróxido

correspondentes.

Sal + Água Ácido + Hidróxido

Dependendo da força do ácido e da base produzidos, a solução aquosa resultante pode ter caráter ácido, básico ou neutro.

O grau de acidez de uma solução pode ser definido pela escala de pH.

Exemplos Ex. 1: NH4Cl

NH4Cl + H2O HCl + NH4OH Ácido Base

Forte Fraca A solução aquosa do cloreto de amônio é ácida: pH < 7.

Ex. 2: KCN KCN + H2O HCN + KOH

Ácido Base Fraco Forte A solução aquosa do cianeto de potássio é básica: pH > 7.

Ex. 3: NaCl

HCl .... ácido forte NaCl NaOH..... base forte

Um sal deste tipo ao se dissolver em água não sofre hidrólise. A solução aquosa de cloreto de sódio é neutra: pH = 7.

Exemplo

(Enem PPL 2014) Fertilizantes químicos mistos, denominados NPK,

são utilizados para aumentar a produtividade agrícola, por fornecerem os nutrientes nitrogênio, fósforo e potássio, necessários para o

desenvolvimento das plantas. A quantidade de cada nutriente varia de

acordo com a finalidade do adubo. Um determinado adubo NPK

possui, em sua composição, as seguintes substâncias: nitrato de amônio

4 3(NH NO ), ureia 2 2(CO(NH ) ), nitrato de potássio 3(KNO ),

fosfato de sódio 3 4(Na PO ) e cloreto de potássio (KC ).

A adição do adubo descrito provocou diminuição no pH de um solo.

Considerando o caráter ácido/básico das substâncias constituintes desse adubo, a diminuição do pH do solo deve ser atribuída à presença, no adubo, de uma quantidade significativa de

a) ureia. b) fosfato de sódio. c) nitrato de amônio.

d) nitrato de potássio. e) cloreto de potássio.

Gabarito [C] A diminuição do pH implica e elevação da acidez, por isso o nutriente deve sofrer hidrólise e deixar o meio ácido. A diminuição do pH do solo

deve ser atribuída à presença, no adubo, de uma quantidade significativa de nitrato de amônio.

4 3

4 3 3 4

4 3

NH NO (nitrato de amônio)

NH NO HOH H NO NH OH

NH NO

HOH 3H NO 3NH HOH

4 3meioácido

NH H NH

Para os outros nutrientes, teremos:

Ureia 2 2(CO(NH ) : meio neutro.

3KNO

K3NO 3HOH H NO K

3 4

OH

HOH H OH (meio neutro)

Na PO

3Na

34 3 4PO 3HOH H PO 3Na

34 3 4

meiobásico

3OH

PO 3HOH H PO 3OH

KC

K

C HOH H C K OH

HOH H OH (meio neutro)

3) MOL FÓRMULA

Massa Molar = 1 Mol = 6.1023

= 22,4 L (g/mol) Át ou Moléc CNTP

CONVERSÕES

MASSA X N

0 DE MOL

MM --- 1 Mol M ---- n

MASSA X ÁT/MOLÉC

MM --- 6.10

23

M ---- x

MASSA X VOLUME

MM --- 22,4 L M ---- v

N0 DE MOL X ÁT/MOLÉC

1 Mol --- 6.1023

n ---- x N

0 DE MOL X VOLUME

1 Mol --- 22,4 L

n ---- v Exemplo

(Enem) O brasileiro consome em média 500 miligramas de cálcio por dia, quando a quantidade recomendada é o dobro. Uma alimentação balanceada é a melhor decisão pra evitar problemas no

futuro, como a osteoporose, uma doença que atinge os ossos. Ela se caracteriza pela diminuição substancial de massa óssea, tornando os ossos frágeis e mais suscetíveis a fraturas.

Considerando-se o valor de 23 16 10 mol para a constante de

Avogadro e a massa molar do cálcio igual a 40 g/mol, qual a quantidade mínima diária de átomos de cálcio a ser ingerida para que

uma pessoa supra suas necessidades?

a) 217,5 10

b) 221,5 10

c) 237,5 10

d) 251,5 10

e) 254,8 10

Gabarito

[B] A quantidade recomendada é o dobro de 500 mg por dia, ou seja, 1000

mg de cálcio por dia, então:

31000 mg 1000 10 1 g

40 g de cálcio

236 10 átomos de Ca

1 g de cálcio

Ca

23 22Ca

n

n 0,15 10 1,5 10 átomos de cálcio

3) CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO

2 A + B 3 C

Pureza Mtotal 100% Mpura Pu%

2 A ≡ 3 C 2 . MM 3 . MM Mpura Mmáxima

Rendimento Mmáxima 100% X Re% Exemplo (Enem) Grandes fontes de emissão do gás dióxido de enxofre são as

indústrias de extração de cobre e níquel, em decorrência da oxidação dos minérios sulfurados. Para evitar a liberação desses óxidos na atmosfera e a consequente formação da chuva ácida, o gás pode ser

lavado, em um processo conhecido como dessulfurização, conforme

mostrado na equação (1).

3(s) 2(g) 3(s) 2(g)CaCO SO CaSO CO (1)

Por sua vez, o sulfito de cálcio formado pode ser oxidado, com o auxílio do ar atmosférico, para a obtenção do sulfato de cálcio, como

mostrado na equação (2). Essa etapa é de grande interesse porque o

produto da reação, popularmente conhecido como gesso, é utilizado para fins agrícolas.

3(s) 2(g) 4(s)2 CaSO O 2 CaSO (2)

Considerando um rendimento de 90% no processo, a massa de

gesso obtida, em gramas, por mol de gás retido é mais próxima de

a) 64. b) 108. c) 122. d) 136. e) 245.

Gabarito [C]

3(s) 2(g) 3(s)2CaCO 2SO 2CaSO 2(g)

3(s)

2CO (1)

2 CaSO

2(g) 4(s)

Global3(s) 2(g) 2(g) 4(s)

O 2 CaSO (2)

2CaCO 2SO O 2 CaSO

gásretido "gesso"

Global3(s) 2(g) 2(g) 4(s)2CaCO 2SO O 2 CaSO

2 mol

2 136 g 0,90

1mol

4(s)

4(s)

CaSO

CaSO

m

m 122,4 g

4) RADIOATIVIDADE

Meia-vida

Exemplo (Enem cancelado 2009) O lixo radioativo ou nuclear é resultado da

manipulação de materiais radioativos, utilizados hoje na agricultura, na indústria, na medicina, em pesquisas científicas, na produção de energia etc. Embora a radioatividade se reduza com o tempo, o processo de

decaimento radioativo de alguns materiais pode levar milhões de anos. Por isso, existe a necessidade de se fazer um descarte adequado e controlado de resíduos dessa natureza. A taxa de decaimento radioativo

é medida em termos de um tempo característico, chamado meia-vida, que é o tempo necessário para que uma amostra perca metade de sua radioatividade original. O gráfico seguinte representa a taxa de

decaimento radioativo do rádio-226, elemento químico pertencente à família dos metais alcalinos terrosos e que foi utilizado durante muito tempo na medicina.

As informações fornecidas mostram que a) quanto maior é a meia-vida de uma substância mais rápido ela se

desintegra.

b) apenas 1

8de uma amostra de rádio-226 terá decaído ao final de

4.860 anos. c) metade da quantidade original de rádio-226, ao final de 3.240 anos,

ainda estará por decair. d) restará menos de 1% de rádio-226 em qualquer amostra dessa

substância após decorridas 3 meias-vidas.

e) a amostra de rádio-226 diminui a sua quantidade pela metade a cada intervalo de 1.620 anos devido à desintegração radioativa.

Gabarito [E] De acordo com o gráfico para ½ quilo de rádio-226 temos 1620 anos,

que equivale à sua meia-vida, ou seja, a amostra de rádio-226 diminui a sua quantidade pela metade a cada intervalo de 1.620 anos devido à desintegração radioativa.

Exemplo (Enem) A falta de conhecimento em relação ao que vem a ser um

material radioativo e quais os efeitos, consequências e usos da irradiação pode gerar o medo e a tomada de decisões equivocadas, como a apresentada no exemplo a seguir.

“Uma companhia aérea negou-se a transportar material médico por este portar um certificado de esterilização por irradiação”.

A decisão tomada pela companhia é equivocada, pois a) o material é incapaz de acumular radiação, não se tornando radioativo

por ter sido irradiado.

b) a utilização de uma embalagem é suficiente para bloquear a radiação emitida pelo material.

c) a contaminação radioativa do material não se prolifera da mesma

forma que as infecções por microrganismos. d) o material irradiado emite radiação de intensidade abaixo daquela que

ofereceria risco à saúde.

e) o intervalo de tempo após a esterilização é suficiente para que o material não emita mais radiação.

Gabarito [A] O material médico não pode acumular radiação, ou seja, não se torna

radioativo por ter sido irradiado. A decisão tomada pela companhia foi equivocada.

4) SOLUÇÕES A) CONCENTRAÇÃO g/L

B) CONCENTRAÇÃO MOL/L

Onde: M = molaridade (mol/L) m1 = massa do soluto (g) MM1= massa molar do soluto (g/mol) V = volume da solução (L)

C) DILUIÇÃO Calcular a nova concentração após à adição de H2O

Ci . Vi = Cf . Vf

Mi . Vi = Mf . Vf

C) ppm

No entanto, existem casos em que a quantidade de soluto é extremamente pequena, como, por exemplo, a concentração dos poluentes existentes no ar, na terra e na água. Nessas situações,

costuma-se usar a unidadepartes por milhão, que é representada pela abreviação ppm.

Assim, uma solução de 20 ppm contém 20 gramas do soluto em 1 milhão de gramas da solução.

Exemplo (Enem PPL 2014) Em um caso de anemia, a quantidade de sulfato de

ferro(Il) 4(FeSO , massa molar igual a 152g mol) recomendada

como suplemento de ferro foi de 300mg dia. Acima desse valor, a

mucosa intestinal atua como barreira, impedindo a absorção de ferro.

Foram analisados cinco frascos de suplemento, contendo solução

aquosa de 4FeSO , cujos resultados encontram-se no quadro.

Frasco Concentração de sulfato de ferro(II)

( )mol L

1 0,02

2 0,20

3 0,30

4 1,97

5 5,01

Se for ingerida uma colher (10mL) por dia do medicamento para

anemia, a amostra que conterá a concentração de sulfato de ferro(ll) mais próxima da recomendada é a do frasco de número a) 1.

b) 2. c) 3. d) 4.

e) 5. Gabarito

[B] Frasco 2

4

4

4 FeSO

4 FeSO

[FeSO ] 0,20 mol / L; M 152 g / mol

c [FeSO ] M

c 0,20 mol / L 152 g / mol 30,4 g / L

1000 mL

30,4 g

10 mL 0,304 g 304 mg

Exemplo (Enem 2013) A varfarina é um fármaco que diminui a agregação plaquetária, e por isso é utilizada como anticoagulante, desde que

esteja presente no plasma, com uma concentração superior a 1,0 mg/L. Entretanto, concentrações plasmáticas superiores a 4,0 mg/L podem desencadear hemorragias. As moléculas desse fármaco ficam retidas

no espaço intravascular e dissolvidas exclusivamente no plasma, que representa aproximadamente 60% do sangue em volume. Em um medicamento, a varfarina é administrada por via intravenosa na forma

de solução aquosa, com concentração de 3,0 mg/mL. Um indivíduo adulto, com volume sanguíneo total de 5,0 L, será submetido a um tratamento com solução injetável desse medicamento.

Qual é o máximo volume da solução do medicamento que pode ser administrado a esse indivíduo, pela via intravenosa, de maneira que não ocorram hemorragias causadas pelo anticoagulente?

a) 1,0 mL b) 1,7 mL

c) 2,7 mL d) 4,0 mL e) 6,7 mL

Gabarito

[D] As moléculas desse fármaco ficam retidas no espaço intravascular e dissolvidas exclusivamente no plasma, que representa aproximadamente

60% do sangue em volume, sendo que o volume sanguíneo total de 5,0 L.

5,0 L (sangue)

sangue

100 %

V

sangue

60 %

V 3 L

Concentrações plasmáticas superiores a 4,0 mg/L podem desencadear

hemorragias. A varfarina é administrada por via intravenosa na forma de solução aquosa, com concentração de 3,0 mg/mL, então:

solutosoluto

solução

var farina var farina

medicamento solução (no sangue) sangue

solução

mC m C V

V

m (medicamento) m (sangue)

C V C V

3,0 mg / mL V 4,0 mg / L 3,0 L

3,0

mg / mL 3soluçãoV 4,0 10 mg / mL 3,0

3solução

L

V 4,0 10 L 4,0mL

5) TERMOQUÍMICA

COMBUSTÃO

R + O2 CO2 + H2O ∆HCOMBUSTÃO

∆HCOMBUSTÃO Mede a energia liberada na queima da massa molar do combustível

Comparar combustíveis

MM ---- ∆HCOMBUSTÃO

m -------- x Cálculo da energia liberada por mol de CO2 emitido

∆HCOMBUSTÃO

número de mol CO2 formado na reação

Exemplo (Enem PPL 2014) A escolha de uma determinada substância para ser

utilizada como combustível passa pela análise da poluição que ela causa ao ambiente e pela quantidade de energia liberada em sua combustão completa. O quadro apresenta a entalpia de combustão de algumas

substâncias. As massas molares dos elementos H, C e O são,

respectivamente, iguais a 1g mol, 12g mol e 16g mol.

Substância Fórmula

Entalpia de

combustão

( )kJ mol

Acetileno 2 2C H 1298

Etano 2 6C H 1558

Etanol 2 5C H OH 1366

Hidrogênio 2H 242

Metanol 3CH OH 558

Levando-se em conta somente o aspecto energético, a substância

mais eficiente para a obtenção de energia, na combustão de 1kg

de combustível, é o

a) etano. b) etanol.

c) metanol. d) acetileno. e) hidrogênio.

Gabarito [E]

Substância Fórmula Energia

Acetileno 2 2C H

2 2

2 2

2 2

1298 kJ / mol de C H

C H 26 g / mol

1298 kJ / mol de C HE 49,923 kJ / g

26 g / mol

Para 1000 g (1kg) : 49.923 kJ

Etano 2 6C H

2 2

2 6

2 2

1558 kJ / mol de C H

C H 30 g / mol

1558 kJ / mol de C HE 51,933 kJ / g

30 g / mol

Para 1000 g (1kg) : 51.933 kJ

Etanol 2 5C H OH

2 2

2 5

2 2

1366 kJ / mol de C H

C H OH 46 g / mol

1366 kJ / mol de C HE 29,696 kJ / g

46 g / mol

Para 1000 g (1kg) : 29.696 kJ

Hidrogênio 2H

2 2

2

2 2

242 kJ / mol de C H

H 2 g / mol

242 kJ / mol de C HE 121kJ / g

2 g / mol

Para 1000 g (1kg) : 121.000 kJ

Metanol 3CH OH

2 2

3

2 2

558 kJ / mol de C H

CH O 31 g / mol

558 kJ / mol de C HE 18 kJ / g

31 g / mol

Para 1000 g (1kg) : 18.000 kJ

Conclusão: a substância mais eficiente para a obtenção de energia, na

combustão de 1kg (1.000 g) de combustível, é o hidrogênio

(121.000 kJ).

Exemplo (Enem) Nas últimas décadas, o efeito estufa tem-se intensificado de

maneira preocupante, sendo esse efeito muitas vezes atribuído à intensa

liberação de CO2 durante a queima de combustíveis fósseis para geração

de energia. O quadro traz as entalpias-padrão de combustão a 25 ºC

(∆H0

25) do metano, do butano e do octano.

composto fórmula

molecular

massa molar

(g/moℓ)

∆H0

25

(kj/moℓ)

metano CH4 16 - 890

butano C4H10 58 - 2.878

octano C8H18 114 - 5.471

À medida que aumenta a consciência sobre os impactos ambientais

relacionados ao uso da energia, cresce a importância de se criar

políticas de incentivo ao uso de combustíveis mais eficientes. Nesse

sentido, considerando-se que o metano, o butano e o octano sejam

representativos do gás natural, do gás liquefeito de petróleo (GLP) e da

gasolina, respectivamente, então, a partir dos dados fornecidos, é

possível concluir que, do ponto de vista da quantidade de calor

obtido por mol de CO2 gerado, a ordem crescente desses três

combustíveis é

a) gasolina, GLP e gás natural.

b) gás natural, gasolina e GLP.

c) gasolina, gás natural e GLP. d) gás natural, GLP e gasolina.

e) GLP, gás natural e gasolina.

Gabarito [A]

De acordo com a tabela:

composto fórmula

molecular

massa molar

(g/moℓ)

ΔH0

25

(kj/moℓ)

metano CH4 16 - 890

butano C4H10 58 - 2.878

octano C8H18 114 - 5.471

CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O H = - 890 kJ/mol

C4H10 + 6,5O2 4CO2 + 5H2O H = - 2878 kJ/mol

C8H18 + 12,5O2 8CO2 + 9H2O H = - 5471 kJ/mol

Como a comparação deve ser feita para 1 mol de CO2 liberado por cada combustível devemos dividir a segunda equação por dois e a terceira por

oito e então comparar os respectivos “novos” H obtidos:

CH4 + 2O2 1CO2 + 2H2O H = – 890 kJ/mol

4 10 2 2 2

1 13 5C H O CO H O

4 4 4 1 ∆H = - 719,5 kJ/mol

8 18 2 2 2

1 25 9C H O CO H O 

8 16 8 1 ∆H = - 683,875 kJ/mol

Lembrando que o sinal negativo significa energia liberada, a ordem crescente de liberação será:

683,875 kJ < 719,5 kJ < 890 kJ

Ou seja, gasolina, GLP e gás natural. 6) CINÉTICA QUÍMICA Fatores que afetam a velocidade das reações 1) Superfície de contato 2) Pressão 3) Concentração 4) Catalisador Diminui a energia de ativação da reação. Ex.: enzimas. 5) Temperatura Exemplo (Enem 2ª aplicação 2010) Alguns fatores podem alterar a rapidez das

reações químicas. A seguir, destacam-se três exemplos no contexto da preparação e da conservação de alimentos:

1. A maioria dos produtos alimentícios se conserva por muito mais tempo quando submetidos à refrigeração. Esse procedimento diminui a rapidez das reações que contribuem para a degradação de

certos alimentos. 2. Um procedimento muito comum utilizado em práticas de culinária é o

corte dos alimentos para acelerar o seu cozimento, caso não se

tenha uma panela de pressão. 3. Na preparação de iogurtes, adicionam-se ao leite bactérias produtoras

de enzimas que aceleram as reações envolvendo açúcares e

proteínas lácteas. Com base no texto, quais são os fatores que influenciam a rapidez

das transformações químicas relacionadas aos exemplos 1, 2 e 3, respectivamente?

a) Temperatura, superfície de contato e concentração. b) Concentração, superfície de contato e catalisadores. c) Temperatura, superfície de contato e catalisadores.

d) Superfície de contato, temperatura e concentração. e) Temperatura, concentração e catalisadores. Gabarito [C]

São fatores que aceleram a velocidade das reações químicas: aumento da temperatura e da superfície de contato e a presença de catalisadores. Exemplo (Enem PPL 2013) Há processos industriais que envolvem reações químicas na obtenção de diversos produtos ou bens consumidos pelo

homem. Determinadas etapas de obtenção desses produtos empregam catalisadores químicos tradicionais, que têm sido, na medida do possível, substituídos por enzimas. Em processos industriais, uma das

vantagens de se substituírem os catalisadores químicos tradicionais por enzimas decorre do fato de estas serem a) consumidas durante o processo.

b) compostos orgânicos e biodegradáveis. c) inespecíficas para os substratos. d) estáveis em variações de temperatura.

e) substratos nas reações químicas.

Gabarito [B] As enzimas são sensíveis á temperatura, pH do meio e concentração do

substrato. Uma das vantagens de se substituírem os catalisadores químicos tradicionais por enzimas decorre do fato de estas serem compostos

orgânicos de fácil degradação na natureza.

7) EQUILÍBRIO QUÍMICO A) PRINCÍPIO DE LE CHATELIER Manipular fatores como concentração, pressão e temperatura para favorecer uma das reações do processo. O equilíbrio intensifica a reação (se desloca) no sentido de minimizar o efeito provocado. Fatores 1) Aumento na concentração = o eq. se desloca no sentido de consumir a substância. 2) Diminuição na concentração = o eq. se desloca no sentido de repor a substância. 3) Aumento da temperatura = o eq. se desloca no sentido endotérmico. 4) Diminuição da temperatura = o eq. se desloca no sentido exotérmico. 5) Aumento da pressão = o eq. se desloca no sentido de menor número de mols. 6) Diminuição da pressão = o eq. se desloca no sentido de maior número de mols. 7) Catalisador = não desloca o eq. 8) Equilíbrios com H

+ ou OH

- na equação podem ser deslocados

por mudança de pH.

H+

neutraliza OH- e vice-versa. (aq) (aq) 2 ( )H OH H O

Exemplo (Enem PPL 2014) A formação de estalactites depende da reversibilidade

de uma reação química. O carbonato de cálcio 3(CaCO ) é

encontrado em depósitos subterrâneos na forma de pedra calcária.

Quando um volume de água rica em 2CO dissolvido infiltra-se no

calcário, o minério dissolve-se formando íons 2Ca

e 3HCO . Numa

segunda etapa, a solução aquosa desses íons chega a uma caverna e

ocorre a reação inversa, promovendo a liberação de 2CO e a

deposição de 3CaCO , de acordo com a equação apresentada.

2

3 3 2 2Ca (aq) 2HCO (aq) CaCO (s) CO (g) H O( ) H 40,94kJ molΔ

Considerando o equilíbrio que ocorre na segunda etapa, a formação de carbonato será favorecida pelo(a)

a) diminuição da concentração de Íons OH no meio.

b) aumento da pressão do ar no interior da caverna.

c) diminuição da concentração de 3HCO no meio.

d) aumento da temperatura no interior da caverna.

e) aumento da concentração de 2CO dissolvido.

Gabarito [D]

Endotérmico;favorecido peloaumento datemperatura2

3 3 2 2Exotérmico;favorecido peladiminuição datemperatura

Ca (aq) 2HCO (aq) CaCO (s) CO (g) H O( ); H 40,94kJ molΔ

A formação de carbonato será favorecida pelo aumento da temperatura,

ou seja, o equilíbrio será deslocado para a direita.

B) pH e pOH

A escala de pH normalmente apresenta valores que variam de zero a 14.

Nota: - Quanto mais ácida for a solução, menor será o pH.

- Quanto mais básica for a solução, maior será o pH.

Exemplo

Exemplo (Enem 2012) Uma dona de casa acidentalmente deixou cair na geladeira a água proveniente do degelo de um peixe, o que deixou um

cheiro forte e desagradável dentro do eletrodoméstico. Sabe-se que o odor característico de peixe se deve às aminas e que esses compostos se comportam como bases.

Na tabela são listadas as concentrações hidrogeniônicas de alguns materiais encontrados na cozinha, que a dona de casa pensa em utilizar na limpeza da geladeira.

Material Concentração de H3O+ (mol/L)

Suco de limão 10–2

Leite 10–6

Vinagre 10–3

Álcool 10–8

Sabão 10–12

Carbonato de sódio/barrilha 10–12

Dentre os materiais listados, quais são apropriados para amenizar esse odor?

a) Álcool ou sabão. b) Suco de limão ou álcool. c) Suco de limão ou vinagre.

d) Suco de limão, leite ou sabão. e) Sabão ou carbonato de sódio/barrilha.

Gabarito

[C] A trimetilamina é a substância que caracteriza o odor de peixe. Este composto é básico devido à presença da função amina.

Para amenizar este odor é necessário utilizar-se um composto ácido. De acordo com a tabela o suco de limão e o vinagre possuem a maior

concentração de cátions 3H O , logo são apropriados para este fim.

Exemplo (Enem) Os refrigerantes têm-se tornado cada vez mais o alvo de políticas públicas de saúde. Os de cola apresentam ácido fosfórico,

substância prejudicial à fixação de cálcio, o mineral que é o principal componente da matriz dos dentes. A cárie é um processo dinâmico de desequilíbrio do processo de desmineralização dentária, perda de minerais em razão da acidez. Sabe-se que o principal componente do

esmalte do dente é um sal denominado hidroxiapatita. O refrigerante, pela presença da sacarose, faz decrescer o pH do biofilme (placa bacteriana), provocando a desmineralização do

esmalte dentário. Os mecanismos de defesa salivar levam de 20 a 30 minutos para normalizar o nível do pH, remineralizando o dente. A equação química seguinte representa esse processo:

Considerando que uma pessoa consuma refrigerantes diariamente, poderá ocorrer um processo de desmineralização dentária, devido ao aumento da concentração de

a) OH, que reage com os íons

2Ca , deslocando o equilíbrio para a

direita.

b) H, que reage com as hidroxilas OH

, deslocando o equilíbrio para

a direita.

c) OH, que reage com os íons

2Ca , deslocando o equilíbrio para a

esquerda.

d) H, que reage com as hidroxilas OH

, deslocando o equilíbrio para

a esquerda.

e) 2Ca

, que reage com as hidroxilas OH, deslocando o equilíbrio

para a esquerda.

Gabarito [B] Considerando que uma pessoa consuma refrigerante diariamente,

poderá ocorrer um processo de desmineralização dentária, devido ao

aumento da concentração de H, que reage com as hidroxilas OH

,

deslocando o equilíbrio para a direita. 2 5 3 3

mineralização 4v K[Ca ] [PO ] [OH ]

Como (aq) (aq) 2 ( )H OH H O , os íons OH são consumidos e a

velocidade de mineralização diminui, ou seja, o equilíbrio desloca para a direita.

8) ELETROQUÍMICA

PILHA 1) C-A-R-O

CATODO = REDUÇÃO = maior Ered

ANODO = OXIDAÇÃO = menor Ered

2) SEMI-REAÇÕES REDUÇÃO

elétron antes da seta

OXIDAÇÃO

elétron depois da seta

3) PÓLOS DA PILHA P-A-N-E

Pilha-anodo-negativo

Anodo = polo negativo Catodo = polo positivo

4) FLUXO DOS ELÉTRONS

A C

Do anodo para o catodo

5) METAL DE SACRIFÍCIO

Fixar uma lâmina de um metal que se oxide mais facilmente que o ferro. Escolher um metal com maior Eoxi (ou menor Eoxi)

6) CÁLCULOS

Cu+2

+ 2e- Cu

0

Cu ≡ 2e-

MM 2 . 96500 C m Q Q = i x t

Exemplo (Enem) O crescimento da produção de energia elétrica ao longo do

tempo tem influenciado decisivamente o progresso da humanidade, mas também tem criado uma séria preocupação: o prejuízo ao meio ambiente. Nos próximos anos, uma nova tecnologia de geração de

energia elétrica deverá ganhar espaço: as células a combustível hidrogênio/oxigênio.

Com base no texto e na figura, a produção de energia elétrica por

meio da célula a combustível hidrogênio/oxigênio diferencia-se dos processos convencionais porque a) transforma energia química em energia elétrica, sem causar danos ao

meio ambiente, porque o principal subproduto formado é a água. b) converte a energia química contida nas moléculas dos componentes

em energia térmica, sem que ocorra a produção de gases poluentes

nocivos ao meio ambiente. c) transforma energia química em energia elétrica, porém emite gases

poluentes da mesma forma que a produção de energia a partir dos

combustíveis fósseis. d) converte energia elétrica proveniente dos combustíveis fósseis em

energia química, retendo os gases poluentes produzidos no processo

sem alterar a qualidade do meio ambiente. e) converte a energia potencial acumulada nas moléculas de água

contidas no sistema em energia química, sem que ocorra a produção

de gases poluentes nocivos ao meio ambiente. Gabarito

[A] A produção de energia elétrica por meio da célula a combustível hidrogênio/oxigênio diferencia-se dos processos convencionais porque

transforma energia química em energia elétrica, sem causar danos ao meio ambiente, pois o principal subproduto formado é a água.

O funcionamento de uma pilha de combustível é baseado nas semirreações a seguir:

2H2O(l) + 2e H2(g) + 2OH(aq)

1

2O2(g) + H2O(l) + 2e 2OH(aq)

A reação global da pilha de combustível é H2(g) + 1

2O2(g) H2O(l)

Exemplo (Enem PPL 2014) Os bafômetros (etilômetros) indicam a quantidade

de álcool, 2 6C H O (etanol), presente no organismo de uma pessoa

através do ar expirado por ela. Esses dispositivos utilizam células a combustível que funcionam de acordo com as reações químicas

representadas:

I. 2 6 2 4C H O(g) C H O(g) 2H (aq) 2e

II. 2 21

O (g) 2H (aq) 2e H O( )2

Na reação global de funcionamento do bafômetro, os reagentes e os produtos desse tipo de célula são

a) o álcool expirado como reagente; água, elétrons e H como

produtos.

b) o oxigênio do ar e H como reagentes; água e elétrons como

produtos. c) apenas o oxigênio do ar como reagente; apenas os elétrons como

produto.

d) apenas o álcool expirado como reagente; água, 2 4C H O e H

como produtos.

e) o oxigênio do ar e o álcool expirado como reagentes; água e

2 4C H O como produtos.

Gabarito [E]

2 6 2 4C H O(g) C H O(g) 2H (aq) 2e

21

O (g) 2H (aq)2

2e 2

Global2 6 2 2 4 2

produtosálcoolexpirado

H O( )

1C H O(g) O (g) C H O(g) H O( )

2

Exemplo (Enem) O boato de que os lacres das latas de alumínio teriam um alto

valor comercial levou muitas pessoas a juntarem esse material na expectativa de ganhar dinheiro com sua venda. As empresas fabricantes de alumínio esclarecem que isso não passa de uma “lenda urbana”, pois

ao retirar o anel da lata, dificulta-se a reciclagem do alumínio. Como a liga do qual é feito o anel contém alto teor de magnésio, se ele não estiver junto com a lata, fica mais fácil ocorrer a oxidação do

alumínio no forno. A tabela apresenta as semirreações e os valores de potencial padrão de redução de alguns metais:

Semirreação Potencial Padrão de Redução (V)

–Li e Li –3,05

–K e K –2,93

2 –Mg 2 e Mg –2,36

3 –A 3 e A –1,66

2 –Zn 2 e Zn –0,76

2 –Cu 2 e Cu +0,34

Com base no texto e na tabela, que metais poderiam entrar na composição do anel das latas com a mesma função do magnésio, ou seja, proteger o alumínio da oxidação nos fornos e não deixar

diminuir o rendimento da sua reciclagem? a) Somente o lítio, pois ele possui o menor potencial de redução.

b) Somente o cobre, pois ele possui o maior potencial de redução. c) Somente o potássio, pois ele possui potencial de redução mais

próximo do magnésio.

d) Somente o cobre e o zinco, pois eles sofrem oxidação mais facilmente que o alumínio.

e) Somente o lítio e o potássio, pois seus potenciais de redução são

menores do que o do alumínio. Gabarito

[E] Os metais que poderiam entrar na composição do anel das latas com a mesma função do magnésio (ou seja, proteger o alumínio da oxidação)

devem apresentar menores potenciais de redução do que o do alumínio e neste caso o lítio e o potássio se encaixam.

–Li e Li –3,05

–K e K –2,93

3 –A 3 e A –1,66

Exemplo (Enem) A eletrólise é muito empregada na indústria com o objetivo de

reaproveitar parte dos metais sucateados. O cobre, por exemplo, é um dos metais com maior rendimento no processo de eletrólise, com uma recuperação de aproximadamente 99,9%. Por ser um metal de alto valor

comercial e de múltiplas aplicações, sua recuperação torna-se viável economicamente. Suponha que, em um processo de recuperação de cobre puro, tenha-se

eletrolisado uma solução de sulfato de cobre (II) (CuSO4) durante 3 h, empregando-se uma corrente elétrica de intensidade igual a 10A. A massa de cobre puro recuperada é de aproximadamente

Dados: Constante de Faraday F = 96 500 C/mol; Massa molar em g/mol: Cu = 63,5.

a) 0,02g.

b) 0,04g. c) 2,40g.

d) 35,5g. e) 71,0g.

Gabarito

[D]

Q = i t 10 3 3600 s = 108000 C

Cu2+

+ 2e- Cu

2 96500 C 63,5 g

108000 C m

m = 35,53 g

Exemplo (Enem cancelado 2009) Pilhas e baterias são dispositivos tão comuns em nossa sociedade que, sem percebermos, carregamos vários deles

junto ao nosso corpo; elas estão presentes em aparelhos de MP3, relógios, rádios, celulares etc. As semirreações descritas a seguir ilustram o que ocorre em uma pilha de óxido de prata.

Zn (s) + OH- (aq) ZnO (s) + H2O ( ) + e

-

Ag2O (s) + H2O ( ) + e- Ag (s) + OH

- (aq)

Pode-se afirmar que esta pilha a) é uma pilha ácida.

b) apresenta o óxido de prata como o ânodo. c) apresenta o zinco como o agente oxidante. d) tem como reação da célula a seguinte reação: Zn(s) + Ag2O(s)

ZnO(s) + 2Ag(s). e) apresenta fluxo de elétrons na pilha do eletrodo de Ag2O para o Zn.

Gabarito [D]

2

2 2

2

Zn OH   ZnO H O e      ânodo oxidação

Ag O H O e     Ag OH      cátodo redução

Zn Ag O ZnO Ag     reação global