provaqg2008_2

Exame de Seleção para o PPG-Química/UFPE 2008.2 1/6

Programa de Pós-Graduação em Química Departamento de Química Fundamental Centro de Ciências Exatas e da Natureza

Universidade Federal de Pernambuco

DQF PG

EXAME DE SELEÇÃO PARA A PÓS-GRADUAÇÃO

PROVA ESCRITA DE QUÍMICA GERAL – 30 de junho de 2008

CANDIDATO(A):______________________________________________________________

1 - Calcule a solubilidade e indique qual dos iodetos, AgI e BiI3, é o mais solúvel em:

a) água? b) NaI 0,1 mol/L?

2 - Uma amostra de 0,3516g de detergente fosfatado foi levada à ignição para destruir a matéria

orgânica. O resíduo foi então tomado em HCl a quente para converter o P em H3PO4. O fosfato foi

precipitado como MgNH4PO4.6H2O pela adição de Mg+2 seguida por NH3 aquosa. Depois de

filtrado e lavado, o precipitado foi convertido em Mg2P2O7 após ignição a 10000C. Este resíduo

pesou 0,2161g. Calcule a percentagem de fósforo (em P) na amostra.

3 - O composto abaixo pode ser protonado em qualquer um dos átomos de nitrogênio.

H3CNH2

HN NH

a) Desenhe as estruturas de ressonância para o composto acima;

b) Baseado nas estruturas de ressonância, indique qual átomo de nitrogênio será o mais básico.

Explique brevemente seus resultados.

4 – O furano sofre reação de substituição mais facilmente que o benzeno. Por exemplo, o furano

reage com bromo para levar ao 2-bromo-furano:

O OBr

Br2

dioxano, 25oC a) Proponha um mecanismo para a reação;

b) Explique porque o produto na posição 2 é o preferencial.


5 - Um “ponto quântico” (quantum dot) é uma partícula de dimensões nanométricas que pode ser

formado por materiais tais como: silício, CdS, etc. Suponha que o elétron no quantum dot possa ser

descrito por um modelo da partícula na caixa. a) Deduza a equação de Schrödinger para este

sistema e b) explique por que quantum dots grandes emitem fótons na região do vermelho,

enquanto quantum dots pequenos emitem na região do azul.

6 - Use a teoria dos orbitais moleculares para descrever a molécula de F2.

a) Monte o diagrama de níveis de energia.

b) Calcule as ordens de ligação da molécula neutra, e para seus íons positivo e negativo, e ordene

estes sistemas em ordem crescente de estabilidade.

c) Qual destas moléculas deverá possuir a maior distância internuclear. Justifique.

7 - A reação 2H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g) tem o seguinte mecanismo na presença de íons Br–:

Etapa 1: H2O2(aq) + Br–(aq) → H2O(l) + BrO–(aq)

A = 4,30 × 1011 L mol–1 s–1; Ea = 81,6 kJ mol–1

Etapa 2: BrO–(aq) + H2O2(aq) → H2O(l) + O2(g) + Br–(aq)

A = 7,21 × 1012 L mol–1 s–1; Ea = 40,2 kJ mol–1

em que A e Ea são os parâmetros de Arrhenius.

a) Qual é a classificação (reagente, produto, intermediário, catalisador, inibidor, etc.) de cada

participante deste mecanismo?

b) Qual a lei de velocidade obtida a partir deste mecanismo? Justifique.

8 - A energia de Gibbs padrão da isomerização do borneol, C8H13OH, ao isoborneol na fase gasosa

é +9,40 kJ mol–1 em 230°C. Uma mistura contendo 4,50 g de borneol e 14,0 g de isoborneol num

recipiente fechado com volume 5,00 L é aquecida até 230°C por um tempo longo o suficiente para

que o equilíbrio seja atingido.

a) Proponha uma montagem experimental que permita estabelecer que o equilíbrio químico foi

atingido.

b) Calcule as frações molares das duas substâncias no equilíbrio. Quais foram as suposições ou

aproximações utilizadas neste cálculo?


9 - O potencial para a célula de Zn(s) | Zn2+(aq, ?) || Pb2+(aq,0,10 mol.L-1) | Pb(s) é 0,66 V. Qual é a

molaridade dos íons Zn2+ ?

10 – Adicionando NaOH(aq) a uma solução 0,01 M de MgCl2 (aq) provocaremos a precipitação de

Mg(OH)2.

a) Defina a constante de equilíbrio associada à solubilidade do Mg(OH)2.

b) Qual a unidade dessa constante de equilíbrio?

c) Defina pH.

d) Calcule o pH em que a precipitação começará a ocorrer.

Dados:

Constantes:

h = 6,62.10 -34 J s = 6,62.10-27erg s; c = 3.108 m s-1 = 3.1010 cm s-1;

me = 9,1.10-31 kg = 9,1.10-28 g; e = 1,6.10-19 C = 4,8.10-10 u.e.c.

ε0 = 8,85.10-12 C2J-1m-1 R = 8,31451 J.K-1.mol-1 = 0,082 atm L K-1mol-1

F = 9,6485 x 104 C mol-1 N = 6,02 x 1023 mol-1

Número atômico:

H = 1; C = 6; N = 7; O = 8; F = 9; Na = 11; Mg = 12;

Si = 14; P = 15; S=16; Cl = 17; Zn = 30; Br = 35; Pb = 82

Constantes de equilíbrio:

Kps (AgI) = 8,3.10-17 Kps (BiI3) = 8,1.10-19 Kps (Mg(OH)2) = 1,1.10-11

Massa atômica molar (g mol–1):

H = 1,01 C = 12,01 O = 16,00 P = 30,97 Mg = 23,31

Equações:

ΔG = ΔG° + RT lnQ ΔG = -nFε QnFRT ln−= θεε ou Q

nlog059,0

−= θεε

RTEAk a−= lnln 2

22

8mLhnEn =

Transformações:

1cal = 4,184 J; 1 atm L = 101,325 J; 1 atm = 101325 Pa


Estruturas moleculares:

OH

OH

Borneol Isoborneol

Potenciais de Redução Padrão a 25°C. Semi-reação ε°, V

5e- + 8H+(aq) + MnO4-(aq) → Mn2+(aq) + 4H2O +1,51

2e- + Cl2(g) → 2Cl-(aq) +1,36 6e- + 14H+(aq) + Cr2O72- → 2Cr3+(aq) + 7H2O +1,33

4e- + 4H+(aq) + O2(g) → 2H2O +1,23 pH = 7 +0,82

2e- + Br2(l) → 2Br-(aq) +1,09 3e- + 4H+(aq) + NO3(aq) → NO(g) + 2H2O +0,96

e- + Ag+(aq) → Ag(s) +0,80 3e- + Fe3+(aq) → Fe2+(aq) +0,77

2e- + I2(aq) → 2I-(aq) +0,54 4e- + 2H2O + O2(g) → 4OH-(aq) +0,40

2e- + Cu2+(aq) → Cu(s) +0,34 2e- + 2H+(aq) → H2(g) 0,00

2 e- + Pb2+(aq) → Pb (s) 2 e- + Sn2+ → Sn(s) 2 e- + Ni2+ → Ni(s)

-0,13 -0,14 -0,23

2e- + Fe2+(aq) → Fe(s) -0,44 2e- + Zn2+(aq) → Zn(s)

2e- + 2H2O(l) → H2(g) + 2 OH-(aq) -0,76 -0,83

pH=7 -0,42 3e- + Al3+(aq) → Al(s) -1,66

2e- + Mg2+(aq) → Mg(s) -2,36 e- + Na+(aq) → Na(s) -2,71 e- + K+(aq) → K(s) -2,93


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EXAME DE SELEÇÃO PARA A PÓS-GRADUAÇÃO

PROVA ESCRITA DE INGLÊS – 30 de junho de 2008

1 – Traduza o texto abaixo para o português:

Texto: “Researchers in Minnesota have shown that olefins can be produced from vegetable-oil-

derived biodiesel using methods that are more environmentally friendly than conventional methods.

The researchers have shown that soy-based biodiesel can be oxidized to valuable olefins efficiently

and fairly selectively. The reaction is conducted in an autothermal catalytic reactor, in which heat is

supplied by oxidation reactions, not by external heaters. To carry out the oxidation process, the

Minnesota group uses an automotive fuel injector to spray droplets of biodiesel, which consists of

methyl oleate, methyl linoleate, and related compounds, onto the walls of the reactor where the

droplets vaporize. A mixture of the organic material and air is then passed over a catalyst that

contains a few percent of rhodium and cerium supported on alumina. By adjusting the ratio of

biodiesel to oxygen (C/O) in the feed stream, the team is able to control the oxidation process and

reactor conditions, such as catalyst temperature, and thereby tune the product distribution. For

example, at a C/O ratio of roughly 1.3, the reaction yields about 25% ethylene and smaller

concentrations of propylene, 1-butene, and 1-pentene. In contrast, at a C/O ratio of 0.9, the product

stream consists mainly of hydrogen and CO. The researchers report that at all C/O ratios, the

process yields less than 13% CO2 (an unwanted product). They add that the catalyst remains stable

and resists deactivation by carbon buildup even under extreme conditions.”

(Adapted from Chemical and Engeneering News, 83(1),10, 2005)

2 – Escreva uma mensagem em inglês (simples e objetiva para ser enviada por e-mail) para o autor

americano, Prof. Vicent Ortiz do Departamento de Química da Universidade do Alabama, Estados

Unidos da América, solicitando que ele lhe envie o artigo intitulado A New and Efficient

Theoretical Methodology to Calculate Ionization Potential Energy in Biomolecular Systems

publicado na última edição do Journal of Computational Chemistry.


3 – O Webofscience é uma poderosa ferramenta da internet para fazer pesquisa de artigos

publicados em periódicos científicos. Como você escreveria em inglês nos campos de busca para

localizar artigos relacionados com os seguintes temas: a) ligações de hidrogênio, b) células de

hidrogênio, c) parâmetros de intensidade no infravermelho, d) razão sinal ruído, e) espectros

resolvidos no tempo, f) ressonância magnética nuclear, g) cromatografia líquida de alta eficiência,

h) cálculos de orbitais moleculares, i) complexos de metais de transição e j) relação quantitativa

estrutura atividade.

4 – Suponha que você recebeu a mensagem abaixo por e-mail.

Mensagem:

“Dear Colleagues,

The Organizing Committee is pleased to invite you to attend the *XVth International Sol-

Gel Conference that will be held from August 23 to 27, 2009 in PORTO DE GALINHAS,

Pernambuco State, Brazil.

This biennial international conference focuses on both fundamentals and applications of sol-

gel science. Previous conferences have taken place in Padova (Italy, 1981), Wuzburg (Germany,

1983), Montpellier (France, 1985), Kyoto (Japan, 1987), Rio de Janeiro (Brazil, 1989), Sevilla

(Spain, 1991), Paris (France, 1993), Faro (Portugal, 1995), Sheffield (UK, 1997), Yokohama

(Japan, 1999), Padova (Italy, 2001), Sydney (Austalia, 2003), Los Angeles (USA, 2005),

Montpellier (France, 2007).

The highly successful Sol-Gel Workshop series over 27 years ago attests that sol-gel science

and technology is an extraordinarily and exciting multidisciplinary area of research.”

Com relação a esta mensagem, responda:

a) Sobre o que trata a mensagem;

b) Que conclusão pode-se obter do último parágrafo.

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