QUÍMICA

QUÍMICA Professor(a): Odone Zago

Tópico 1: Sistemas Materiais e Fenômenos Físicos e Químicos Esse assunto apareceu em todos os concursos anteriores do Enem. Sistemas materiais envolve conceitos como misturas e substâncias, densidade e fórmulas, separação de misturas e os fenômenos físicos e químicos. Acompanhe o diagrama a seguir com os 10 principais métodos de separação.

Como se aplica: (ENEM-2014) Para preparar uma massa básica de pão, deve-se misturar apenas farinha, água,

sal e fermento. Parte do trabalho deixa-se para o fungo presente no fermento: ele utiliza amido e açúcares da farinha em reações químicas que resultam na produção de alguns outros compostos importantes no processo de crescimento da massa. Antes de assar, é importante que a massa seja deixada num recipiente por algumas horas para que o processo de fermentação ocorra.

Esse período de espera é importante para que a massa cresça, pois é quando ocorre a

A) reprodução do fungo na massa. B) formação de dióxido de carbono. C) liberação de energia pelos fungos. D) transformação da água líquida em vapor d’água. E) evaporação do álcool formado na decomposição dos açúcares.

Tópico 2: Ligações Interatômicas e Intermoleculares

As moléculas formam muitas substâncias químicas importantes como a água, principal constituinte de nosso organismo, o gás carbônico, produzido no processo respiratório e os compostos orgânicos que originam moléculas como as de nossas gorduras, das proteínas, dos açúcares e de nosso DNA. Os átomos que formam as moléculas estão unidos por ligações covalentes polares ou apolares e as moléculas podem se unir, objetivando formar as substâncias, atrações intermoleculares de pontes de hidrogênio ou forças de van der waals. Observe o esquema ao lado.

Como se aplica: (ENEM 2016) O carvão ativado é um material que possui elevado teor de carbono, sendo muito

utilizado para a remoção de compostos orgânicos voláteis do meio, como o benzeno. Para a remoção desses compostos, utiliza-se a adsorção. Esse fenômeno ocorre por meio de interações do tipo intermoleculares entre a superfície do carvão (adsorvente) e o benzeno (adsorvato, substância adsorvida). No caso apresentado, entre o adsorvente e a substância adsorvida ocorre a formação de: a) Ligações dissulfeto. b) Ligações covalentes. c) Ligações de hidrogênio. d) Interações dipolo induzido-dipolo induzido. e) Interações dipolo permanente-dipolo permanente. As substâncias apresentam importantes propriedades para o estudo químico. Elas podem ser divididas em propriedades químicas ou físicas

Tomando as condições ambientais, as propriedades físicas de uma substância sólida reticular

apresentam grande relação com as ligações interatômicas (ligações iônicas, covalentes ou metálicas). Para as substâncias moleculares há uma relação íntima entre suas propriedades físicas e as atrações intermoleculares (pontes de hidrogênio ou forças de van der waals).

Substâncias

Propriedades Físicas

Exemplos: ponto de fusão, temperatura em que a substância

derrete, ponto de ebulição, temperatura em que a substância

ferve, densidade, razão entre massa e volume e a solubilidade em água.

Propriedades Químicas

Exemplos: reatividade da substância (capacidade de fazer determinadas

reações químicas), o potencial hidrogênico (pH) e a medida de acidez

no meio aquoso.

Como se aplica: (ENEM 2012) A grafita é uma variedade alotrópica do carbono. Trata-se de um sólido preto,

macio e escorregadio, que apresenta brilho característico e boa condutibilidade elétrica. Considerando essas propriedades, a grafita tem potência de aplicabilidade em: a) Lubrificantes, condutores de eletricidade e cátodos de baterias alcalinas. b) Ferramentas para riscar ou cortar materiais, lubrificantes e condutores de eletricidade. c) Ferramentas para amolar ou polir materiais, brocas odontológicas e condutores de eletricidade. d) Lubrificantes, brocas odontológicas, condutores de eletricidade, captadores de radicais livres e cátodo

de baterias alcalinas. e) Ferramentas para riscar ou cortar materiais, nanoestruturas capazes de transportar drogas com efeito

radioterápico.

Tópico 3: Cálculos Químicos

Os cálculos químicos são um dos principais assuntos de abordagem em todos os concursos envolvendo a Química. Há nesse assunto uma relação direta com o cotidiano do químico. Como as receitas para um cozinheiro devem ser exatas para obter o produto desejado, para os químicos as quantidades devem ser mensuradas em unidades como:

Essas quatro unidades fundamentais dos cálculos químicos se relacionam nas transformações químicas da matéria permitindo transitar entre elas e as substâncias de maneira fluída. Observe a reação a seguir e as relações fixas expostas pela relação estequiométrica dada pela equação química balanceada.

Volume

Grama

Nº de Partículas

Mol

Como se aplica: (ENEM 2017) O ácido acetilsalicílico, AAS (massa molar igual a 180 g é sintetizado a partir da

reação do ácido salicílico (massa molar 138 g igual a com anidrido acético, usando-se ácido sulfúrico como catalisador, conforme a equação química:

Após a síntese, o AAS é purificado e o rendimento final é de aproximadamente 50% Devido às suas propriedades farmacológicas (antitérmico, analgésico, anti-inflamatório, antitrombótico), o AAS é utilizado como medicamento na forma de comprimidos, nos quais se emprega tipicamente uma massa de 500 mg dessa substância. Uma indústria farmacêutica pretende fabricar um lote de 900 mil comprimidos, de acordo com as especificações do texto. Qual é a massa de ácido salicílico, em kg que deve ser empregada para esse fim? a) 293 b) 345 c) 414

d) 690 e) 828

Tópico 4: Soluções As misturas homogêneas ou soluções são assunto constante nos concursos devido ao envolvimento com ações comuns tanto na química laboratorial industrial como na química cotidiana. O ponto de maior interesse nesse estudo está nas soluções aquosas, aquelas em que o solvente é a água. Nelas poderemos estudar as concentrações do soluto em variadas unidades como grama de soluto por litro de solução (g/L), mols de soluto por litro de solução (mol/L) ou porcentagem de soluto na solução (%). As relações matemáticas entre as concentrações de soluto podem ser verificadas no esquema ao lado.

Como se aplica: (ENEM 2016) O soro fisiológico é uma solução aquosa de cloreto de sódio comumente utilizada

para higienização ocular, nasal, de ferimentos e de lentes de contato. Sua concentração é 0,90% em massa e densidade igual a 1,00 g/mL. Qual massa de NaCl, em gramas, deverá ser adicionada à água para preparar um litro desse soro? a) 0,45 b) 0,90 c) 4,50

d) 9,00 e) 45,00

Tópico 5: Termoquímica Relaciona a energia liberada ou absorvida em fenômenos químicos e físicos. O saldo energético (∆H), chamado de variação da entalpia, é o foco principal desse estudo e há, para as reações químicas, várias maneiras de calculá-lo. Se uma reação libera energia, ou seja, é exotérmica, o ∆H será negativo, porém, para reações endotérmicas, que absorvem energia, o ∆H será positivo. No diagrama ao lado estão as quatro principais formas utilizadas para calcular o valor da variação da entalpia das transformações químicas da matéria.

Como se aplica: (ENEM 2015) O aproveitamento de resíduos florestais vem se tornando cada dia mais atrativo,

pois eles são uma fonte renovável de energia. A figura representa a queima de um bio-óleo extraído do resíduo de madeira, sendo a variação de entalpia devido à queima de desse bio-óleo, resultando em gás carbônico e água líquida, e a variação de entalpia envolvida na conversão de de água no estado gasoso para o estado líquido. A variação de entalpia, em para a queima de desse bio-óleo resultando em (gasoso) e (gasoso) é: a) – 106 b) – 94

c) - 82 d) - 21,2

e)- 16,4

Tópico 6: Equilíbrio Químico O equilíbrio químico é um dos assuntos que com maior certeza encontraremos em concursos vestibulares e no Enem. Constante de equilíbrio químico, deslocamento do equilíbrio químico e potencial de hidrogênio são os principais pontos de incidência desse assunto. O equilíbrio químico só ocorre em sistema fechado e com reações reversíveis, nele, serão constantes as velocidades das reações direta e inversa, as concentrações de reagentes e produtos, a pressão aplicada ao sistema reacional e a temperatura de processamento da reação. Em sistema fechado, ao variar pressão, concentração ou temperatura há o deslocamento do equilíbrio químico.

Como se aplica: a) (ENEM 2009) Sabões são sais de ácidos carboxílicos de cadeia longa utilizados com a

finalidade de facilitar, durante processos de lavagem, a remoção de substâncias de baixa solubilidade em água, por exemplo, óleos e gorduras. A figura a seguir representa a estrutura de uma molécula de sabão.

Em solução, os ânions do sabão podem hidrolisar a água e, desse modo, formar o ácido carboxílico correspondente. Por exemplo, para o estearato de sódio, é estabelecido o seguinte equilíbrio:

CH3(CH2)16COO– + H2O CH3(CH2)16COOH + OH–

Uma vez que o ácido carboxílico formado é pouco solúvel em água e menos eficiente na remoção de gorduras, o pH do meio deve ser controlado de maneira a evitar que o equilíbrio acima seja deslocado para a direita.

Com base nas informações do texto, é correto concluir que os sabões atuam de maneira

a) mais eficiente em pH básico. b) mais eficiente em pH ácido. c) mais eficiente em pH neutro. d) eficiente em qualquer faixa de pH. e) mais eficiente em pH ácido ou neutro. b) (ENEM 2019) A formação de estalactites depende da reversibilidade de uma reação química. O carbonato de cálcio (CaCO3) é encontrado em depósitos subterrâneos na forma de pedra calcária. Quando um volume de água rica em CO2 dissolvido infiltra-se no calcário, o minério dissolve-se formando íons Ca2+ e HCO3

–. Numa segunda etapa, a solução aquosa desses íons chega a uma caverna e ocorre a reação inversa, promovendo a liberação de CO2 e a deposição de CaCO3 de acordo com a equação apresentada.

Ca2+(aq) + 2 HCO3

–(aq) CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l) ∆H = + 40,95 kJ/mol

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 HCO3

– no meio. d) aumento da temperatura no interior da caverna. e) aumento da concentração de CO2 dissolvido.

Tópico 7: Pilhas

As pilhas são dispositivos que contém substâncias oxidantes e redutoras capazes de, a partir de reações de oxirredução, espontaneamente produzir uma corrente de elétrons. A geração de corrente elétrica parte do ânodo da pilha (polo negativo) onde, geralmente, está um metal com NOx zero, reativo e com grande facilidade de doar elétrons como o zinco, por exemplo e no cátodo (polo positivo) se encontra um metal oxidado (na forma de cátion) que receberá os elétrons.

O elemento com menor potencial de redução é o fornecedor de elétrons (doador) e chamado de polo negativo. O receptor de elétrons, que tem maior potencial de redução, é o polo positivo da pilha. O polo negativo produz cátions que atraem ânions, portanto são chamados de ânodo. Os cátions do polo positivo são atraídos pelo eletrodo fornecedor de elétrons que é chamado de cátodo.

• Quem atrai ânions é o ânodo. Faz parte do polo negativo. • Quem atrai cátions é o cátodo. Faz parte do polo positivo. • ∆E° = Ered maior – Ered menor

Exemplo: Com base nas semirreações a seguir:

Fe+2(aq) + 2 e– → Fe(s) E°red = – 0,41

Cu+2(aq) + 2 e– → Cu(s) E°red = + 0,34

Qual a diferença de potencial elétrico (d.d.p) da pilha gerada? ∆E° = Ered maior – Ered menor ∆E° = + 0,34 – (–0,41) ∆E° = + 0,34 + 0,41 ∆E° = + 0,75 V

Como se aplica: (ENEM 2014) A revelação das chapas de raios X gera uma solução que contém íons prata na

forma de Para evitar a descarga desse metal no ambiente, a recuperação de prata metálica pode ser feita

Polo (+), cátodo e redutor

Polo (–), ânodo e oxidante

tratando eletroquimicamente essa solução com uma espécie adequada. O quadro apresenta semirreações de redução de alguns íons metálicos.

BENDASSOLLI, J. A. et al. “Procedimentos para a recuperação de Ag de resíduos líquidos e sólidos”. Química Nova, v. 26, n. 4, 2003 (adaptado).

Das espécies apresentadas, a adequada para essa recuperação é a) Cu(S) b) Pt(S)

c) Al3+(aq) d) Sn(S)

e) Zn2+(aq)

Tópico 8: Estruturas Orgânicas

As estruturas orgânicas envolvem escritas, códigos e classificações de carbonos e cadeias.

Como se aplica: (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.

Semirreação de redução 0E (V) Ag(S2O3)2

3–(aq) + e– → Ag(s) + 2S2O3

2–(aq) 0,02+

Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) 0,34+

Pt2+(aq) + 2e– → Pt(s) 1,20+

Al3+(aq) + 3e– → Al(s) 1,66−

Sn2+(aq) + 2e– → Sn(s) 0,14−

Zn2+(aq) + 2e– → Zn(s) 0,76−

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 .− − − −

Tópico 9: Reconhecimento das Funções Orgânicas

As funções orgânicas (classes funcionais) correspondem a grupos de substâncias que tem comportamentos químicos e físicos semelhantes. A tabela a seguir apresenta as principais funções, um exemplo, características de nomenclatura e tipos de atrações que é capaz de fazem entre si e com a água.

Função Exemplo Tem no Nome

Atrações mais intensas entre si

Atração mais intensa com água

Hidrocarbonetos Somente C e H.

propeno

...o Dipolo-induzido

Dipolo-induzido com dipolo-permanente

Álcool –OH ligado a carbono saturado. j ...ol

Ponte de H Ponte de H

Fenol –OH ligado a carbono saturado

j ...ol

Ponte de H Ponte de H

Aldeído C=O ligada a hidrogênio. j ...al

Dipolo-permanente Ponte de H

Cetona C=O ligada a carbonos. j ...ona

Dipolo-permanente

Ponte de H

Éter tem oxigênio como heteroátomo.

j

...oxi-

Dipolo-permanente

Dipolo permanente com dipolo-permanente

Ácido Carboxílico tem C=O ligada a –OH. j ...ico

Ponte de H Ponte de H

Éster tem C=O ligada a oxigênio heteroátomo. j ...ato de

Dipolo-permanente Ponte de H

Amina tem N ligado a 1, 2 ou três radicais orgânicos.

...amina

Pontes de H (primárias e secundárias) nas terciárias dipolo-permanente

Ponte de H

Amida tem N ligado a C=O.

...amida

Pontes de H (primárias e secundárias) nas terciárias dipolo-permanente

Ponte de H

Como se aplica: (ENEM 2010) A curcumina, substância encontrada no pó-amarelo-alaranjado extraído da raiz

da cúrcuma ou açafrão-da-índia (Curcuma longa), aparentemente, pode ajudar a combater vários tipos de câncer, o mal de Alzheimer e até mesmo retardar o envelhecimento. Usada há quatro milênios por algumas culturas orientais, apenas nos últimos anos passou a ser investigada pela ciência ocidental.

Na estrutura da curcumina, identificam-se grupos característicos das funções a) éter e álcool. b) éter e fenol. c) éster e fenol. d) aldeído e enol. e) aldeído e éster.

Tópico 10: Isomerias É o fenômeno pelo qual substâncias diferentes apresentam a mesma fórmula molecular, ou

seja, as moléculas diferentes têm os mesmos tipos de átomos e em mesma proporção, porém elas têm estruturas diferentes.

As isomerias planas de compostos de mesma função são aquelas em que iremos comparar compostos que pertencem ao mesmo grupo funcional, ou seja, um hidrocarboneto com outro

hidrocarboneto, um álcool com outro álcool, um éter com outro éter, ...

Nas isomerias planas de compostos de funções diferentes iremos comparar compostos como:

álcool com éter, aldeído com cetona, éster com ácidos carboxílicos, aldeídos com cetonas... A isomeria espacial ocorre quando não conseguimos diferenciar as substâncias isômeras apenas

pela observação da fórmula estrutural plana. Podemos dividir os isômeros espaciais em dois grupos: os geométricos e os ópticos. O esquema ao lado mostra os conceitos principais de isomeria óptica, principal isomeria em incidência em concursos.

Como se aplica: (ENEM 2014) A talidomida é um sedativo leve e foi muito utilizado no tratamento de náuseas,

comuns no início da gravidez. Quando foi lançada, era considerada segura para o uso de grávidas, sendo administrada como uma mistura racêmica composta pelos seus dois enantiômeros (R e S). Entretanto, não se sabia, na época, que o enantiômero S leva à malformação congênita, afetando principalmente o desenvolvimento normal dos braços e pernas do bebê.

COELHO, F. A. S. “Fármacos e quiralidade”. Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola, São Paulo, n. 3, maio 2001 (adaptado).

Essa malformação congênita ocorre porque esses enantiômeros a) reagem entre si. b) não podem ser separados. c) não estão presentes em partes iguais. d) interagem de maneira distinta com o organismo. e) são estruturas com diferentes grupos funcionais.

GABARITO 1. B 2. D 3. A 4. D 5. B 6. a) A b) D 7. D 8. B 9. B 10.D