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QU ÍM ICA Pré -Ve sti bu lar 10 00 QQQQQQQU ÍUÍUÍUÍUÍUÍUÍ Qu ím ica 13 2 13 3 13 1 Capítulo 1 A evolução dos modelos atômicos ................. 120 Exercícios Propostos .................................... 131 Módulo 1 Modelos atômicos de Dalton e Thomson ... 131 Módulo 2 Modelo atômico de Rutherford ....................134 Módulo 3 Modelo atômico de Böhr ............................... 138 Módulo 4 Propriedades atômicas ................................ 142 Módulo 5 Distribuição eletrônica ................................. 145 Módulo 6Módulo 6 Propriedades interatômicas ........................ 148 Gabarito dos Exercícios Propostos................ 151 MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C 12 0 TH OM AS V OG EL / I ST OC K A evolução dos modelos atômicos1 Com base em princípios filosóficos, os gregos antigos discutiam a formação da natureza (physis). Empédocles de Agrigento, no século V a.C., defendia a ideia de que tudo na natureza era constituído por proporções diferentes de água, fogo, terra e ar (princípio dos quatros elementos). Tal ideia foi retomada e ampliada por Aristóteles, no século IV a.C. 1. Princípios filosóficos Como os átomos têm sido idealizados pela ciência? A primeira menção de que a matéria é composta por par- tículas minúsculas foi do filósofo grego Leucipo de Mileto (500 a.C.), antecipando o conceito de átomo (do grego a, "sem" e tomos, "divisão"). Depois, seu discípulo, Demócrito de Abdera, postulou que cada átomo era um universo fechado, completo. Ele acreditava que até a alma seria constituída por átomos que permeavam o corpo. As ideias de Demócrito so- bre a matéria não foram aceitas pelos filósofos de seu tempo, assim, logo foram esquecidas. Esses filósofos concluíram que toda matéria existente no Universo seria formada por átomos independentes e in- divisíveis; foram necessários, porém, cerca de 2 000 anos para que as ideias dos atomistas, apesar da lógica que apre- sentavam, fossem analisadas outra vez, em meados do sé- culo XV, pelos epicuristas da época. MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 12 1 PV 2D -1 7- 10 Em 1808, as ideias de Leucipo e de Demócrito ganharam uma explicação científica. Por meio da publicação dos traba- lhos de John Dalton, foi admitida a hipótese de que a matéria é constituída por partículas; então, aquele foi considerado o primeiro modelo atômico. 2. Modelo atômico de Dalton No início do século XIX (1808), surgiu a primeira pro- posta científica sobre a estrutura da matéria, com a finali- dade de fundamentar os resultados dos experimentos rea- lizados por Lavoisier, que propôs a lei da conservação da massa, e a lei das proporções definidas de Joseph Louis Proust (fim do século XVIII). John Dalton, que desenvolveu diversas pesquisas sobre o comportamento dos gases, enunciou a chamada teoria atômica, retomando os princí- pios filosóficos de Demócrito e Leucipo. Muitas de suas concepções eram completamente revo- lucionárias e foram sintetizadas na forma de postulados (afir- mações ou proposições aceitas sem provas, justificadas pela coerência das ideias e por meio de resultados experimentais conhecidos, que eram utilizadas para a dedução ou conclu- são de outras afirmações). Há muitos postulados de Dalton, mas eles podem ser re- sumidos em três: 1. Os elementos são constituídos por partículas muito pequenas chamadas átomos. Todos os átomos de um dado elemento são idênticos: têm o mesmo tamanho, a mesma massa e as mesmas propriedades químicas. Os átomos dos diferentes elementos distinguem-se entre si em, pelo me- nos, uma propriedade. Dalton representou, esquematica- mente, os átomos por pequenos círculos e distinguia-os por meio de diversos sinais. Veja a seguir alguns exemplos: Hidrogênio Oxigênio Nitrogênio Carbono Enxofre Fósforo PotássioCálcioSódioMagnésio Estrôncio Zinco CobreFerroBário Chumbo Prata MercúrioPlatinaOuro 2. Os compostos são constituídos por átomos de mais de um elemento. Em qualquer composto, a razão entre o nú- mero de átomos dos dois elementos constituintes é um nú- mero inteiro ou, então, uma fração simples. Hidrogênio Água Amônia Dióxido de carbono Nitrogênio Carbono Oxigênio PEARSON EDUCATION LTD 3. Todas as reações químicas consistem em separação, combinação ou rearranjo de átomos, mas nunca na criação ou destruição deles. Por meio de estudos dos postulados de Dalton, enuncia- ram-se as seguintes características, referentes ao primeiro modelo atômico: • qualquer espécie de matéria é formada por átomos; • os átomos são partículas extremamente pequenas, esféricas, maciças, indivisíveis e indestrutíveis; • os átomos não podem ser transformados; • as transformações da matéria são reagrupamentos de átomos. Modelo "bolinha de bilhar" Modelo atômico de Dalton Dalton, em seus postulados, admitia a existência dos átomos, porém, assim como seus antecessores, ele não os conceituou. O modelo atômico de Dalton, que associava o átomo a uma esfera indivisível, foi capaz de confirmar as leis de Lavoisier e de Proust, mas não foi suficiente para explicar as descargas elétricas em gases e nenhum fenômeno elétrico. 3. Modelo atômico de Thomson O físico britânico Joseph John Thomson (1856-1940), amparado pelas informações de que dispunha na época e após vários experimentos, conseguiu fazer uma nova relação entre matéria e eletricidade. Essas observações permitiram afirmar que toda matéria, no estado normal, é formada por partículas elétricas que se neutralizam. Ele concluiu que o modelo atômico de Dalton, em que o átomo possivelmente seria uma bola maciça, extrema- mente pequena, indivisível e indestrutível (que pode ser associada a uma bolinha de bilhar), ainda poderia ser apli- cado para explicar alguns fenômenos químicos, mas exigiria aperfeiçoamentos. Em 1897, depois de exaustivas análises dos resul- tados de experimentos realizados com um tubo de raios catódicos (tubo de Crookes), Thomson concluiu que esses raios eram constituídos, na verdade, de um fluxo de partí- culas menores que o átomo e dotados de carga elétrica ne- gativa, os quais inicialmente ele chamou de corpúsculos e, posteriormente, denominou-os de elétrons (primeira partícula subatômica descoberta). Ele também estudou, em gás neônio, partículas de carga positiva. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 12 2 PV 2D -1 7- 10 – + C D EA B A – +B – – + + C A figura A representa a aparelhagem utilizada por Thomson, que foi divulgada em seu manuscrito, em 1897. Na figura B, é possível observar uma trajetória retilínea dos raios catódicos. Essa trajetória é perturbada pela aproximação de placas eletrizadas, como indicado na figura C. Assim, pela proposta de J. J. Thomson, foi descoberta a existência de subpartículas, mostrando que a ideia de átomo indivisível não era uma boa explicação. Dessa maneira, ele pro- pôs um novo modelo para o átomo, que foi apelidado na épo- ca de pudim de passas. Segundo esse modelo, o átomo seria constituído por uma esfera maciça de carga elétrica positiva, contendo na superfície elétrons com carga elétrica negativa. ElétronsEsfera positiva Modelo "pudim de passas" Modelo atômico de Thomson 4. Modelo atômico de Rutherford Com o objetivo de comprovar o modelo de Thomson, Rutherford e sua equipe (o físico inglês Ernest Marsden e o alemão Johannes Hans Wilhelm Geiger) fizeram expe- riências em espalhamento de radiação alfa (α). Para isso, ficaram várias horas em um quarto escuro observando os lampejos emitidos por filmes de sulfeto de zinco quando atingidos por partículas alfa. Eles constataram que algu- mas dessas partículas, liberadas pelo elemento radioativo polônio, sofriam desvios em sua trajetória retilínea e ou- tras, em número muito pequeno, ricocheteavam ao atra- vessaruma fina lâmina de ouro. Lâmina �na de ouro Muitas partículas alfa passam diretamente através da lâmina. Lente de aumento Olho Anteparo móvel recoberto com sulfetos de zinco (ZnS) Recipiente a vácuo Fonte radioativa de partículas alfa Partículas alfa de�etidas através de ângulos superiores a 90° Esquema da experiência da equipe de Rutherford: um feixe de partículas alfa atinge a folha de ouro, sendo detectado o desvio de sua trajetória no anteparo fluorescente. Esse fenômeno de deflexão é decorrente das forças de atração e de repulsão, criadas entre a carga positiva das partículas α e as cargas negativas e positivas contidas no átomo. Todas as experiências mostraram que algumas par- tículas sofreram desvios superiores a 90° em relação ao seu ângulo de incidência, indicando que a partícula chocou-se contra algum objeto e retornou. De�etido Não re�etida De�etido Átomo Partícula alfa Núcleo α α α α α Re�etido Desvio das partículas α (alfa) Rutherford, em 1911, concluiu que a lâmina de ouro não deveria ser formada por átomos maciços, então propôs para sua constituição uma estrutura descontínua da matéria, con- siderando a miniatura do Sistema Solar, em que o núcleo faria o papel do Sol e os elétrons representariam os planetas. Essa estrutura ficou conhecida como modelo planetário. Dessa maneira, o átomo seria constituído de um núcleo centralizado muito pequeno, denso e carregado positiva- mente, rodeado por uma região comparativamente grande, onde estariam girando os elétrons em órbitas circulares. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 12 3 PV 2D -1 7- 10 Essa região periférica foi chamada de eletrosfera. A igual quantidade de cargas elétricas negativas e positivas garanti- ria a neutralidade do átomo. Obtendo resultados quantitativos em seu experimento, Rutherford determinou que o núcleo dos átomos de ouro era entre 10 000 a 100 000 vezes menor que o próprio átomo. Sendo assim, ficou estabelecido que o núcleo atômico tem raio aproximado de 10–14 m, enquanto o átomo tem raio apro- ximado de 10–10 m. 5. Modelo atômico de Rutherford-Böhr O átomo de Rutherford resolve uma parte dos problemas colocados pela estrutura atômica, mas apresenta um grave defeito: se os elétrons emitissem energia continuamente en- quanto estivessem em movimento ao redor do núcleo, eles diminuiriam, em consequência, sua velocidade. Assim, devi- do à atração exercida pelas cargas nucleares, os elétrons se aproximariam progressivamente do núcleo até alcançá-lo, consequentemente o átomo logo entraria em colapso. Esse inconveniente foi resolvido por Niels Böhr, entre 1913 e 1915, mediante um novo modelo atômico. Böhr con- siderou a ideia de Rutherford sobre a existência de um núcleo atômico, por isso limitou-se a estudar o movimento dos elé- trons em torno do núcleo. Ele propôs um aperfeiçoamento do modelo atômico rutherfordiano, fundamentando-se, para isso, nos estudos sobre o espectro do átomo de hidrogênio e na teoria da energia quântica – proposta, em 1900, por Planck, a qual postula que a energia não é emitida continua- mente, mas sim em "blocos" denominados quanta de energia. Para dar continuidade a seus estudos, Böhr criou os se- guintes postulados: 01. Os elétrons sempre percorrem órbitas circulares ao redor do núcleo atômico, chamadas níveis de energia. 02. Cada um desses níveis possui um valor determina- do de energia (estado estacionário). Quanto mais afastado do núcleo estiver a camada (nível de energia), maior será sua energia. 03. Os elétrons só podem ocupar os níveis que tenham uma determinada quantidade de energia. 04. Os elétrons podem saltar de um nível para outro mais externo, desde que absorvam uma quantidade bem definida de energia (quantum de energia). Observação Pode ocorrer de o elétron sair da órbita do átomo (ionização). Núcleo En 1 Eabsorvida = En 2 – En 1 En 2 Absorção de energia (quantum) 05. Ao voltar ao nível mais interno, o elétron emite um quantum de energia na forma de radiação eletromagnética (fóton) ou de luz de cor bem definida. Núcleo En 1 Eliberada= En 1 – En 2 En 2 Liberação de energia sob a forma de luz (fóton). 06. Cada órbita é denominada estado estacionário e pode ser designada pelas letras K, L, M, N, O, P e Q. 07. Os níveis de energia de um átomo (n) podem ser re- presentados pelos números inteiros 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7. Böhr apresentou seu modelo por meio de postulados por- que não tinha uma explicação para a estabilidade do átomo. Descobertas por Goldstein, as partículas positivas do nú- cleo foram chamadas de prótons. Em 1932, Chadwick conseguiu isolar o nêutron, outra partícula existente no núcleo, e constatou (como previra Rutherford) que era do mesmo tamanho do próton, porém com carga nula. Portanto, o modelo atômico clássico é constituído de um núcleo – que representa a quase totalidade da massa do áto- mo, onde ficam os prótons e os nêutrons – e de uma eletros- fera – onde estão os elétrons girando em torno do núcleo. Eletrosfera – elétrons (e–) Núcleo Prótons (p+) Nêutrons (n) Modelo atômico clássico Os prótons, os nêutrons e os elétrons são partículas ele- mentares ou fundamentais de um átomo. O quadro a seguir apresenta algumas características físi- cas das partículas atômicas fundamentais: Partículas Região (localização) Carga elétrica Massa absoluta / g Massa relativa Prótons Núcleo +1 1,672 · 10–24 1 Nêutrons Núcleo 0 1,675 · 10–24 1 Elétrons Eletrosfera –1 9,109 · 10–28 1 1 836 LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 12 4 PV 2D -1 7- 10 Fogos de artifício DA BL DY /IS TO CK A cidade do Rio de Janeiro é o destino escolhido por turistas de todo o mundo, especialmente no final do ano, porque, entre outros motivos, muitos almejam assistir ao grandioso e colorido espetáculo pirotécnico que acontece na praia de Copacabana, nas festas de ano-novo. Os fogos de artifício utilizados nesses espetáculos são produzidos, basicamente, pelo acréscimo de um agente coloran- te e de um agente explosivo (pólvora) a um artefato. A essência que dá cor aos fogos de artifício é, geralmente, formada por sais contidos em alguns metais; ocorre a excita- ção de diferentes átomos, o que permite a emissão de luz em frequências diferentes. Esse processo já era conhecido pelos chineses há séculos. Elemento químico Na Cu K Ca Pb Fe A Cores emitidas pelos átomos de alguns elementos no teste da chama Amarelo- -dourada Verde Violeta Vermelho- -tijolo Azul Prateado Branco 01. OBQ É comum encontrarmos objetos que brilham no escuro, principalmente brinquedos de crianças. Tais objetos podem apresentar sulfeto de zinco em sua composição. Os elétrons dos átomos desse composto absorvem energia luminosa, sal- tam para níveis de energia mais externos e, quando retornam aos seus níveis de origem, liberam a energia luminosa; por isso, no escuro, é possível ver o objeto brilhar. Esse processo pode ser explicado considerando o modelo atômico proposto por a. Thomson. b. Rutherford. c. Böhr. d. Marie Curie. e. Planck. Resolução Quando um elétron passa de uma órbita para outra, emite ou absorve energia – um fóton, que é igual à diferença das energias da órbita. A transição ocorre entre essas energias. Alternativa correta: C APRENDER SEMPRE 19 LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 12 5 PV 2D -1 7- 10 Modelo atômico atual A teoria de Böhr explicava o que ocorria com o átomo de hidrogênio, mas apresentou-se ineficaz para esclarecer os espectros de átomos com dois ou mais elétrons. Até 1900, antes dos trabalhos realizados por Planck e Einstein, tinha-se ideia de que a luz teria caráter de onda. Einstein pensou na possibilidade de a luzser formada por partículas-onda, ou seja, por meio da mecânica quântica ele quis provar que as ondas eletromagnéticas poderiam mos- trar algumas das propriedades características de partículas e vice-versa. A natureza dualística onda-partícula passou a ser aceita universalmente. Segundo o modelo atômico de Böhr ainda não era pos- sível explicar a possibilidade de um elétron, em uma mes- ma camada, apresentar energias diferentes se as órbitas fossem circulares. A ideia de Böhr foi ampliada por Arnold Sommerfeld, com o objetivo de incluir órbitas elípticas, além das cir- culares, assemelhando-se a um sistema planetário em miniatura. Sommerfeld concluiu que os elétrons de um mesmo nível ocupariam órbitas de trajetórias diferentes (circulares e elípticas) – ao que ele denominou subníveis – que podiam ser de quatro tipos: s (sharp), p (principal), d (diffuse) e f (fundamental). Louis Victor De Broglie, em 1924, supôs que o elétron apresentasse um comportamento dualístico, ou seja, ora de partícula, ora de onda, o que foi justificado mais tarde (em 1929) pela primeira difração de um feixe de elétrons, obtida pelos cientistas Germer e Davisson. Princípio da dualidade: “A todo elétron em movimento está associada uma onda característica”. Em 1926, Erwin Shrödinger, em razão da impossibilida- de de calcular a posição exata de um elétron na eletrosfera, desenvolveu uma equação de ondas que permitia determi- nar a probabilidade de um elétron ser encontrado no espa- ço. Assim, a região do espaço onde é máxima a probabilida- de de encontrar um elétron é chamada de orbital. Werner Heisenberg (1926) demonstrou, matematica- mente, que é impossível determinar, de maneira simultâ- nea, a velocidade, a posição e a trajetória dos elétrons, sen- do importante caracterizá-los pela sua energia, já que não se pode estabelecer órbitas definidas. Princípio da incerteza ou da indeterminação: “Não é possível calcular a posição e a velocidade de um elétron, num mesmo instante”. Características do modelo atômico atual: 01. O átomo possui entidades neutras, positivas e negativas, chamadas, respectivamente, nêu- trons, prótons e elétrons. 02. Os prótons e os nêutrons estão localizados no nú- cleo do átomo, que é pequeno, mas concentra a maior parte de sua massa. 03. Os elétrons estão localizados fora do núcleo, numa região chamada de coroa ou eletrosfera, responsá- vel por quase todo o volume do átomo. Ao mesmo tempo que se desenvolvia o princípio da dualidade da luz, observações mais rigorosas quanto ao espectro descontínuo, produzido pela lâmpada de hidrogê- nio, mostravam que as linhas do espectro eram mais finas e muito próximas entre si: o chamado espectro fino. Como o espectro é consequência do salto de um elétron de uma órbita para outra, o aparecimento de linhas muito próximas indicava a existência de órbitas eletrônicas de níveis ener- géticos muito próximos. e– e– e– e– Energia crescente En er gi a cr es ce nt e Níveis 6 5 4 3 2 1 Espectro Valor da energia de cada nível ou camada. Assim, Sommerfeld admitiu que os níveis de energia (camadas) seriam formados por subníveis de energia (sub- camadas), sendo uma circular e as demais, elípticas. Níveis de energia 6. Propriedades atômicas As propriedades atômicas são características que de- finem a estrutura de um átomo, sendo dependentes das subpartículas presentes em seu núcleo (prótons e nêu- trons) e na eletrosfera (elétrons), denominadas partícu- las fundamentais. A. Partículas fundamentais As unidades estruturais básicas de construção da ma- téria são os átomos. Cada átomo possui uma parte central – núcleo (compacto) – onde está praticamente toda massa atômica, exceto uma pequena fração, que é rodeada por uma nuvem de partículas leves chamadas elétrons. O núcleo de um átomo típico é formado por partículas pe- sadas, denominadas núcleons. Existem dois tipos de núcleons: • Prótons, todos com carga elétrica positiva; • Nêutrons, todos com carga elétrica nula. Na eletrosfera (nuvem de partículas), encontramos os elétrons, partículas de carga elétrica negativa. Chamamos esses três constituintes de partículas fundamentais. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 12 6 PV 2D -1 7- 10 Eletrosfera elétrons e– (–) prótons = p (+) nêutrons = n (com carga nula) Núcleo (núcleons) e Modelo de Rutherford-Bohr com partículas subatômicas A.1. Número atômico ou número de prótons (Z) No ano de 1913, o jovem físico inglês H. G. J. Moseley [1887-1915], que trabalhava com Ernest Rutherford reali- zando estudos com raios X, relacionou as propriedades dos átomos com o número de prótons que eles possuíam. Em seus estudos, esse número correspondia a uma variável ma- temática denominada Z. Desde então, o número de prótons passou a significar número atômico e é representado pela letra Z. Número atômico é, portanto, o número que identifica o átomo, caracterizando-o como um determinado e específico elemento, além de determinar suas propriedades químicas. A representação do número atômico dos átomos é: Z = p+ (no de prótons) 3 prótons (+) p = 3 → Z = 3+ Identidade do átomo – número de prótons Pela convenção atual, o número atômico é colocado na parte inferior esquerda do símbolo. Exemplos • O átomo de carbono tem número atômico 6, logo pos- sui 6 prótons em seu núcleo (Z = 6) → 6C. • O átomo de ferro tem número atômico 26, logo possui 26 prótons em seu núcleo (Z = 26) → 26Fe. • O átomo de chumbo tem número atômico 82, logo possui 82 prótons em seu núcleo (Z = 82) → 82Pb. A.2. Número de nêutrons (n) O número de nêutrons (n) existentes no núcleo de um átomo é responsável por sua estabilidade estrutural. Essa propriedade não é representada no símbolo do elemento quí- mico. São partículas desprovidas de carga. A.3. Número de massa (A) O número de massa é a quantidade de partículas existen- tes no núcleo, ou seja, a soma do número de prótons (Z) e do número de nêutrons (n). Seu valor é praticamente o mesmo da massa total do átomo, uma vez que a massa dos elétrons é considerada desprezível. O número de massa pode ser ex- presso matematicamente da seguinte maneira: A = Z + n ou A = p+ + n O número de massa (A) sempre será um número positivo, inteiro e adimensional, ou seja, sem unidade. A representação do número de massa dos átomos é AE ou, eventualmente, EA. Exemplo Um átomo neutro de potássio (K) tem 19 prótons (Z = 19) e 21 nêutrons (n = 21), logo A = Z + n = 19 + 21 = 40 Ao representar um átomo, a convenção atual é escrever o número atômico na parte inferior esquerda do símbolo e o núme- ro de massa na parte superior esquerda: 1940K ou 19K 40. Observação Por enquanto, estamos considerando apenas casos em que o átomo esteja eletricamente neutro, ou seja, em que o número de prótons seja igual ao de elétrons. Mais à frente, considerare- mos situações em que o átomo não esteja eletricamente neutro, ou seja, haverá diferentes números de prótons e de elétrons. B. Elemento químico Elemento químico é o conjunto de átomos de mesmo nú- mero atômico (Z) – mesmo número de prótons – ou seja, com a mesma identidade química. Exemplo O elemento químico oxigênio reúne átomos que possuem 8 prótons no núcleo, ou seja, todos os átomos que apresen- tam número atômico igual a 8. Exemplo As propriedades do átomo de ferro são: 26 56 56 26 30 26 Fe A Z n e = = = = − Uma partícula definida como íon apresenta-se carregada eletricamente, ou seja, o número de prótons do seu núcleo é diferente do número de elétrons existentes na eletrosfera. A formação de um íon ocorre exclusivamente pela per- da ou ganho de elétrons. Se certo átomo receber elétrons, ele se transformará em um ânion (íon com carga negativa); se houver perda de elétrons, ele se transformará em cátion (íon com carga positiva). Assim: 11 23 1 11 23 11 23 23 11 1 Na Na on monovalente Na A Z nperde e− → ( ) = = = + í 22 11 23 11 12 10 11 23 e tomo de s dio Na A Z n e− + −= = = = = á ó → í ó á on positivo de s dio c tion 16 32 2 16 32 2 16 32 32 16 16 S S on bivalente S A Z n e ganha e− → ( ) = = = = − − í 116 32 16 16 18 16 32 2 = = = = − − á í tomo de enxofre S A Z n e oon negativo de enxofre nion→ â Um átomo de um elemento químico é assim representado: → → XNúmero atómico Z Número de massa A Observação Quando a carga do átomo for igual a zero, sua representa- ção será opcional: Fe ou Fe0 LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 12 7 PV 2D -1 7- 10 7. Distribuição ou configuração eletrônica Considerando-se o modelo atômico de Böhr e o princípio de dualidade proposto por De Broglie, em 1924, o elétron não é mais conceituado como uma estrutura material propria- mente dita, visto que ora se comporta como energia, ora como partícula. Dessa forma, a eletrosfera passa a apresentar uma magnitude diferente daquela proposta por Rutherford. A. Níveis energéticos A eletrosfera está dividida da seguinte maneira: • O elétron considerado como partícula, com 7 camadas eletrônicas (K, L, M, N, O, P e Q). • O elétron considerado como energia (onda), com 7 ní- veis de energia (1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7). K L 1 2 M N 3 4 O 5 P Q 6 7 Esse modelo de distribuição foi proposto por Niels Böhr, em 1913. A distância entre as camadas diminui à medida que elas se afastam do núcleo. A.1. Capacidade máxima de elétrons em cada nível de energia O número máximo de elétrons que podem ter a mesma energia potencial (mesmo n) é calculado pela equação de Rydberg: em x.á− = 2 · n 2. Em que: em x.á− = número máximo de elétrons em cada nível de energia; n = número quântico principal (níveis de energia = 1; 2; 3; 4; 5; 6 e 7). Teoricamente, obtemos: Valores de n 1 2 3 4 5 6 7 Números máximo de elétrons 2 8 18 32 50 72 98 Experimentalmente, temos: O elemento químico que possui o maior número atômico é o Oganesson (118Og), com 118 elétrons. Camada K L M N I P Q Nível de energia (n) 1 2 3 4 5 6 7 Número máximo de elétrons 2 8 18 32 50 72 98 A camada (nível) de valência é a camada mais externa da eletrosfera. B. Subníveis energéticos Segundo estudos sobre o espectro descontínuo dos átomos, os níveis de energia da eletrosfera de um átomo apresentam subdivisões de energia – os subníveis. Esses subníveis são representados pelas letras s, p, d, f, g, h,... Os subníveis apresentam uma ordem crescente de energia: s < p < d < f Os elétrons de um mesmo subnível contêm a mesma quantidade de energia. Cada nível energético possui a mes- ma quantidade de subníveis. k 1s L 2s 2p M 3s 3p 3d N 4s 4p 4d 4f O 5s 5p 5d 5f 5g P 6s 6p 6d 6f 6g 6h Q 7s 7p 7d 7f 7g 7h 7i Tabela de subníveis I Nos átomos dos 118 elementos conhecidos atualmen- te, os subníveis 5g, 6f, 6g, 7d, 7f, 7g, 7h e 7i estão vazios, por isso são considerados subníveis teóricos. Não se tem co- nhecimento de átomos que apresentem número de elétrons suficiente para ocupar esses subníveis, embora possamos realizar cálculos para prever como eles seriam. B.1. Capacidade máxima de elétrons em cada subnível de energia Subnível s p d f g h i Número quântico 0 1 2 3 4 5 6 Número de orbitais por subnível 1 3 5 7 9 11 13 Número máximo de elétrons 2 6 10 14 18 22 26 Nota-se que o número máximo de elétrons em cada subnível aumenta numa progressão aritmética (PA), em que o primeiro termo vale 2 e a razão é 4, ou seja, a começar pelo número 2 (quantidade máxima de elétrons no subnível s), os números seguintes serão formados pela adição de 4 ao número anterior. C. Distribuição eletrônica nos subníveis de um átomo neutro Um dos fatores que determinam a estabilidade de um átomo é que, quanto menor for a energia agregada a um elé- tron, maior será sua estabilidade. Assim, os subníveis são preenchidos em ordem crescente de energia. Ao completar um subnível de menor energia, parte-se para o preenchimen- to de outro subnível. Essa distribuição de elétrons pela ele- trosfera, por meio dos subníveis de energia, recebeu o nome configuração eletrônica. A energia de um elétron E e−( ) é dada por: E n e− = +( ) LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 12 8 PV 2D -1 7- 10 em que n é o número quântico principal e , o número quântico secundário. Primeiro exemplo 4s → E e− = (n + ) → E e− = (4 + 0) = 4 3s → E e− = (n + ) → E e− = (3 + 0) = 3 4s > 3s O elétron em 4s encontra-se em estado de maior energia que o elétron em 3s, pois está mais afastado do núcleo. Segundo exemplo 5p → E e− = (n + ) → E e− = (5 + 1) = 6 4f → E e− = (n + ) → E e− = (4 + 3) = 7 4f > 5p O elétron em 4f encontra-se em estado de maior energia que o elétron em 5p, pois está mais afastado do núcleo. Terceiro exemplo 4p → E e− = (n + ) → Ee− = (4 + 1) = 5 5s → E e− = (n + ) → E e− = (5 + 0) = 5 5s > 4p Entre dois elétrons que possuem a mesma soma (n + ), terá maior energia aquele que apresentar maior valor de n, no caso, o 5s. Linus Pauling descobriu que a energia dos subníveis cresce na seguinte ordem: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2 7p6 6d10 5f14 Diagrama de Linus Pauling Na sequência das setas, os subníveis estão na seguinte ordem crescente de energia: 1s 2s 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 6p 7s 5f 6d 7p Assim, para fazer a distribuição eletrônica de um átomo neutro, deve-se conhecer o seu número atômico (Z) e, con- sequentemente, seu número de elétrons e distribuí-los em ordem crescente de energia dos subníveis. Exemplo Bromo (Br): Z = 35, logo apresentará 35 elétrons. Ordem energética (ordem de preenchimento): 35Br: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5 (ordem energética) Ordem geométrica ou ordem de distância (ordem de dis- tanciamento do núcleo): primeiro faz-se a distribuição eletrô- nica em ordem crescente de energia; depois, separam-se os subníveis por camadas de energia. Ordem geométrica 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p5 Ordem em camadas K = 2 L = 8 M = 18 N = 7 Para o átomo de Bromo, o subnível mais energético é o 4p (5 elétrons) e a camada de valência é a N, contendo 7 elétrons. Significado da simbologia adotada para indicar a configu- ração eletrônica Número de elétrons do subnível 1s: 11s1 Subnível: sNível: 1 Quando um elemento apresenta um número atômico muito grande, geralmente sua distribuição eletrônica é sim- plificada (cerne do gás nobre), utilizando-se elementos me- nores, por exemplo: Dados 80Hg e 54Xe 80Hg → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 ou 80Hg → [54Xe] 6s2 4f14 5d10 (ordem energética) ou 80Hg → [54Xe] 4f14 5d10 6s2 (ordem geométrica) D. Distribuição eletrônica nos subníveis de um íon A distribuição eletrônica em íons é semelhante à dos átomos neutros. Convém lembrar que um íon é formado pela perda ou pelo ganho de elétrons por um átomo. Os elétrons são retirados do subnível da camada mais externa (camada de valência), mesmo que não seja o mais energético, e rece- bidos no subnível incompleto de maior energia. D.1. Distribuição eletrônica nos subníveis de um cátion Após a distribuição eletrônica do átomo neutro, retiram- -se os elétrons mais externos do átomo correspondente. Exemplo 26 56 0Fe (26 p+ e 26 e–) → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 26 56 2Fe + (26 p+ e 24 e–) → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 26 56 3Fe + (26 p+ e 23 e–) → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 D.2. Distribuição eletrônica nos subníveis de um ânion Após a distribuição eletrônica do átomo neutro, acrescen- tam-se os elétrons no subnível incompleto de maior energia. Exemplo 35 80 0Br (35 p+ e 35 e–) → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5 35 80Br− (35p+ e 36 e–) → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 E. Anomalia na distribuição eletrônica A distribuição eletrônica de alguns elementos não se- gue corretamente a ordem do diagrama de Linus Pauling. Nesses elementos, ocorre alteração do elétron na camada de valência, a fim de torná-los mais estáveis. Analise algu- mas anomalias importantes. 1. Elementos que possuem distribuição eletrônica do tipo ns2 (n – 1)d4: ocorre promoção de um elétron da camada de valência, ficando ns1 (n – 1)d5. Essa anomalia é válida so- mente para o crômio (Cr) e molibdênio (Mo). Para esses ele- mentos, a distribuição eletrônica correta é: LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 12 9 PV 2D -1 7- 10 1e– ns2 (n – 1)d4 ns1 (n – 1)d5 24Cr → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5 42Mo → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 4d5 2. Elementos que possuem distribuição eletrônica do tipo ns2 (n – 1)d9: ocorre promoção de um elétron da camada de valência, ficando s1 d10, sendo n a camada de valência. 1e– ns2 (n – 1)d9 ns1 (n – 1)d10 47Ag → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 4d10 79Au → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s1 4f14 5d10 8. Propriedades interatômicas As propriedades interatômicas são as características atô- micas equivalentes. Destaca-se a propriedade que se mostra coincidente (com a qual há correspondência). A. Isotopia As propriedades químicas de certos átomos são mesmas, porém as propriedades físicas são diferentes. Assim, átomos de um mesmo elemento químico (mesmo número atômico → Z) que apresentam números de massa diferentes (pois o número de nêutrons é diferente) são considerados isótopos. Exemplos Isótopos do hidrogênio (H): 1 1 1 2 1 0 2 1 H A n Hidrog nio comum ou pr tio H A n Hidrog nio pes = ={ ( ) = ={ ê ó ê aado ou deut rio H A n Hidrog nio erpesado ou tr tio é ê í ( ) = ={ ( )13 32 sup Isótopos do carbono (C): { { { ( ) ( ) ( ) = = − = = − = = − C A 12 n 6 Carbono 12 C A 13 n 7 Carbono 13 C A 14 n 8 Carbono 14 6 12 6 13 6 14 Os isótopos também podem ser denominados átomos iso- protônicos (átomos que possuem o mesmo número de prótons). B. Isobaria Átomos que apresentam os mesmos números de massa (A) e números atômicos diferentes são considerados isóba- ros. São átomos de elementos químicos diferentes, portanto apresentam propriedades químicas diferentes. Exemplo 7 14 6 1414 14N Nitrog nio e C Carbonoê −( ) −( ) C. Isotonia Átomos isótonos são aqueles que apresentam os mes- mos números de nêutrons (n) e diferentes números atômicos. Como os átomos são de elementos químicos diferentes, eles possuem propriedades químicas diferentes. Exemplo 20Ca 40 17C 37 n = A – Z n = A – Z n = 40 – 20 n = 37 – 17 n = 20 n = 20 D. Isoeletrônicos Átomos ou íons isoeletrônicos são espécies químicas que apresentam os mesmos números de elétrons e diferen- tes números atômicos. Essa correspondência pode existi- rentre átomo-íon e íon-íon. Exemplo 20Ca 2+ 17C– Z = e– + carga Z = e– + carga 20 = e– + 2 17 = e– – 1 e– = 20 – 2 e– = 17 + 1 e– = 18 e– = 18 01. UFC-CE O íon cádmio (Cd2+) apresenta elevado grau de toxi- dez. Essa observação é atribuída à sua capacidade de substituir íons Ca2+ nos ossos e dentes e íons Zn2+ em enzimas que contêm enxofre. Assinale a alternativa que representa corretamente as configurações eletrônicas dos íons Cd2+, Zn2+ e Ca2+, respectivamente, Dados: 10Ne; 18Ar; 20Ca; 30Zn; 36Kr; 48Cd a. [Kr] 4d10 – [Ar] 3d10 – [Ne] 3s2 3p6 b. [Kr] 4d8 5s2 – [Ar] 3d10 – [Ar] 4s1 c. [Kr] 4d9 5s1 – [Ar] 3d10 4s1 – [Ar] 4s1 d. [Kr] 4d10 5s2 – [Ar] 3d10 4s2 – [Ar] 4s2 e. [Kr] 4d10 5s2 5p2 – [Ar] 3d10 4s2 4p2 – [Ne] 3d2 4s2 Resolução Cd :1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d Cd : Kr 4d Zn:1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d Zn : Ar 3d Ca :1s 2s 2p 3s 3p 4 s Ca : Ne 3s 3p Kr Ar Ne 48 2 2 6 2 6 2 10 6 2 10 48 2 10 30 2 2 6 2 6 2 10 30 2 10 20 2 2 6 2 6 2 20 2 2 6 � ������� ������� � ���� ���� � �� �� [ ] [ ] [ ] + + + Alternativa correta: A APRENDER SEMPRE 20 LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 13 0 PV 2D -1 7- 10 02. FEI-SP São dadas as seguintes informações relativas aos áto- mos X, Y e Z. I. X é isóbaro de Y e isótono de Z. II. Y tem número atômico 56, número de massa 137 e é isótopo de Z. III. O número de massa de Z é 138. O número atômico de X é a. 53 b. 54 c. 55 d. 56 e. 57 Resolução Isóbaro Isótono Isótopo 137X 137Y56 138Z56 A = n + zx nz = 138 – 56 nz = 82 nz = nx = 82 137 = 82 + zx zx = 55 Alternativa correta: C LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 13 1 PV 2D -1 7- 10 Módulo 1 Modelos atômicos de Dalton e Thomson EXERCÍCIOS PROPOSTOS RO TE IR O DE E ST UD OS Leia com atenção Capítulo 1 – Tópicos 1, 2 e 3 Ex er cí ci os Série branca 01 02 03 04 06 08 11 12 Série amarela 04 05 08 09 12 13 14 15 Série roxa 08 10 13 14 16 17 18 19 Foco Enem 04 08 11 12 13 14 16 17 https://coc.pear.sn/r5aE2cA 01. UFla-MG O elétron foi descoberto por Thomson no fim do século XIX, o que lhe rendeu o prêmio Nobel. Uma característica do modelo atômico proposto por ele é: a. O átomo é indivisível. b. Os elétrons ocupam orbitais com energias bem definidas. c. O átomo sofre decaimento radioativo naturalmente. d. O átomo é maciço e poderia ser associado a um “pu- dim de passas”. 02. PUC-RS (adaptado) O átomo, na visão de Thomson, é constituído de quê? 03. PUC-MG Os estudos realizados por Rutherford mostraram que o átomo deveria ser constituído por um núcleo positivo com elétrons girando ao seu redor. Os elétrons foram inicialmente levados em consideração no modelo atômico proposto pelo seguinte pesquisador a. Niels Böhr. b. J.J. Thomson. c. John Dalton. d. Werner Heisenberg. 04. Unimontes-SP C5-H3 A busca da simplicidade dentro da complexidade da natu- reza levou John Dalton a propor o seu modelo de átomo, tendo como base as razões das massas dos elementos que se com- binaram para formar compostos. A hipótese atômica que contraria o modelo proposto por Dalton é: a. Uma reação química resulta em novos átomos. b. Os átomos de um mesmo elemento são idênticos em massa. c. Átomos diferentes apresentam massas diferentes. d. Um composto resulta da combinação de átomos. e. Átomos são indivisíveis. 05. CFT-MG As investigações realizadas pelos cientistas ao longo da história introduziram a concepção do átomo como uma es- trutura divisível, levando à proposição de diferentes modelos que descrevem a estrutura atômica. O modelo que abordou essa ideia pela primeira vez foi o de a. Böhr b. Dalton. c. Thomson. d. Rutherford. 06. UFMG (adaptado) Em meados do século XIX, Faraday demonstrou um con- flito entre o modelo atômico de Dalton e os valores experi- mentais das densidades do potássio metálico e do óxido de potássio. Nesta questão, aborda-se esse estudo de Faraday e, também, a interpretação dele na atualidade. Suponha que, nestes desenhos, estejam representados os átomos de potássio na rede cristalina do metal puro, K(s), e do óxido de potássio, K2O(s), de acordo com o modelo de Dalton K(s) K2O(s) Assinale com um X a quadrícula apropriada, usando como referência para sua resposta o modelo de Dalton. A rede re- presentada – K(s) ou K2O(s) – que contém o maior número de átomos de potássio por unidade de volume é a do K(s) K2O(s) Justifique sua resposta, explicitando as características relevantes do átomo, segundo o modelo de Dalton. 07. Quais foram os expoentes do atomismo que defenderam que a natureza das coisas consistia de um número infinito de partículas extremamente pequenas, completamente cheias (sem espaço vazio), indivisíveis, indestrutíveis e eternas? 08. UEL-PR C7-H7 A teoria corpuscular da matéria é fundamental dentro do pensamentocientífico; suas origens remontam à Grécia do sé- culo V a.C., quando Leucipo e Demócrito formularam algumas proposições sobre a natureza da matéria, resumidas a seguir: • A matéria é constituída de átomos, pequenas partículas (corpúsculos) indivisíveis, não constituídas de partes. • Os átomos podem variar quanto à forma. • Os átomos estão em movimento desordenado, cons- tante e eterno. Tais proposições tinham por objetivo fornecer elementos para uma explicação lógica do funcionamento do mundo. Por exemplo, de acordo com os filósofos gregos, a água espalha- --se sobre uma superfície plana porque seus átomos seriam esféricos e lisos, rolando uns sobre os outros; os átomos dos corpos sólidos seriam ásperos, ou dotados de pontas e gan- chos que os prenderiam uns aos outros. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 13 2 PV 2D -1 7- 10 Leucipo e Demócrito não fizeram referência à massa das partículas, característica hoje aceita como essencial. No en- tanto, a ideia de ambos de que as partículas estão em cons- tante movimento ainda continua válida. Qual das afirmações, envolvendo o movimento das partículas, é incorreta? a. No estado gasoso as partículas estão em movimento desordenado, relativamente afastadas umas das outras. b. Devido à massa, as partículas em movimento contêm energia cinética. c. No estado líquido, embora ainda em movimento, as partículas estão mais próximas que no estado gasoso. d. A pressão dos gases pode ser explicada pelo choque de suas partículas contra as paredes do recipiente. e. O estado físico sólido é o único no qual as partículas não se movimentam. 09. PUC-MG (adaptado) Em 1803, o químico inglês John Dalton desenvolveu uma teoria sobre a estrutura da matéria retomando a antiga ideia de átomo imaginada pelos filósofos gregos Demócrito e Leu- cipo, por volta de 450 a.C. Assinale a afirmativa que descreve adequadamente a teoria atômica de Dalton. Toda matéria é constituída de átomos, a. os quais são formados por partículas positivas e negativas. b. os quais são formados por um núcleo positivo e por elé- trons que gravitam livremente em torno desse núcleo. c. os quais são formados por um núcleo positivo e por elé- trons que gravitam em diferentes camadas eletrônicas. d. e todos os átomos de um mesmo elemento são idênticos. 10. ITA-SP Em 1803, John Dalton propôs um modelo de teoria atô- mica. Considere que sobre a base conceitual desse modelo sejam feitas as seguintes afirmações: I. O átomo apresenta a configuração de uma esfera rígida. II. Os átomos caracterizam os elementos químicos e so- mente os átomos de um mesmo elemento são idênti- cos em todos os aspectos. III. As transformações químicas consistem de combina- ção, separação e/ou rearranjo de átomos. IV. Substâncias compostas são formadas de átomos de dois ou mais elementos unidos em uma razão fixa. Qual das opções a seguir se refere a todas as afirma- ções corretas? a. I e IV b. II e III c. II e IV d. II, III e IV e. I, II, III e IV 11. UCBA C7-H3 Uma semelhança entre os modelos atômicos de Dalton e de Thomson está no fato de ambos considerarem que o átomo a. é maciço. b. é constituído por prótons, nêutrons e elétrons. c. apresenta elétrons em camadas. d. é semelhante ao Sistema Solar. e. possui núcleo e eletrosfera. 12. Fuvest-SP (adaptado) Thomson determinou, pela primeira vez, a relação entre a massa e a carga do elétron, o que pode ser considerado como a descoberta do elétron. Qual é a contribuição reconhecida ao modelo atômico de Thomson? 13. UFG-GO (adaptado) O esquema a seguir representa, de modo simplificado, o experimento de J. J. Thomson. Um feixe de partículas sai do cátodo, passa através de um orifício no ânodo e sofre a in- fluência das placas metálicas A e B. Cátodo A B Ânodo De acordo com esse esquema, qual é a condição para que o feixe se aproxime da placa A? 14. Cefet-PR C7-H3 Trata-se de um modelo no qual os átomos de um mesmo elemento químico possuem propriedades iguais. A união des- ses átomos na formação de compostos ocorre em proporções numéricas fixas e a reação química deles envolve apenas combinação, separação e rearranjo. Essa descrição refere-se ao modelo atômico de a. Böhr. b. Dalton. c. Thomson. d. Rutherford. 15. O cientista inglês J. Dalton, no século XIX, propôs uma teoria sobre a constituição da matéria, que ficou conhecida como teoria atômica de Dalton. De acordo com essa teoria, pode-se afirmar que a. os átomos de um mesmo elemento químico diferem apenas quanto ao número de nêutrons. b. as substâncias compostas são formadas por átomos e por um mesmo elemento químico que se combinam sempre em uma proporção constante. c. os átomos são esferas rígidas indivisíveis. d. os elementos químicos são formados por diferentes átomos isótopos. e. as variedades alotrópicas são substâncias compos- tas puras que possuem propriedades químicas e fí- sicas distintas. 16. Por meio de sua teoria, como John Dalton explicou a com- binação atômica? 17. Qual filósofo grego propôs uma espécie de átomo do qual seria feita a alma humana? LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 13 3 PV 2D -1 7- 10 18. UFRR O átomo é a menor partícula que ainda caracteriza um elemento químico. Na Grécia Antiga, Demócrito (cerca de 460 a.C.-370 a.C.) propôs que tudo o que existe na natureza é composto por elementos indivisíveis chamados átomos (do grego, a, "negação" e tomo, "divisível", átomo = "indivi- sível". John Dalton, em 1803, criou um modelo que retoma- va o antigo conceito dos gregos, segundo o qual era consi- derado a menor porção em que se poderia dividir a matéria. Esse modelo perdurou até fins do século XIX. Com relação à teoria atômica, é correto afirmar: a. O modelo atômico de Thomson era conhecido como “pudim de passas”, já que propunha que cargas po- sitivas estavam mergulhadas numa enorme massa carregada negativamente. b. Na teoria atômica de Dalton, todos os átomos de um mesmo elemento químico são idênticos em massa e propriedades, mas os átomos de elementos químicos diferentes são diferentes em massa e propriedades. c. Dalton previa que os átomos podiam se transformar uns nos outros pelo processo de transmutação atômica. d. Thomson propôs que as partículas positivas circula- vam em torno de um núcleo, algo semelhante ao Sis- tema Solar, onde os planetas giram em torno do Sol. e. Conforme Thomson, o núcleo atômico é responsável pelo volume do átomo. 19. FFFCMPA-RS De acordo com a teoria atômica de Dalton (1766-1844), assinale a alternativa correta. a. O átomo possui partículas de carga negativa que estão em órbita de um núcleo de carga positiva. b. No núcleo atômico, existem partículas de carga nula, denominadas nêutrons. c. Átomos de elementos diferentes possuíam diferentes massas e propriedades. d. O átomo era uma esfera sólida que possuía partículas de carga negativa em sua superfície, semelhante a um “pudim de passas”. e. Dois elétrons de mesmo spin não podem ser encon- trados dentro de um mesmo orbital. 20. PUC-RS (adaptado) A aceitação histórica da ideia de que a matéria é composta de átomos foi lenta e gradual. Na Grécia Antiga, Leucipo e Demó- crito são lembrados por terem introduzido o conceito de átomo, mas suas propostas foram rejeitadas por outros filósofos e caí- ram no esquecimento. No final do século XVIII e início do século XIX, quando as ideias de Lavoisier ganharam aceitação genera- lizada, surgiu a primeira teoria atômica moderna, proposta por a. Leucipo. b. Demócrito. c. Aristóteles. d. J. J. Thomson. e. J. Dalton. Veja o gabarito desses exercícios propostos na página 151. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 13 4 PV 2D-1 7- 10 Módulo 2 Modelo atômico de Rutherford EXERCÍCIOS PROPOSTOS RO TE IR O DE E ST UD OS Leia com atenção Capítulo 1 – Tópico 4 Ex er cí ci os Série branca 21 22 23 24 26 28 30 31 Série amarela 23 24 25 27 28 32 34 35 Série roxa 29 31 33 34 36 37 38 40 Foco Enem 24 28 29 31 34 35 37 38 https://coc.pear.sn/xF7AbOK 21. Na experiência de espalhamento das partículas α, o que mais impressionou Rutherford foi o fato de algumas dessas partículas não atravessarem a lâmina de ouro. Explique por que esse fato ocorreu e qual a razão do “espanto” de Rutherford. 22. Rutherford, ao fazer incidir partículas radioativas em lâmina metálica de ouro, observou que a maioria das partí- culas atravessavam a lâmina, algumas desviavam e poucas refletiam. Descreva, de maneira sucinta, as conclusões de Rutherford sobre o átomo. 23. Cefet-MG O filme Homem de Ferro 2 retrata a jornada de Tony Stark para substituir o metal paládio, que faz parte do reator de seu peito, por um metal atóxico. Após interpretar informações dei- xadas por seu pai, Tony projeta um holograma do potencial substituto, cuja imagem se assemelha à figura a seguir. Essa imagem é uma representação do modelo de a. Rutherford. b. Thomson. c. Dalton. d. Böhr. 24. UFT-TO C7-H3 De posse do conhecimento das teorias atômicas, de- senvolvidas por Dalton, Thomson e Rutherford, marque a alternativa incorreta. a. De acordo com Dalton, os átomos são as menores par- tículas de um elemento e são os componentes bási- cos da matéria. b. Segundo Dalton, ao participarem de reações químicas, os átomos se combinam para formar novas substâncias. c. Thomson, ao descobrir os elétrons, propôs que estas partículas negativas estariam dispersas no átomo po- sitivo, como “passas em um pudim”. d. Rutherford descobriu que os átomos continham par- tículas positivas, o que derrubou a teoria de Thomson sobre a estrutura atômica. e. Rutherford propôs uma estrutura planetária para o átomo, com a carga positiva no núcleo e as cargas ne- gativas orbitando ao seu redor. 25. OBQ O átomo é algo tão minúsculo que até hoje, com toda a tecnologia existente, nenhum ser humano conseguiu ver como realmente é um átomo. Por isso essa pequena es- trutura é tão misteriosa e, para entendê-la melhor, alguns pesquisadores desenvolveram modelos atômicos. Sobre os modelos atômicos e seus autores, assinale a alterna- tiva correta. a. Com a descoberta da radioatividade, Demócrito e Leu- cipo formularam o modelo que ficou conhecido como “pudim de passas”. b. Thomson foi o primeiro a admitir a existência dos nêu- trons como partículas subatômicas. c. Rutherford, com o seu experimento, provou a existên- cia de muito espaço vazio nos átomos. d. Böhr não soube explicar por que os elétrons não se chocavam com o núcleo, já que estes apresentam car- gas opostas. 26. UECE Atente para as seguintes afirmações a respeito das con- clusões a que chegou Rutherford durante a experiência sobre a estrutura da matéria. I. O átomo é constituído por duas regiões distintas: o nú- cleo e a eletrosfera. II. O núcleo atômico é extremamente pequeno em rela- ção ao tamanho do átomo. III. O átomo tem uma região em que existe muito es- paço vazio. IV. As partículas negativas do átomo podem ter quaisquer valores de energia. V. A eletrosfera é a região que concentra praticamente toda a massa elétrica do átomo. No que diz respeito à estrutura da matéria, corresponde às conclusões de Rutherford o que se afirma em a. I, II, III, IV e V. b. I, II e III, apenas. c. III, IV e V, apenas. d. I, II e V, apenas. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 13 5 PV 2D -1 7- 10 27. Unifor-CE O modelo do átomo nuclear foi resultado de uma das in- terpretações dos experimentos de a. Rutherford. b. Faraday. c. Chadwick. d. Thomson. e. Lavoisier. 28. UFMG Na experiência de espalhamento de partículas alfa, conheci- da como “experiência de Rutherford”, um feixe de partículas alfa foi dirigido contra uma lâmina finíssima de ouro, e os experimen- tadores (Geiger e Marsden) observaram que um grande número dessas partículas atravessava a lâmina sem sofrer desvios, mas um pequeno número sofria desvios muito acentuados. Esse resul- tado levou Rutherford a modificar o modelo atômico de Thomson, propondo a existência de um núcleo de carga positiva, de tama- nho reduzido e com, praticamente, toda a massa do átomo. Assinale a alternativa que apresenta o resultado que era pre- visto para o experimento, de acordo com o modelo de Thomson. a. A maioria da partículas atravessaria a lâmina de ouro sem sofrer desvios e um pequeno número sofreria desvios muito pequenos. b. A maioria das partículas sofreria grandes desvios ao atravessar a lâmina. c. A totalidade das partículas atravessaria a lâmina de ouro sem sofrer nenhum desvio. d. A totalidade das partículas ricochetearia ao se chocar contra a lâmina de ouro, sem conseguir atravessá-la. 29. UCB-DF C7-H23 Rutherford, ao fazer incidir partículas radioativas em lâ- mina metálica de ouro, observou que a maioria das partículas atravessava a lâmina, algumas desviavam e poucas refle- tiam. Assinale, dentre as afirmações a seguir, aquela que não reflete as conclusões de Rutherford sobre o átomo. a. Os átomos são esferas maciças e indestrutíveis. b. No átomo há grandes espaços vazios. c. No centro do átomo existe um núcleo pequeno e denso. d. O núcleo do átomo tem carga positiva. e. Os elétrons giram ao redor do núcleo para equilibrar a carga positiva. 30. Relacione os resultados do experimento com a lâmina de ouro às conclusões tiradas por Rutherford. I. Poucas partículas α não atravessavam a lâmina e voltavam. II. A maior parte das partículas α atravessava a lâmina de ouro sem sofrer desvios. III. Algumas partículas α sofriam desvios de trajetória ao atravessar a lâmina. ( ) O átomo possui um enorme espaço vazio (eletrosfe- ra), maior que o núcleo, onde os elétrons devem es- tar localizados. ( ) O núcleo do átomo é positivo, pois provoca uma re- pulsão nas partículas α (positivas). ( ) Existe no átomo uma pequena região onde está con- centrada sua massa (o núcleo). 31. Uneb-BA C7-H3 Um estudante fez as seguintes afirmações sobre o mode- lo atômico de Rutherford. I. Os elétrons movem-se em órbitas circulares ao redor do núcleo, com energia definida. II. As cargas positivas ocupam um pequeno volume do átomo, constituindo o seu núcleo, que é responsável pela maior parte da massa do átomo. III. As cargas negativas têm seu comportamento no áto- mo descrito por quatro números quânticos. Com respeito a estas afirmações, pode-se dizer que a. I, II e III são verdadeiras. b. apenas I e II são verdadeiras. c. apenas II e lII são verdadeiras. d. apenas I é verdadeira. e. apenas II é verdadeira. 32. UEG-GO Em 1911, Rutherford e colaboradores realizaram o expe- rimento mostrado na figura a seguir. Placa circular recoberta internamente com material �uorescente Feixe de partículas α Lâmina delgada de ouro 3 2 1 I. A maioria das partículas α, sem sofrer algum desvio, atravessaram livremente a lâmina, pro- duzindo cintilações na chapa fluorescente. II. Ocasionalmente, porém, algumas partículas α eram desviadas de sua trajetória, ao atraves- sarem a lâmina, produzindo cintilações em pontos afastados da região de incidência da grande maioria das demais partículas α. III. Muito raramente, algumas partículas α eram refletidas ao incidir sobre a lâmina de ouro. CARVALHO, Geraldo Camargo de. Química moderna. São Paulo: Scipione, 1997, p. 15. Adaptado. Sabendo que as partículas α são carregadas positiva- mente e de acordo com o contexto e as informações apresen- tadas na figura, a. comente como as observações colhidas no experi- mento contribuíram para Rutherford propor o seu mo- delo atômico; b. comente a falha do modelo de Rutherford, segundo a física clássica, e comoBöhr aprimorou esse modelo. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 13 6 PV 2D -1 7- 10 33. UFU-MG Em 1909, Rutherford e colaboradores reportaram, como resultados de experimentos em que o fluxo de partículas α foi direcionado para uma folha de ouro metálico muito fina, o fato de a grande maioria das partículas α passarem pela folha sem mudança de direção e uma pequena quantidade sofrer desvios muito grandes. Responda às questões a seguir. a. O que é uma partícula α? b. Por que a maioria das partículas α passou direto pela folha metálica? c. Por que uma pequena quantidade de partículas α so- freu desvios muito grandes? 34. UEPB C7-H3 A Organização das Nações Unidas (ONU) instituiu 2011 como o Ano Internacional da Química, para conscientizar o público sobre as contribuições dessa ciência ao bem- -estar da humanidade, coincidindo com o centenário do recebimento do Prêmio Nobel de Química por Marie Curie. O prêmio recebido pela pesquisadora polonesa teve como finalidade homenageá-la pela descoberta dos elementos químicos polônio (Po) e rádio (Ra). Na verdade, este foi o segundo prêmio Nobel recebido, sendo o primeiro em Físi- ca, em 1903, pelas descobertas no campo da radioativida- de. Marie Curie, assim, tornou-se a primeira pessoa a rece- ber dois prêmios Nobel. Como outra homenagem, desta vez post mortem, os restos mortais de Marie Curie foram trans- ladados em 1995 para o Panteão de Paris, local onde estão as maiores personalidades da França, em todos os tempos. Além disso, o elemento de número atômico 96 recebeu o nome Cúrio (Cm) em homenagem ao casal Curie, Marie e seu marido Pierre. O modelo atômico de Thomson sugere que o átomo (do grego, “indivisível”) é uma esfera de carga elétrica positiva, não maciça, incrustada de elétrons, de tal sorte que a carga elétrica líquida é nula, apontando o átomo não mais como a menor partícula de matéria. Para corroborar as ideias de Thomson, um aluno seu, Ernest Rutherford, propôs um expe- rimento que conseguiria provar a veracidade das conclusões de seu orientador. A atividade baseava-se em passar a radia- ção proveniente de polônio radioativo por um conjunto de lâ- minas de chumbo com um orifício central e atingir uma lâmi- na de ouro extremamente fina, anterior a um anteparo móvel recoberto com sulfeto de zinco. Entretanto, seus resultados não foram os esperados por Rutherford. Qual das alternativas a seguir apresenta uma observação que não pode ser con- cluída com base nos resultados do experimento? a. O átomo contém imensos espaços vazios. b. A maioria das partículas alfa, provenientes da amostra de polônio, atravessou a placa de ouro sem sofrer des- vio considerável em sua trajetória. c. O núcleo do átomo tem carga positiva. d. No centro do átomo, existe um núcleo muito pequeno e denso. e. O átomo é composto de um núcleo e de elétrons em seu redor, que giram em órbitas elípticas. 35. UFPR Considere as seguintes afirmativas sobre o modelo atô- mico de Rutherford: 1. O modelo atômico de Rutherford é também conhecido como modelo planetário do átomo. 2. No modelo atômico, considera-se que elétrons de car- gas negativas circundam órbitas ao redor de um nú- cleo de carga positiva. 3. Segundo Rutherford, a eletrosfera, local onde se en- contram os elétrons, possui um diâmetro menor que o núcleo atômico. 4. Na proposição do seu modelo atômico, Rutherford se baseou num experimento em que uma lamínula de ouro foi bombardeada por partículas alfa. Assinale a alternativa correta. a. Somente a afirmativa 1 é verdadeira. b. Somente as afirmativas 3 e 4 são verdadeiras. c. Somente as afirmativas 1, 2 e 3 são verdadeiras. d. Somente as afirmativas 1, 2 e 4 são verdadeiras. a. As afirmativas 1, 2, 3 e 4 são verdadeiras. 36. UFMG Em 1909, Geiger e Marsden realizaram, no laboratório do professor Ernest Rutherford, uma série de experiências que envolveram a interação de partículas alfa com a maté- ria. Esse trabalho às vezes é referido como “experiência de Rutherford”. O desenho a seguir esquematiza as experiên- cias realizadas por Geiger e Marsden. Po Pb Au ZnSPb Partículas alfa a. Explique o que são partículas alfa. b. Descreva os resultados que deveriam ser observados nessa experiência se houvesse uma distribuição ho- mogênea das cargas positivas e negativas no átomo. c. Descreva os resultados efetivamente observados por Geiger e Marsden. d. Descreva a interpretação dada por Rutherford para os resultados dessa experiência. 37. UFRGS-RS Uma importante contribuição do modelo atômico de Rutherford foi considerar o átomo constituído de a. elétrons mergulhados numa massa homogênea de carga positiva. b. um núcleo muito pequeno de carga positiva cercado por elétrons em órbitas circulares. c. um núcleo de massa insignificante em relação à mas- sa do elétron. d. uma estrutura altamente compactada de prótons e elétrons. e. nuvens eletrônicas distribuídas ao redor de um nú- cleo positivo. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 13 7 PV 2D -1 7- 10 38. UFMG Observações experimentais podem contribuir para a formulação ou adoção de um modelo teórico, se este as prevê ou as explica. Em contrapartida, observações ex- perimentais imprevistas ou inexplicáveis por um modelo teórico podem contribuir para sua rejeição. Em todas as alternativas, a associação observação – modelo atômico está correta, exceto em Observação experimental Implicação em termos de modelo atômico a. Conservação da massa em reações químicas Adoção do modelo de Dalton b. Proporções entre massas de reagentes e produtos Adoção do modelo de Dalton c. Espectros atômicos descontínuos Adoção do modelo de Rutherford d. Trajetórias de partículas alfa que colidem com uma lâmina metálica Adoção do modelo de Rutherford e. Emissão de elétrons em tubos de raios catódicos Rejeição do modelo de Dalton 39. UERJ Em 1911, o cientista Ernest Rutherford realizou um expe- rimento que consistiu em bombardear uma finíssima lâmina de ouro com partículas α, emitidas por um elemento radioati- vo, e observou que • a grande maioria das partículas α atravessava a lâ- mina de ouro sem sofrer desvios ou sofrendo desvios muito pequenos; • uma em cada dez mil partículas α era desviada para um ângulo maior do que 90°. Com base nas observações, Rutherford pôde chegar à se- guinte conclusão quanto à estrutura do átomo. a. O átomo é maciço e eletricamente neutro. b. A carga elétrica do elétron é negativa e puntiforme. c. O ouro é radioativo e um bom condutor de corrente elétrica. d. O núcleo do átomo é pequeno e contém a maior parte da massa. 40. Urcamp-RS Considerando a experiência de Rutherford, assinale a al- ternativa falsa. a. A experiência constitui em bombardear películas me- tálicas delgadas com partículas alfa. b. Algumas partículas alfa foram desviadas do seu trajeto devido à repulsão exercida pelo núcleo positivo do metal. c. Observando o espectro de difração das partículas alfa, Rutherford concluiu que o átomo tem densida- de uniforme. d. Essa experiência permitiu descobrir o núcleo atômico e seu tamanho relativo. e. Rutherford sabia antecipadamente que as partículas alfa eram carregadas positivamente. Veja o gabarito desses exercícios propostos na página 151. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 13 8 PV 2D -1 7- 10 Módulo 3 Modelo atômico de Böhr EXERCÍCIOS PROPOSTOS RO TE IR O DE E ST UD OS Leia com atenção Capítulo 1 – Tópico 5 Ex er cí ci os Série branca 41 42 44 45 46 48 49 50 Série amarela 43 44 45 47 48 51 52 54 Série roxa 47 51 54 55 56 58 59 60 Foco Enem 42 44 46 47 48 50 51 54 https://coc.pear.sn/BvtNnkh 41. IFN-MGA espectrofotometria de absorção atômica é o método de análise usado para determinação qualitativa e quantitativa da presença de metais numa certa amostra. Esse método é baseado no princípio da absorção de radiação ultravioleta por parte dos elétrons dos metais. Os elétrons, ao sofrerem um salto quântico depois de devidamente excitados por uma fon- te de energia, devolvem essa energia recebida para o meio, retornando para sua camada de origem. O modelo atômico que explica o princípio da espectrofo- tometria de absorção atômica é o modelo de a. Rutherford. b. Dalton. c. Thomson. d. Böhr. 42. UFPB A lâmpada de vapor de sódio, utilizada na iluminação pública, emite luz amarela. Esse fenômeno ocorre, porque o átomo emite energia quando o elétron a. passa de um nível de energia mais externo para um mais interno. b. passa de um nível mais interno para um mais externo. c. colide com o núcleo. d. é removido do átomo para formar um cátion. e. permanece em movimento em um mesmo nível de energia. 43. Fumec-MG O colorido dos fogos de artifício resulta da absorção ou da emissão de energia pelos elétrons. Ao absorverem energia, os elétrons saltam de uma órbita de energia mais baixa para outra mais elevada. Ao retornarem a órbitas de menor ener- gia, emitem radiação eletromagnética, ou seja, de determina- da frequência. A cor (frequência) da luz emitida depende dos átomos cujos elétrons são excitados. É correto afirmar que esse fenômeno pode ser explicado, satisfatoriamente, pelo modelo atômico de a. Böhr. b. Dalton. c. Rutherford. d. Thomson. 44. UFPR C7-H3 Segundo o modelo atômico de Niels Böhr, proposto em 1913, é correto afirmar: a. No átomo, somente é permitido ao elétron estar em certos estados estacionários e cada um desses esta- dos possui uma energia fixa e definida. b. Quando um elétron passa de um estado estacionário de baixa energia para um de alta energia, há a emissão de radiação (energia). c. O elétron pode assumir qualquer estado estacionário permitido sem absorver ou emitir radiação. d. No átomo, a separação energética entre dois estados estacionários consecutivos é sempre a mesma. e. No átomo, o elétron pode assumir qualquer valor de energia. 45. UEPG-PR (adaptado) Com relação às teorias atômicas, assinale o que for correto. 01. Thomson propôs que o átomo seria uma esfera de carga elétrica positiva incrustada de cargas negati- vas(elétrons). 02. Dalton propôs que os átomos são esferas rígidas indi- visíveis, que não podem ser criados nem destruídos. 04. Rutherford propôs um modelo de átomo conhecido como sistema planetário, onde os elétrons se man- têm em movimento, numa grande região denomina- da eletrosfera, ao redor do núcleo. 08. Böhr propôs entre seus postulados que os elétrons movem-se ao redor do núcleo atômico central em ór- bitas específicas, com energias definidas. 16. O salto de elétrons de um nível energético para outro também está entre os postulados de Böhr. Dê a soma dos números dos itens corretos. 46. PUC-RS Em 2013, comemorou-se o centenário da publicação de um trabalho que marcou época no desenvolvimento da teoria atômica. Intitulado Sobre a constituição de átomos e moléculas, o trabalho oferece uma descrição da estrutura atômica na qual os elétrons descrevem órbitas bem defi- nidas e podem saltar de uma órbita a outra mediante a ab- sorção ou emissão de radiação. , o autor desse trabalho, elaborou seu modelo atômico tomando as ideias de Rutherford como ponto de partida. Segundo Rutherford, o átomo contém um núcleo positivo muito pequeno, ao redor do qual se movem os elétrons. Assim surgiu a famosa ima- gem do átomo como , a qual substituiu a noção de de que o átomo seria seme- lhante a . LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 13 9 PV 2D -1 7- 10 As expressões que completam corretamente o texto são, respectivamente: a. Böhr / um Sistema Solar em miniatura / Thomson / um pudim de passas. b. Böhr / um pudim de passas / Dalton / uma bola de bilhar. c. Thomson / um Sistema Solar em miniatura / Dalton / um pudim de passas. d. Thomson / um pudim de passas / Demócrito / uma bola de bilhar. e. De Broglie / um Sistema Solar em miniatura / Thomson / uma bola de bilhar. 47. PUC-PR Com o passar do tempo, os modelos atômicos sofreram várias mudanças, pois novas ideias surgiam sobre o átomo. Considerando os modelos atômicos existentes, assinale a al- ternativa correta. a. Para Dalton, átomos iguais possuem massas iguais e átomos diferentes possuem massas diferentes, teoria aceita nos dias atuais. b. No modelo de Rutherford, temos no átomo duas re- giões bem definidas: núcleo e eletrosfera, a qual é dividida em níveis e subníveis. c. O modelo atômico de Thomson chamava-se “modelo do pudim de passas”, no qual os prótons seriam as passas e os elétrons, o pudim. d. Para Sommerfeld, se um elétron está na camada L, este possui uma órbita circular e três órbitas elípticas. e. Para Böhr, quando um elétron recebe energia, este passa para uma camada mais afastada do núcleo; cessada a energia recebida, o elétron retorna a sua camada inicial, emitindo essa energia na forma de onda eletromagnética. 48. VUNESP C7-H22 A luz branca é composta por ondas eletromagnéticas de todas as frequências do espectro visível. O espectro de radia- ção emitido por um elemento, quando submetido a um arco elétrico ou a altas temperaturas, é descontínuo e apresenta uma de suas linhas com maior intensidade, o que fornece “uma impressão digital” desse elemento. Quando essas li- nhas estão situadas na região da radiação visível, é possível identificar diferentes elementos químicos por meio dos cha- mados testes de chama. A tabela apresenta as cores características emitidas por alguns elementos no teste de chama: Elemento Cor Sódio Amarelo-dourado Potássio Violeta Cálcio Vermelho-tijolo Cobre Verde Em 1913, Niels Böhr (1885-1962) propôs um modelo que fornecia uma explicação para a origem dos espectros atômicos. Nesse modelo, Böhr introduziu uma série de pos- tulados, dentre os quais a energia do elétron só pode assumir certos valores discretos, ocupando níveis de energia permiti- dos ao redor do núcleo atômico. Considerando o modelo de Böhr, os diferentes espectros atômicos podem ser explicados em função a. do recebimento de elétrons por diferentes elementos. b. da perda de elétrons por diferentes elementos. c. das diferentes transições eletrônicas, que variam de elemento para elemento. d. da promoção de diferentes elétrons para níveis mais energéticos. e. da instabilidade nuclear de diferentes elementos. 49. UEPG-PR A luz emitida por lâmpadas de sódio e de mercúrio resulta de átomos que foram excitados. A respeito deste assunto e com base no modelo atômico de Böhr, assinale o que for correto. 01. A emissão de luz é devida à passagem dos elétrons de um determinado nível de energia n para um nível n menos elevado. 02. A coloração da luz emitida depende da diferença de energia entre os níveis eletrônicos. 04. A luz emitida é devida à gravitação dos elétrons do átomo ao redor do núcleo, até eles perderem energia. 08. Os elétrons são promovidos de um nível de energia para outro com n mais elevado e, quando eles retornam ao estado fundamental, emitem energia luminosa. Dê a soma dos números dos itens corretos. 50. PUC-RS Quando se salpica um pouco de cloreto de sódio ou bórax diretamente nas chamas de uma lareira, obtêm-se chamas coloridas. Isso acontece porque, nos átomos dessas subs- tâncias, os elétrons excitados a. absorvem energia sob forma de luz, neutralizando a carga nuclear e ficando eletricamente neutros. b. retornam a níveis energéticos inferiores, devolvendo a energia absorvida sob forma de luz. c. recebem um quantum de energia e distribuem-se ao redor do núcleo em órbitas mais internas. d. emitem energia sob formade luz e são promovidos para órbitas mais externas. e. saltam para níveis energéticos superiores, superando a carga nuclear e originando um íon. 51. UFAL C7-H3 De acordo com o modelo atômico de Böhr, elétrons giram ao redor do núcleo em órbitas específicas, tais como os planetas giram em órbitas específicas ao redor do Sol. Diferentemente dos planetas, os elétrons saltam de uma órbita específica para outra, ganhando ou perdendo energia. Qual das afirmações a seguir está em discordância com o modelo proposto por Böhr? a. Ao saltar de uma órbita mais próxima do núcleo para outra mais afastada, o elétron absorve energia. b. Ao saltar de uma órbita mais afastada do núcleo para outra mais próxima, o elétron emite energia. c. Dentro de uma mesma órbita, o elétron se movimenta sem ganho ou perda de energia. d. O processo no qual o elétron absorve energia sufi- ciente para escapar completamente do átomo é cha- mado ionização. e. O modelo proposto é aplicado com êxito somente ao átomo de hidrogênio. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 14 0 PV 2D -1 7- 10 52. UPE Um laboratório brasileiro desenvolveu uma téc- nica destinada à identificação da origem de “balas perdidas”, comuns nos confrontos entre policiais e bandidos. Trata-se de uma munição especial, fabri- cada com a adição de corantes fluorescentes, visíveis apenas sob luz ultravioleta. Ao disparar a arma carre- gada com essa munição, são liberados os pigmentos no atirador, no alvo e em tudo o que atravessar, per- mitindo rastrear a trajetória do tiro. MOUTINHO, Sofia. À caça de evidências. Ciência Hoje, maio, 24-31, 2011. Adaptado. Qual dos modelos atômicos a seguir oferece melhores fundamentos para a escolha de um equipamento a ser utiliza- do na busca por evidências dos vestígios desse tipo de bala? a. Modelo de Dalton b. Modelo de Thomson c. Modelo de Rutherford-Böhr d. Modelo de Dalton-Thomson e. Modelo de Rutherford-Thomson 53. UFPI O sulfeto de zinco (ZnS) tem a propriedade denominada de fosforescência, capaz de emitir um brilho amarelo-esver- deado depois de exposto à luz. Analise as afirmativas a seguir, todas relativas ao ZnS, e marque a opção correta. a. Salto de núcleos provoca fosforescência. b. Salto de nêutrons provoca fosforescência. c. Salto de elétrons provoca fosforescência. d. Elétrons que absorvem fótons aproximam-se do núcleo. e. Ao apagar a luz, os elétrons adquirem maior conteú- do energético. 54. UFRGS-RS C7-H3 Em fogos de artifício, as diferentes colorações são obti- das quando se adicionam sais de diferentes metais às mis- turas explosivas. Assim, para que se obtenha a cor azul, é utilizado o co- bre, enquanto, para a cor vermelha, utiliza-se o estrôncio. A emissão de luz com cor característica para cada elemento deve-se, segundo Böhr, a. aos elétrons desses íons metálicos, que absorvem energia e saltam para níveis mais externos e, ao retor- narem para os níveis internos, emitem radiações com coloração característica. b. às propriedades radioativas desses átomos metálicos. c. aos átomos desses metais que são capazes de decom- por a luz natural em um espectro contínuo de luz visível. d. à baixa eletronegatividade dos átomos metálicos. e. aos elevados valores de energia de ionização dos áto- mos metálicos. 55. Udesc Os fundamentos da estrutura da matéria e da atomística baseados em resultados experimentais tiveram sua origem com John Dalton, no início do século XIX. Desde então, no transcor- rer de aproximadamente 100 anos, outros cientistas, tais como J. J. Thomson, E. Rutherford e N. Böhr, deram contribuições mar- cantes de como possivelmente o átomo estaria estruturado. Com base nas ideias propostas por esses cientistas, marque (V) para verdadeira e (F) para falsa. ( ) Rutherford foi o primeiro cientista a propor a ideia de que os átomos eram, na verdade, grandes espaços vazios constituídos por um centro pequeno, positivo e denso com elétrons girando ao seu redor. ( ) Thomson utilizou uma analogia inusitada ao compa- rar um átomo com um “pudim de passas”, em que es- tas seriam prótons incrustados em uma massa uni- forme de elétrons dando origem à atual eletrosfera. ( ) Dalton comparou os átomos a esferas maciças, per- feitas e indivisíveis, tais como “bolas de bilhar”. A partir deste estudo surgiu o termo “átomo” que signi- fica “sem partes” ou “indivisível”. ( ) O modelo atômico de Böhr foi o primeiro a envolver conceitos de mecânica quântica, em que a eletrosfe- ra possuía apenas algumas regiões acessíveis deno- minadas níveis de energia, sendo ao elétron proibido a movimentação entre estas regiões. ( ) Rutherford utilizou em seu famoso experimento uma fonte radioativa que emitia descargas elétricas em uma fina folha de ouro, além de um anteparo para detectar a direção tomada pelos elétrons. Assinale a alternativa correta, de cima para baixo. a. F – V – V – V – F b. V – V – F – V – F c. F – V – V – F – V d. V – F – F – F – F e. V – F – F – F – V 56. UFABC-SP Os fogos de artifício propiciam espetáculos em diferentes eventos. Para que esses dispositivos funcionem, precisam ter em sua composição uma fonte de oxigênio como o clorato de potássio (KCO3), combustíveis como o enxofre (S8) e o carbo- no (C), além de agentes de cor como o SrC2 (cor vermelha), o CuC2 (cor verde esmeralda) e outros. Podem conter também metais pirofóricos como Mg, que, durante a combustão, emite intensa luz branca como a do flash de máquinas fotográficas. a. Escreva as equações químicas, balanceadas, que representam • a decomposição do clorato de potássio, produzindo cloreto de potássio e oxigênio diatômico; • a combustão do enxofre; • a combustão do magnésio. b. Considerando o modelo atômico de Rutherford-Böhr, como se explica a emissão de luz colorida pela deto- nação de fogos de artifício? 57. Unicamp-SP Fogos de artifício foram utilizados na abertura e no encer- ramento da Olimpíada de Beijing. Um dos principais efeitos visuais desses fogos é a cor emitida. Frequentemente, a subs- tância responsável pela coloração é um sólido iônico contendo um íon de metal alcalino ou alcalino terroso. O sal, a partir da explosão, recebe energia e sofre várias transformações. Ini- cialmente o sal passa para o estado gasoso, com a posterior separação dos íons. Depois, esses íons no estado gasoso se transformam em espécies neutras, sendo as espécies neutras provenientes dos cátions as responsáveis pelo efeito visual. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 14 1 PV 2D -1 7- 10 a. Equacione a sequência de transformações que o clo- reto de bário sofreria em fogos de artifício, conforme descrito em destaque no texto. b. Observaram-se várias cores na queima de fogos na abertura dos Jogos Olímpicos, entre elas a alaranjada (mistura de amarelo e vermelho). Suponha que al- guém explicasse que essa cor foi obtida pelo uso do composto iônico Na2Sr. De acordo com o conhecimen- to químico e as informações dadas, essa explicação seria correta ou não? Justifique. Dados Elemento / Cor da emissão Sódio ............. Amarelo Estrôncio ..... Vermelho 58. UFU-MG Dalton, Thomson, Rutherford e Böhr são cientistas que contribuíram, significativamente, para o desenvolvimento da teoria atômica. Em relação à estrutura atômica, assinale com (V) a(s) al- ternativa(s) verdadeira(s) e com (F) a(s) falsa(s). ( ) Dalton postulou, baseado em evidências experimen- tais, que o átomo era uma “bolinha” extremamente pequena, maciça e indivisível. ( ) Os resultados dos experimentos de descargas elétricas e gases rarefeitos permitiram a Thomson propor um mo- delo atômico constituído de cargas negativas e positivas. ( ) Experimentos de bombardeamento de uma placa de ouro com partículas α levaram Rutherford a propor um modeloatômico em que o átomo era constituído de um núcleo e uma eletrosfera de iguais tamanhos. ( ) A interpretação dos estudos com espectros do hidro- gênio levou Böhr a propor que o átomo possuía órbi- tas definidas por determinadas energias. ( ) No modelo atômico de Böhr, os diversos estados energéticos para os elétrons foram chamados cama- das ou níveis de energia. 59. UFV-MG O sal de cozinha (NaC) emite luz de coloração amarela quando colocado numa chama. Com base na teoria atômica, é correto afirmar que a. os elétrons do cátion Na+, ao receberem energia da chama, saltam de uma camada mais externa para uma mais interna, emitindo uma luz amarela. b. a luz amarela emitida nada tem a ver com o sal de co- zinha, pois ele não é amarelo. c. a emissão da luz amarela se deve a átomos de oxigênio. d. os elétrons do cátion Na+, ao receberem energia da chama, saltam de uma camada mais interna para uma mais externa e, ao perderem a energia ganha, emitem- -na sob a forma de luz amarela. e. qualquer outro sal também produziria a mesma coloração. 60. UESPI Analise a descrição dos modelos atômicos apresentada a seguir. 1. Modelo atômico de Dalton: Dalton descrevia a maté- ria a partir de algumas hipóteses: tudo que existe na natureza é composto de diminutas partículas deno- minadas átomos; os átomos são indivisíveis e indes- trutíveis e existe um número pequeno de elementos químicos diferentes na natureza. 2. Modelo de Thomson: o átomo era uma esfera de eletri- cidade positiva, onde estavam submersas partículas negativas denominadas elétrons. Foi Thomson que lançou a ideia de que o átomo era um sistema descon- tínuo, portanto divisível. 3. Modelo atômico de Rutherford: o átomo ocuparia um vo- lume esférico e tinha um núcleo, o qual possuía a maior parte da massa do átomo, bem como teria uma carga positiva. A região externa ao núcleo estaria ocupada pelos elétrons em movimento em torno desse núcleo. 4. Modelo atômico de Böhr: os elétrons giram em torno do núcleo de forma circular e com diferentes níveis de energia, chamados por Böhr de orbital atômico (OA). Nesses OA, os elétrons apresentariam energias cons- tantes. Os elétrons saltam para orbitais de mais alta energia, retornando ao seu estado fundamental, após a devolução da energia recebida, emitindo um fóton de luz equivalente. 5. Modelo atômico “moderno”: o modelo atômico atual é um modelo matemático-probabilístico embasado, fundamentalmente, nos princípios da incerteza de Heisenberg e no da dualidade partícula-onda de Louis de Broglie. Além disso, Erwin Schröndinger (1887-1961), a partir desses dois princípios, criou o conceito de orbi- tal (regiões de probabilidade). Assinale o modelo que apresenta incorreções na descrição. a. Modelo 1 b. Modelo 2 c. Modelo 3 d. Modelo 4 e. Modelo 5 Veja o gabarito desses exercícios propostos na página 152. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 14 2 PV 2D -1 7- 10 Módulo 4 Propriedades atômicas EXERCÍCIOS PROPOSTOS RO TE IR O DE E ST UD OS Leia com atenção Capítulo 1 – Tópico 6 Ex er cí ci os Série branca 61 62 63 64 66 67 69 71 Série amarela 63 64 67 68 70 73 74 75 Série roxa 71 73 74 75 76 78 79 80 Foco Enem 61 64 68 70 71 74 77 78 https://coc.pear.sn/shW ZvM K 61. UFV-MG (adaptado) Quais são os valores corretos de A, B, C, D e E? Elemento neutro X Y Número atômico 13 D Número de prótons A 15 Número de elétrons B 15 Número de nêutrons C 16 Número de massa 27 E 62. PUCCamp-SP(adaptado) Durante a fusão nuclear que ocorre no Sol, formam-se átomos de hélio 2 4 He. Quantos prótons e nêutrons esse átomo possui? 63. UEPG Com relação à estrutura dos átomos e suas partículas ele- mentares, assinale o que for correto. 01. Quando um átomo no estado fundamental recebe elé- trons, a sua carga e o seu número de massa variam. 02. Quando um átomo no estado fundamental perde elé- trons, sua carga elétrica muda, mas a sua carga nu- clear permanece a mesma. 04. Se um íon negativo tem carga –2 e 18 elétrons, o nú- mero atômico do respectivo átomo no estado funda- mental é 16. 08. O sódio 1123Na apresenta 11 prótons e 23 nêutrons. 16 As três formas isotópicas do H possuem, em comum, o mesmo número de nêutrons. Dê a soma dos números dos itens corretos. 64. UFG-GO C1-H3 O número de prótons, nêutrons e elétrons representado por 56138 2Ba + é, respectivamente, a. 56, 82 e 56. b. 56, 82 e 54. c. 56, 82 e 58. d. 82, 138 e 56. e. 82, 194 e 56. 65. UEPG Na natureza podem-se encontrar três variedades isotó- picas do elemento químico urânio, representadas a seguir. Com relação a esses isótopos, no estado fundamental, assi- nale o que for correto. 92U234 92U235 92U238 01. O urânio-234 possui 92 prótons e 92 elétrons. 02. O urânio-235 possui 92 prótons e 143 nêutrons. 04. Os três átomos possuem o mesmo número de massa. 08. O urânio-238 possui 92 elétrons e 146 nêutrons. Dê a soma dos números dos itens corretos. 66. ITA-SP Assinale a opção que apresenta o elemento químico com o número correto de nêutrons. a. 919 F tem zero nêutron. b. 1224 Mg tem 24 nêutrons. c. 79197 Au tem 79 nêutrons. d. 3375 As tem 108 nêutrons. e. 92238 U tem 146 nêutrons. 67. IFSul-MG O átomo do elemento químico que gera um cátion me- tálico bivalente com 54 elétrons e 81 nêutrons tem número atômico e número de massa, respectivamente, a. 52 e 135. b. 52 e 137. c. 56 e 137. d. 56 e 135. 68. UFAL C7-H24 Os compostos de sódio são importantes principalmente porque são baratos e solúveis em água. O cloreto de sódio é obtido da água do mar (processo de salinas) ou de minas sub- terrâneas (sal-gema). Ao se compararem os íons Na+ e C– com os seus respecti- vos átomos neutros de onde se originaram, é correto afirmar que a. o número de elétrons permanece inalterado. b. ambos os íons são provenientes de átomos que per- deram elétrons. c. o cátion originou-se do átomo neutro a partir do rece- bimento de um elétron. d. houve manutenção da carga nuclear de ambos os íons. e. o número de prótons aumentou. 69. Cefet-MG Associe as representações das espécies químicas aos seus respectivos átomos ou íons, considerando que X possui Z = 7 e Y possui Z = 6. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 14 3 PV 2D -1 7- 10 Representações 1. 7p 2. 6p 3. 7p 4. 6p 5. 7p O estrôncio-90, 3890 Sr é o principal isótopo desse elemen- to químico encontrado nos reatores nucleares. Sobre esse isótopo, é correto afirmar que seu cátion bivalente possui a. 38 prótons, 50 nêutrons e 36 elétrons. b. 36 prótons, 52 nêutrons e 38 elétrons. c. 38 prótons, 50 nêutrons e 38 elétrons. d. 38 prótons, 52 nêutrons e 36 elétrons. e. 36 prótons, 52 nêutrons e 36 elétrons. 72. UFSJ-MG Se um dado átomo possui 6 elétrons, 6 prótons e 7 nêu- trons, é correto afirmar que a. seu número atômico é 7. b. há 13 partículas no núcleo. c. ele está positivamente carregado. d. seu número de massa é 12. 73. Um certo elemento X possui 15 prótons e 16 nêutrons. Com o auxílio da Tabela Periódica, dê o nome desse elemento e a representação completa do seu íon trivalente. 74. VUNESP (adaptado) C7-H24 Uma das substâncias aglutinadoras que pode ser utili- zada para a nucleação artificial de nuvens é o sal iodeto de prata, de fórmula AgI. Utilizando os dados fornecidos na clas- sificação periódica dos elementos e sabendo que o cátion e o ânion são Ag+ e I–, é correto afirmar que o cátion e o ânion do iodeto de prata possuem, respectivamente, a. 46 elétrons e 54 elétrons. b. 48 elétrons e 53 prótons. c. 46 prótons e 54 elétrons. d. 47 elétrons e 53 elétrons. e. 47 prótons e 52 elétrons. 75. PUCCamp-SP O símbolo para íon cálcio, Ca2+, indica que I. é um ânion. II. possui dois prótons a mais que o respectivo átomo neutro. III. perdeudois elétrons em relação ao átomo neutro. Está correto o que se afirma somente em a. I. b. II. c. III. d. I e II. e. II e III. 76. FGV (adaptado) O Brasil inaugurou em 2014 o Projeto Sirius, um acelerador de partículas que permitirá o desenvolvi- mento de pesquisa na área de materiais, física, quími- ca e biologia. Seu funcionamento se dará pelo forne- cimento de energia a feixes de partículas subatômicas eletricamente carregadas: prótons e elétrons. Disponível em: <http://www.brasil.gov.br/ciencia- e-tecnologia/2014/02/>. Adaptado. Na tabela, são apresentadas informações das quantidades de algumas partículas subatômicas para os íons X2– e Ca2+: Átomos ou íons ( ) X– ( ) X ( ) Y ( ) Y– ( ) X+ A sequência correta encontrada é a. 2 – 4 – 1 – 5 – 3 b. 3 – 1 – 5 – 2 – 4 c. 5 – 1 – 4 – 2 – 3 d. 5 – 2 – 4 – 3 – 1 70. EsPCEx-SP/Aman-RJ Um átomo neutro do elemento químico genérico A, ao perder 2 elétrons, forma um cátion bivalente, contendo 36 elétrons. O número atômico deste átomo A é a. 36 b. 42 c. 34 d. 40 e. 38 71. VUNESP C7-H24 Água coletada em Fukushima em 2013 revela radioatividade recorde A empresa responsável pela operação da usina nuclear de Fukushima, Tokyo Electric Power (Tepco), informou que as amostras de água coletadas na central em julho de 2013 continham um nível re- corde de radioatividade, cinco vezes maior que o detectado originalmente. A Tepco explicou que uma nova medição revelou que o líquido, coletado de um poço de observação entre os reatores 1 e 2 da fábrica, continha nível recorde do isótopo ra- dioativo estrôncio-90. Disponível em: <www.folha.uol.com.br>. Adaptado. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 14 4 PV 2D -1 7- 10 Carga da partícula X2– Ca2+ Positiva 16 y Negativa 18 18 Nessa tabela, o nome do elemento X e o valor de y são, respectivamente, a. argônio e 16. b. argônio e 20. c. enxofre e 16. d. enxofre e 18. e. enxofre e 20. 77. UEM-PR Assinale a alternativa incorreta. a. Um próton tem massa equivalente à massa de 1 836 elétrons. b. Um nêutron possui carga elétrica nula ou zero. c. A carga de um elétron é, aproximadamente, 1,6 · 10–19 coulombs. d. O núcleo atômico possui carga negativa e concentra, aproximadamente, toda a massa do átomo. e. Em um átomo neutro, o número de prótons é igual ao número de elétrons. 78. Mackenzie-SP A soma dos prótons, elétrons e nêutrons (p+ + e– + n) do átomo 2x–2Q4x, que possui 22 nêutrons, é igual a a. 62. b. 58. c. 74. d. 42. e. 92. 79. FEI-SP Num exercício escolar, um professor pediu a seus alu- nos que imaginassem um átomo que tivesse número atômi- co igual ao seu número de chamada e número de nêutrons 2 unidades a mais que o número de prótons. O aluno número 15 esqueceu-se de somar 2 para obter o número de nêu- trons e, consequentemente, dois alunos imaginaram áto- mos isóbaros(mesmo número de massa). Determine os números de chamada dos alunos com quem este fato ocorreu. 80. UFSCar-SP Um modelo relativamente simples para o átomo o descre- ve como sendo constituído por um núcleo contendo prótons e nêutrons e elétrons girando ao redor do núcleo. Um dos isóto- pos do elemento ferro é representado pelo símbolo 2656 Fe. Em alguns compostos, como a hemoglobina do sangue, o ferro encontra-se no estado de oxidação +2 (Fe2+). Consi- derando-se somente o isótopo mencionado, é correto afirmar que, no íon Fe2+ a. o número de nêutrons é 56, o de prótons é 26 e o de elétrons é 24. b. o número de nêutrons + prótons é 56 e o número de elétrons é 24. c. o número de nêutrons + prótons é 56 e o número de elétrons é 26. d. o número de prótons é 26 e o número de elétrons é 56. e. o número de nêutrons + prótons + elétrons é 56 e o número de prótons é 28. Veja o gabarito desses exercícios propostos na página 152. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 14 5 PV 2D -1 7- 10 Módulo 5 Distribuição eletrônica EXERCÍCIOS PROPOSTOS RO TE IR O DE E ST UD OS Leia com atenção Capítulo 1 – Tópico 7 Ex er cí ci os Série branca 81 82 83 84 85 86 88 91 Série amarela 84 86 87 89 90 91 92 93 Série roxa 86 89 90 93 94 96 98 99 Foco Enem 84 88 90 91 94 96 98 100 https://coc.pear.sn/3kHhd6w 81. Com relação ao átomo de criptônio (36Kr) no seu estado fundamental, faça o que se pede. a. Dê a configuração eletrônica em ordem energética. b. Dê a configuração eletrônica em ordem geométrica. c. Dê a configuração eletrônica em camadas. d. Dê o número de elétrons na camada de valência. e. Dê o subnível mais energético. 82. IFSP O número de elétrons da camada de valência do átomo de cálcio (Z = 20), no estado fundamental, é a. 1 b. 2 c. 6 d. 8 e. 10 83. UFSM-RS Como é difícil para o escoteiro carregar panelas, a comi- da mateira é usualmente preparada enrolando o alimento em folhas de papel-alumínio e adotando uma versão moderna de cozinhar com o uso de folhas ou argila. A camada de valência do elemento alumínio no seu estado fundamental é a e o seu subnível mais energético é o . Assinale a alternativa que completa corretamente as lacunas. Dados: 13A a. terceira — 3s b. segunda — 2p c. segunda — 3p d. primeira — 3s e. terceira — 3p 84. IFSP C7-H17 Silício é um elemento químico utilizado para a fabrica- ção dos chips, indispensáveis ao funcionamento de prati- camente todos os aparelhos eletrônicos. Esse elemento possui número atômico igual a 14. Sendo assim, o número de elétrons da camada de valência do átomo de silício no estado fundamental é a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 e. 5 85. Unirio-RJ Os implantes dentários estão mais seguros no Brasil e já atendem às normas internacionais de qualidade. O grande salto de qualidade aconteceu no processo de confecção dos parafusos e pinos de titânio, que compõem as próteses. Feitas com ligas de titânio, essas próteses são usadas para fixar co- roas dentárias, aparelhos ortodônticos e dentaduras, nos ossos da mandíbula e do maxilar. Jornal do Brasil, outubro de 1996. Considerando que o número atômico do titânio é 22, sua configuração eletrônica será a. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 b. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 c. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 d. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2 e. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 86. Cesgranrio-RJ A distribuição eletrônica do átomo 2656 Fe em camadas é a. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 b. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 c. K – 2; L – 8; M – 16 d. K – 2; L – 8; M – 14; N – 2 e. K – 2; L – 8; M – 18; N – 18; O – 8; P – 2 87. Unifor-CE O átomo de um elemento químico tem 14 elétrons no 3o nível energético (n = 3). O número atômico desse elemento é a. 14 b. 16 c. 24 d. 26 e. 36 88. FURG-RS C5-H28 Assinale a alternativa que apresenta corretamente os símbolos das espécies que possuem, respectivamente, as seguintes configurações eletrônicas: I. [Ar] 4s2 3d10 4p4 II. [Ar] 4s1 3d10 III. [Ne] 3s2 3p5 LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 14 6 PV 2D -1 7- 10 Dados: Números atômicos Ne (Z = 10), C(Z = 17), Ar (Z = 18), Cu (Z = 29) Zn (Z = 30), As (Z = 33), Se (Z = 34) a. Se, Zn, C b. As–, Zn, C– c. As, Zn2+, C d. Se, Cu, C e. As, Cu+, C– 89. OBQ É o elemento químico mais simples. Na Terra, é o nono elemento em abundância, sendo respon- sável por 0,9% da massa de nosso planeta. No uni- verso, é o mais abundante: estima-se em 75% da massa de toda matéria. Foi preparado pela primeira vez por Paracelsus, alquimista suíço do século XVI, mas, somente em 1766, ele foi distinguido de ou- tros gases inflamáveis pelo químico inglês Henry Cavendish. Alguns anos depois, em 1781, o físico e químico francês Antoine-Laurent de Lavoisier atribuiu-lhe o nome pelo qual é designado até os nossos dias. PEIXOTO, Eduardo M.A. Elemento Químico, Química Novana Escola, 1, 1995. Adaptado. O elemento químico caracterizado no texto possui confi- guração eletrônica de a. 1s0 b. 1s1 c. 1s2 d. 1s2 2s1 90. ITA-SP No esquema a seguir, encontramos duas distribuições eletrônicas de um mesmo átomo neutro: A – 1s2 2s2 B – 1s2 2s1 2p1 A seu respeito, assinale a alternativa correta. a. A é a configuração ativada. b. B é a configuração normal (fundamental). c. A passagem de A para B libera energia na forma de on- das eletromagnéticas. d. A passagem de A para B absorve energia. e. A passagem de A para B envolve perda de um elétron. 91. Cesgranrio-RJ C7-H24 As torcidas vêm colorindo cada vez mais os estádios de futebol com fogos de artifício. Sabemos que as cores desses fogos são devidas à presença de certos elementos químicos. Um dos mais usados para obter a cor vermelha é o estrôncio (Z = 38), que, na forma do íon Sr2+, tem a seguinte configura- ção eletrônica: a. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 b. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 c. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 5p2 d. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d2 e. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p4 5s2 92. A soma de todos os elétrons do subnível “s” com os elé- trons do subnível “f” de um dado átomo no estado fundamental é 14. Se o seu número de nêutrons for 70, faça o que se pede. a. Determine o número de elétrons na camada de valên- cia deste átomo. b. Determine o número de massa (A) para este átomo. 93. Um átomo no seu estado fundamental possui somente uma camada contendo 32 elétrons e 4 elétrons em sua ca- mada de valência. Com relação a este elemento, responda às questões a seguir. a. Qual o subnível mais energético para este átomo? b. Quantos elétrons este átomo possui na camada “O”? 94. IFES C7-H24 A litosfera, palavra que vem do grego lithos, que signifi- ca pedra, é o nome dado à crosta terrestre e sua espessura média é de 6 500 km. Examinando com cuidado a superfície terrestre, notamos grande variedade de rochas. Independen- temente do tipo e da origem, as rochas são minerais (sólidos cristalinos de composição definida). Os elementos químicos presentes na crosta terrestre se distribuem de maneira não uniforme pela Terra. Quando se concentram em algumas re- giões, são denominados minérios. Esse fenômeno permitiu que o ser humano, desde a Antiguidade, retirasse da crosta terrestre os mais diversos elementos. Analise a tabela a se- guir e indique a opção em que a sentença está correta. Minério Composição Metal extraído Distribuição eletrônica a. Hematita Fe2O3 Fe – Flúor 1s2 2s2 2p6 3s1 b. Cuprita Cu2O Cu – cobre 1s2 2s2 2p6 3p6 4s2 3d4 c. Calcita CaCO3 Ca – Cálcio 1s2 2s2 2p6 3p6 4s2 d. Bauxita A2O3 A – Alumínio 1s2 2s2 2p6 3s1 e. Rutílio TiO2 Ti – Titânio 1s2 2s2 2p6 3s2 2p6 4s2 3d2 95. PUC-MG O íon óxido O2– possui a mesma configuração que a. o íon fluoreto F–. b. o átomo de sódio Na. c. o íon cálcio Ca2+. d. o íon sulfeto S2–. Dados: O (Z = 8); F (Z = 9); Na (Z = 11); S (Z = 16); Ca (Z = 20) 96. Unirio-RJ Um grupo de defesa do meio ambiente afirma que as barbatanas de tubarão — consideradas uma igua- ria na Ásia — podem conter quantidades perigosas de mercúrio. O WildAid dos EUA afirma que testes independentes feitos com barbatanas comparadas em Bangkok revelaram quantidades de mercúrio até 42 vezes maiores do que os limites considerados se- guros para consumo humano. Disponível em: <www.bbc.co.uk >. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 14 7 PV 2D -1 7- 10 Uma das formas iônicas do mercúrio metabolizado pelo organismo animal é o cátion Hg2+. Nesse sentido, a opção que contém a configuração eletrônica correta deste cátion é Dados: 80Hg; 54Xe a. [Xe] 4f14 5d10 6s2 b. [Xe] 4f14 5d10 c. [Xe] 4f12 5d10 6s2 d. [Xe] 4f12 5d9 e. [Xe] 4f12 5d10 6s2 97. UFC-CE O íon cádmio (Cd2+) apresenta elevado grau de toxidez. Essa observação é atribuída à sua capacidade de substi- tuir íons Ca2+ nos ossos e dentes e íons Zn2+ em enzimas que contêm enxofre. Assinale a alternativa que representa corretamente as configurações eletrônicas dos íons Cd2+, Zn2+ e Ca2+, respectivamente, Dados: 48Cd; 36Kr; 30Zn; 20Ca; 18Ar, 10Ne a. [Kr] 4d10 – [Ar] 3d10 – [Ne] 3s2 3p6 b. [Kr] 4d8 5s2 – [Ar] 3d10 – [Ar] 4s1 c. [Kr] 4d9 5s1 – [Ar] 3d10 4s1 – [Ar] 4s1 d. [Kr] 4d10 5s2 – [Ar] 3d10 4s2 – [Ar] 4s2 e. [Kr] 4d10 5s2 5p2 – [Ar] 3d10 4s2 4p2 – [Ne] 3d2 4s2 98. Unip-SP O átomo 3 2 7 x x A+ tem 38 nêutrons. O número de elétrons na camada de valência deste átomo é a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 e. 5 99. Considerando os átomos no estado fundamental, aquele que possui a mesma quantidade de elétrons na camada de valência que o potássio (19K) é a. 12Mg b. 29Cu c. 30Zn d. 33As e. 49In 100. UFPR Considere as seguintes afirmativas sobre dois elementos genéricos, X e Y. • X tem número de massa igual a 40. • X é isóbaro de Y. • Y tem número de nêutrons igual a 20. Assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, o número atômico e a configuração eletrônica para o cátion bivalente de Y. a. 20 e 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 b. 18 e 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 c. 20 e 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4p2 d. 20 e 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 e. 18 e 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 Veja o gabarito desses exercícios propostos na página 152. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 14 8 PV 2D -1 7- 10 Módulo 6 Propriedades interatômicas EXERCÍCIOS PROPOSTOS RO TE IR O DE E ST UD OS Leia com atenção Capítulo 1 – Tópico 8 Ex er cí ci os Série branca 101 102 103 104 106 107 109 111 Série amarela 104 105 107 108 110 112 115 116 Série roxa 110 112 114 115 117 118 119 120 Foco Enem 104 106 108 111 113 114 115 120 https://coc.pear.sn/klbo9JE 101. UTF-PR O desastre nuclear ocorrido na usina nuclear de Fukushima I, localizada no Japão, tem sido considerado o maior acidente nuclear da história. Devido a este acidente foram detectados vazamentos principalmente de 53I137 e 55Cs137, que contaminaram a água próxima da usina. A res- peito dessa informação, assinale a alternativa correta. a. Os elementos iodo e césio apresentam o mesmo nú- mero de nêutrons. b. Os elementos iodo e césio são isóbaros. c. O iodo tem número atômico maior que o césio. d. A água é uma substância pura simples. e. O césio tem número de massa maior que o iodo. 102. FEI-SP Considere hipoteticamente os átomos 1020 1223 1021 920A B C e D, , das seguintes afirmações: I. A e C são isótopos. II. A e D são isóbaros. III. A e B são isótonos. Marque a alternativa que representa quais afirmações estão corretas. a. Somente I e II estão corretas. b. Somente I e III estão corretas. c. Somente II e III estão corretas. d. Todas estão incorretas. e. Todas estão corretas. 103. UEPG Com relação à estrutura dos átomos e suas característi- cas, assinale o que for correto. Dados: Fe (Z = 26); Ca (Z = 20); K (Z = 19) 01. Um átomo neutro de N(Z = 7), ao se transformar no ânion N3–, apresentará 7 prótons e 4 elétrons. 02 A soma do número de prótons (p) e o número de nêu- trons (n) é o número de massa (A). 04. O átomo de Ca apresenta Z = 20 e 20 nêutrons e o átomo de K apresenta Z = 19 e 21 nêutrons. Estes átomos podem ser considerados isótonos. 08 Os átomos 5B11 e 6C12 são considerados isótopos. 16. O átomo de Fe apresenta 26 prótons, portanto o seu número atômico é 26. Dê a soma dos números dos itens corretos. 104. IFSP C7-H24 Considere a tabela a seguir, que fornece características de cinco átomos (I, II, III, IV e V). Átomos Número atômico Número de massa Número de elétrons na camada de valência I 11 23 1 II 11 24 1 III 19 40 1 IV 20 40 2 V 40 90 2 São isótopos entre si somente os átomos a. I e II. b. II e III. c. I, II e III. d. III e IV. e. IV e V. 105. PUC-RJ O antimônio tem dois isótopos, o 121Sb e o 123Sb. Sobre es- ses isótopos, verifica-se quea. eles têm o mesmo número de nêutrons. b. eles são isóbaros. c. eles têm o mesmo número de massa. d. ambos têm o mesmo número de prótons. e. eles têm eletronegatividades diferentes. 106. UTF-PR Diferentes elementos químicos têm sido usados com a finalidade de avaliar a idade de objetos de interesse, entre os quais podemos citar urânio (Z = 92) , C–14, K (19 prótons e 20 nêutrons) e 37Rb85. A respeito do texto, assinale a alternativa correta. a. O tório (Z = 90) é isótopo do urânio. b. Os elementos C12, C13 e C14 são isótopos entre si. c. O potássio apresenta massa atômica maior que o rubídio. d. Se o número de massa do rubídio aumentar de 7 (sete) unidades, ele se tornará isóbaro do U–92. e. O rubídio é isótono do potássio. 107. UEPG-PR Sobre os átomos A e B, são conhecidos os seguintes dados: I. O átomo A tem 21 elétrons e número de massa igual a 40. II. O átomo B tem número atômico 20. III. A e B são átomos isótonos entre si. Portanto, podemos afirmar que o número de massa do átomo B é a. 39 b. 40 c. 41 d. 38 e. 37 LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 14 9 PV 2D -1 7- 10 108. Fepecs-DF C7-H24 Equipamento com Césio-137 cai e assusta Universidade Federal do Paraná A queda de uma peça de um equipamento de cin- tilografia assustou alunos, professores e funcionários da Universidade Federal do Paraná. O equipamento, da unidade de farmacologia, estava sendo transpor- tado para descarte e a cápsula com césio-137 foi encontrada nesta manhã. Embora tenha provocado susto, a cápsula não apresentou atividade radioati- va. O susto provocado pela queda do equipamento relembra o acidente ocorrido em setembro de 1987, quando um equipamento contendo uma cápsula com césio-137 foi parar num ferro-velho em Goiâ- nia. O dono do ferro-velho abriu a peça e se encan- tou com a pedra que viu dentro, que irradiava uma luz azul. Maravilhado, levou para casa e passou a mostrá-la para parentes e amigos. Quatro pessoas morreram. Centenas foram contaminadas naquele que foi o maior acidente radioativo do Brasil. Disponível em: <http://oglobo.globo.com/cidades/mat/2009/II/05/ equipamento-com-cesio-137-caj- assusta-universidade-federal 1-do- parana- 914610320.asp>. Acesso em: 5 nov. 2009. Adaptado. O isótopo radioativo citado no texto apresenta as seguin- tes partículas subatômicas a. 55 prótons, 58 elétrons e 78 nêutrons. b. 55 prótons, 55 elétrons e 78 nêutrons. c. 55 prótons, 55 elétrons e 82 nêutrons. d. 58 prótons, 58 elétrons e 79 nêutrons. e. 58 prótons, 58 elétrons e 82 nêutrons. 109. UEM-PR Assinale o que for correto. 01. Átomos de um mesmo elemento químico podem ter o número de massa diferente em consequência do diferente número de nêutrons. 02 Elemento químico é um conjunto de átomos no qual cada átomo possui o mesmo número de prótons. 04. Por terem igual número de prótons e igual número de elétrons, os isótopos de um mesmo elemento quí- mico têm, em geral, propriedades físicas e químicas semelhantes, exceto pela massa e por certas carac- terísticas radioativas. 08. O isótopo do carbono mais abundante na natureza é o que contém o número de nêutrons igual a oito. 16. Isótopos são átomos de um mesmo elemento quími- co e possuem número atômico diferente. Dê a soma dos números dos itens corretos. 110. VUNESP Um átomo do elemento químico X perde 3 elétrons para formar o cátion X3+ com 21 elétrons. O elemento químico X é isótopo do elemento químico W, que possui 32 nêutrons. Ou- tro átomo do elemento químico Y possui número de massa (A) igual a 55, sendo isóbaro do elemento químico X. Com base nas informações fornecidas, a. determine o número de massa (A) e o número atômico (Z) do elemento químico X; b. determine o número de massa (A) do elemento quí- mico W. 111. UEBA C7-H24 O número de elétrons do cátion X3+ é igual ao número de prótons do átomo Y, que por sua vez é isótopo do átomo W, que apresenta número atômico e número de massa, respecti- vamente, 36 e 84. O número atômico do elemento X é a. 33 b. 36 c. 39 d. 45 e. 51 112. UERN Sabe-se que os átomos X e Y são isóbaros, apresentan- do número de massa igual a 40, e o átomo X é isótono de Z. Considerando as configurações eletrônicas de cada átomo eletricamente neutro, o número de nêutrons de Y e o número de massa de Z são, respectivamente, X – 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 Y – 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 Z – 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 a. 19 e 39. b. 20 e 40. c. 22 e 39. d. 22 e 40. 113. UFTM-MG A água pesada é quimicamente formada por átomos de hidrogênio e oxigênio, tal como a água comum. No entanto, a água pesada contém, predominantemente, átomos de 2H (deu- tério) e 16O. Ela é utilizada em reatores nucleares para moderar nêutrons emitidos em reações nucleares que ocorrem no nú- cleo do reator e geram energia térmica. Os átomos de hidrogê- nio e deutério são classificados como __________________________. Em uma molécu- la de água pesada, o número total de nêutrons é igual a __________________________. As lacunas são preenchidas correta e respectivamente por a. isômeros – 10 b. isômeros – 18 c. isótopos – 10 d. isótopos – 18 e. isótopos – 20 114. UESPI C7-H24 Considere as espécies químicas apresentadas na tabela a seguir. Espécie química monoatômica 1 2 3 4 5 Número de prótons 38 38 56 56 35 Número de nêutrons 38 39 56 57 36 Número de elétrons 38 36 56 56 36 Com relação às espécies químicas monoatômicas apre- sentadas, pode-se afirmar que a. 1 e 2 não são isótopos. b. 2 é eletricamente neutro. c. 3 é um ânion. d. 5 é um cátion. e. 3 e 4 são de um mesmo elemento químico. 115. UESPI Considerando os dados a seguir e sabendo que A e M são isóbaros e M e Z são isótopos, determine os números atômi- cos e de massa de cada um dos átomos. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 1 15 0 PV 2D -1 7- 10 x+1A3y+5 xM2x+2 y+3Z4y a. 7A14; 6M14; 6Z12 b. 6A12; 5M12; 5Z10 c. 7A14; 7M15; 6Z15 d. 6A13; 6M22; 7Z12 e. 5A11; 5M11; 6Z12 116. Cefet-RJ Considere as informações a respeito de três elemen- tos genericamente representados pelas letras A, B e C. Com base nas informações, identifique a alternativa que apre- senta a distribuição eletrônica, em subníveis de energia, do átomo C. • O elemento A apresenta número atômico 26 e número de massa 56. • O elemento A é isótono do elemento B. • O elemento B é isóbaro do elemento C e isoeletrônico do íon C2+. O elemento B apresenta número de massa 58. a. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 b. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8 c. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 d. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 117. Unisa-SP São dados 3 elementos genéricos, A, B e C. O átomo A tem número atômico 70 e número de massa 160. O átomo C tem 94 nêutrons, sendo isótopo de A. O átomo B é isóbaro de C e isótono de A. O número de elétrons do átomo B é a. 160 b. 70 c. 74 d. 78 e. 164 118. PUC-SP Considere as seguintes informações sobre os átomos A, B e C. I. A e B são isótopos. II. A e C são isótonos. III. B e C são isóbaros. IV. O número de massa de A é igual a 55. V. A soma dos números de prótons de A, B e C é igual a 79. VI. A soma dos números de nêutrons de A, B e C é igual a 88. Determine os números atômicos e de massa de A, B e C. 119. Cefet-PR Analise as afirmativas e verifique se são verdadeiras (V) ou falsas (F) e assinale a alternativa que indica a sequência correta de cima para baixo. ( ) O íon 8O2– é isoeletrônico com o íon 16S–. ( ) O íon F2– possui o mesmo número de prótons que o íon F–. ( ) A distribuição eletrônica do íon 12Mg2+ é igual à distri- buição eletrônica do íon 11Na+. ( ) Comparando o átomo de 56137Ba com o 55137 Cs, pode-se afirmar que são isótonos. ( ) A distribuição eletrônica no nível de valência do 18Ar é 3s2 3p6. ( ) Os números quânticos do elétron mais energético dosíons 9F– e do íon 8O– são iguais. a. F – F – F – V – V – F b. V – F – F – V – V – F c. V – F – V – V – F – V d. F – V – V – F – V – F e. F – V – F – V – V – F 120. UFLA-MG As afirmações que se seguem dizem respeito a dois ele- mentos, A e B. I. B possui massa atômica igual a 39. II. O número atômico de A é igual a 20. III. B é isoeletrônico com A+. IV. A e B são isótonos. Podemos afirmar que a. A e B são isoeletrônicos. b. o número de massa de A é igual a 40. c. o número de elétrons de B é igual a 20. d. o número de nêutrons de A é igual a 17. e. A e B são isóbaros. Veja o gabarito desses exercícios propostos na página 152. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C QU ÍM IC A 13 1 15 1 PV 2D -1 7- 10 GA B. Gabarito dos Exercícios Propostos QUÍMICA 131 Módulo 1 01. D 02. Segundo Thomson, o átomo é for- mado por uma matéria positiva na qual se encontrariam os elétrons (cargas negativas), distribuídos ao acaso. 03. B 04. A 05. C 06. K(s). Segundo Dalton, os elementos são constituídos por partículas muito pequenas chamadas átomos. Todos os átomos de um dado elemento são idên- ticos, tendo em particular o mesmo ta- manho, a mesma massa e as mesmas propriedades químicas. Assim, quanto mais átomos do mesmo elemento uma fórmula tiver, maior será seu volume. Nesse sentido, o maior número de áto- mos de potássio por unidade de volu- me será do composto que apresenta somente potássio e não tenha oxigênio para ocupar esse espaço. 07. Leucipo e Demócrito. 08. E 09. D 10. E 11. A 12. A existência de partícu- las subatômicas. 13. De acordo com esse esquema, o feixe de elétrons ou raio catódico (carga negativa) se aproximará de A quando essa placa for positiva e a B, negativa. Thomson acrescentou um par de placas metálicas a um tubo de descar- gas e verificou que os raios catódicos podem ser desviados na presença de um campo elétrico. Cátodo Ar (gases) Feixe de partículas Ânodo Fonte de alta voltagem Observe que, na figura anterior, o feixe de partículas que sai do polo ne- gativo (cátodo) sofre um desvio acen- tuado em direção à placa positiva. 14. B 15. C 16. De acordo com a teoria de Dalton, átomos do mesmo elemento se repe- lem e os diferentes, que têm afinidade, atraem-se. Há, entretanto, em torno de cada átomo, uma nuvem de calor que deveria ser superada por uma ener- gia externa (uma faísca elétrica, por exemplo) para que os átomos afins possam se combinar. 17. Demócrito propôs que os átomos da alma são perfeitos e redondos, poden- do penetrar no corpo inteiro. Provocam os movimentos do corpo e as funções vitais. Até mesmo o pensamento podia ser reduzido a um movimento desses átomos da alma. 18. B 19. C 20. E Módulo 2 21. As partículas α, ao se aproxima- rem do núcleo, sofriam desaceleração e repulsão. O bombardeio de partícu- las α sobre a lâmina de ouro era como “atirar com um canhão em uma folha de papel”. Rutherford esperava que todas as partículas atravessassem a lâmina. 22. Rutherford concluiu que a. no átomo, há grandes espaços vazios; b. no centro do átomo, existe um nú- cleo pequeno e denso; c. o núcleo do átomo tem carga positiva; d. os elétrons giram ao redor do núcleo para equilibrar a carga positiva. 23. A 24. D 25. C 26. B 27. A 28. D 29. A 30. II. A maior parte das partículas α atravessava a lâmina de ouro sem sofrer desvios, pois o áto- mo possui um enorme espaço vazio eletrosfera. III. Algumas partículas α sofriam desvios de trajetória ao atra- vessar a lâmina, pois o núcleo do átomo, sendo positivo, pro- vocaria uma repulsão nas par- tículas α(positivas). I. Poucas partículas α não atra- vessavam a lâmina e voltavam devido à colisão com o núcleo. 31. E 32. a. I. A massa dos átomos consti- tuintes da lâmina de ouro deveria estar concentrada em pequenos núcleos. II. Os núcleos teriam carga posi- tiva, em razão de as partículas α serem carregadas positivamen- te, o que explicaria o fato de elas sofrerem desvio de sua trajetória ao passarem muito próximo dos núcleos dos átomos da lâmina. III. O tamanho do núcleo seria muito pequeno em relação ao tamanho do átomo, o que expli- caria a baixa probabilidade de uma partícula α passar próxima ao núcleo ou colidir frontalmen- te com ele. b. Segundo a fisica clássica, uma carga elétrica em movimento irradia continuamente energia. Dessa maneira, o elétron acaba- ria colidindo com o núcleo. Böhr, baseado na teoria da quantiza- ção de energia de Planck, apri- morou o modelo de Rutherford fornecendo as seguintes postu- lações. I. Os elétrons se movem ao re- dor do núcleo em órbitas bem definidas, que são denomina- das órbitas estacionárias. II. Movendo-se em uma órbita estacionária, os elétrons não emitem nem absorvem energia. III. Ao sofrer transição de uma órbita estacionária para outra, o elétron absorve uma quanti- dade bem definida de energia, chamada quantum de energia. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C QU ÍM IC A 13 1 15 2 PV 2D -1 7- 10 GA B. 33. a. São partículas de cargas elétri- cas positivas, emitidas na desin- tegração de átomos radioativos. b. Porque a maior parte do átomo é vazia. c. Porque o núcleo do átomo é mui- to pequeno e positivo (cargas elétricas iguais se repelem). 34. E 35. D 36. a. São núcleos de hélio (2 prótons e 2 nêutrons). b. Praticamente todas as partículas alfa seriam desviadas. c. Poucas partículas alfa sofreriam desvio, o qual era muito grande. d. A massa do átomo está prati- camente toda concentrada em um só ponto: núcleo, com os prótons, e os elétrons giram em torno da eletrosfera. 37. B 38. C 39. D 40. C Módulo 3 41. D 42. A 43. A 44. A 45. 31 (01 + 02 + 04 + 08 + 16) 46. A 47. E 48. C 49. 11 (01 + 02 + 08) 50. B 51. E 52. C 53. C 54. A 55. D 56. a. 2 KClO3 → 2 KCl + 3 O2 S + O2 → SO2 2 Mg + O2 → MgO b. Quando o elétron recebe uma quantidade definida de energia, salta de um nível mais interno para um nível mais externo. Ao retornar ao nível de origem, o elétron emitia a energia recebi- da na forma de luz ou de outro tipo de onda eletromagnética. 57. a. Escrevemos a seguinte a sequên- cia de transformações: BaC BaC BaC Ba C s g s g g l l l l 2 2 2 2 2 ( ) ( ) ( ) ( ) + ( ) − → → + ∆ b. A explicação não seria correta, pois não se forma um sólido iô- nico entre dois metais, como é o caso do sódio e do estrôncio. Outra possível resposta: a ex- plicação não seria correta, pois, conforme o texto, somente a espécie neutra proveniente do cátion do sal daria a cor. Assim, somente o sódio daria cor e a cor seria amarelo-dourado. 58. V – V – F – V – V 59. D 60. D Módulo 4 61. A = 13 prótons D = 15 B = 13 elétrons E = 31 C = 14 nêutrons 62. p+ = 2 63. 06 (02 + 04) 64. B 65. 11 (01 + 02 + 08) 66. E 67. C 68. D 69. C 70. E 71. D 72. B 73. O elemento X possui número atô- mico igual a 15. De acordo com a clas- sificação periódica, este elemento é o fósforo (P). A representação completa de seu íon trivalente é 15 31 3P −. 74. A 75. C 76. E 77. D 78. B 79. 14 e 15 80. B Módulo 5 81. a. 36Kr → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 b. 36Kr → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 c. 36Kr → K–2 ; L–8; M–18; N–8 d. O criptônio possui 8 elétrons na camada de valência (4s2 4p6) e. 4p 82. B 83. E 84. D 85. D 86. D 87. D 88. D 89. B 90. D 91. A 92. a. Este átomo possui 2 elétrons na C.V. b. A = 128 93. a. 6p. b. Este elemento possui 18 elé- trons na camada O. 94. E 95. A 96. B 97. A 98. D 99. B 100. D Módulo 6 101. B 102. A 103. 18 (02 + 16) 104. A 105. D 106. B 107. A 108. C 109. 07 (01 + 02 + 04) 110. a. 2455 X b. A = 56 111. C 112. C 113. C 114. E 115. A 116. C 117. C 118. 2 79 1 3 78 26 26 1 27 26 29 55 26 z z z z z z z A n n + = − = −{ = ∴ = ⇒ = + =∴ = ’ ’ ’portanto == =30 56 27 29 56B C n 119. D 120. B LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C QQQQQQU ÍUÍUÍUÍUÍUÍUÍ Qu ím ica 13 1 13 3 13 2 Capítulo 1 Propriedades da matéria ..................................154 Exercícios Propostos .................................... 158 Módulo 1 Propriedades da matéria .............................. 158 Capítulo 2 Substâncias químicas....................................... 162 Exercícios PropostosExercícios Propostos .................................... 171171 Módulo 2 Substâncias puras e misturas ................... 171 Módulo 3 Grá� cos de aquecimento e resfriamento .. 173 Módulo 4 Sistemas homogêneos, Sistemas homogêneos, heterogêneos e transformaçõesheterogêneos e transformações ................ 178 Módulo 5 Separação de misturas heterogêneas Separação de misturas heterogêneas ...... 181 Módulo 6 Separação de misturas homogêneasSeparação de misturas homogêneas ........184 Gabarito dos Exercícios PropostosGabarito dos Exercícios Propostos................ 188 MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C 15 4 M IC HA EL A ST EJ SK AL OV A 1 Propriedades da matéria Matéria envolve tudo aquilo que tocamos, derramamos ou pesamos. A química se preocupa com as propriedades da matéria e, mais especificamente, com as suas trans- formações, que constituem o modo como uma matéria é convertida em outra. Mas, afinal, o que é matéria? Matéria é algo difícil de ser definido com precisão, sem apoiar-se em ideias avançadas da física das partículas elementares, mas uma definição simplificada é: matéria é qualquer substân- cia que tenha massa e ocupe lugar no espaço. Sendo as- sim, podemos dizer que alumínio, álcool e gás oxigênio são formas da matéria; a radiação eletromagnética (que inclui a luz), porém, não. 1. Introdução A água, o açúcar, o sal e o vinagre que você ingere, a ma- deira da mesa, o plástico de alguns utensílios domésticos e o mármore da pia – tudo isso é matéria. Existem vários tipos de matéria, e cada um é chamado de substância. Toda matéria é caracterizada por suas propriedades e por sua composição. Características como densidade e tempera- tura de fusão e de ebulição, entre outras, são denominadas propriedades da matéria. Essas propriedades podem receber ações externas e, assim, sofrer modificações que alteram seu modo de apresentação. Dessa maneira, todos os compostos existentes são passíveis de transformações (fenômenos). MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 2 15 5 PV 2D -1 7- 10 A química, portanto, é a ciência que estuda as propriedades físicas e/ou químicas, a constituição e as transformações das substâncias e dos materiais. 2. Propriedades da matéria As propriedades utilizadas para descrever a matéria são classificadas em gerais, funcionais e específicas. A. Propriedades gerais da matéria São propriedades comuns a todo tipo de matéria. Suas medidas ajudam na identificação do tipo de matéria, mas não são, por si sós, suficientes para essa análise. As propriedades gerais da matéria mais importantes es- tão listadas a seguir. • Massa: grandeza física que corresponde à quantidade absoluta de matéria que compõe aquele material. To- dos os corpos possuem massa. • Extensão: corresponde ao espaço ocupado, ao volu- me ou à dimensão de um corpo. • Impenetrabilidade: é a impossibilidade de dois cor- pos ocuparem, simultaneamente, o mesmo lugar no espaço. • Divisibilidade: todos os corpos podem ser divididos em porções menores sem se alterarem a sua consti- tuição e, por isso, todos os corpos são divisíveis (in- cluindo o átomo). • Compressibilidade: os corpos têm a propriedade de poder reduzir o seu volume sob a ação de uma força externa. • Elasticidade: os corpos têm a propriedade de voltar à sua forma inicial, no momento de dissipação de todas as forças que lhe foram aplicadas. Além disso, é possí- vel exercer uma força capaz de estender seu tamanho. • Descontinuidade: toda matéria é descontínua, por mais compacta que pareça. Existem espaços entre uma mo- lécula e outra, e esses espaços podem ser maiores ou menores, tornando a matéria mais ou menos dura. • Inércia: a matéria conserva seu estado de repouso ou de movimento uniforme, a menos que uma força resultante não nula aja sobre ela. No jogo de sinuca, por exemplo, a bola só entra em movimento quando impulsionada pelo jogador e demora algum tempo até parar de novo. As propriedades massa e volume dependem da quan- tidade de amostra no sistema e são denominadas pro- priedades extensivas. B. Propriedades funcionais da matéria São propriedades que permitem agrupar substâncias, por apresentarem propriedades químicas semelhantes. As principais funções que apresentam essas propriedades são: ácidos, bases, sais e óxidos. C. Propriedades específicas da matéria São propriedades que servem para identificar uma substância. São particulares e exclusivas de cada material. Elas não dependem da quantidade de substância, mas, de sua natureza. A seguir, são apresentadas as principais propriedades es- pecíficas da matéria. C.1. Propriedades físicas Temperatura de fusão (TF) É a temperatura em que uma amostra passa do estado sólido para o estado líquido. Nessa temperatura, a subs- tância encontra-se parte no estado sólido e parte no es- tado líquido. Sólido LíquidoTF Temperatura de ebulição (TE) É a temperatura em que uma amostra sofre ebulição, fazendo a transição do estado líquido para o gasoso. Dessa forma, uma mesma estrutura, à mesma pressão, apresentará um mesmo valor de temperatura, para pas- sar novamente para a fase líquida. Nessa temperatura, a substância encontra-se parte no estado líquido e parte no estado gasoso. Líquido GasosoTE Chamando de TA a temperatura ambiente, obtemos: TA < TF < TE ⇒ estado sólido TF < TA < TE ⇒ estado líquido TF < TE < TA ⇒ estado gasoso Densidade (d) É a relação entre a massa do material e o volume que ele ocupa. Representa a quantidade de massa que ocupa uma determinada unidade de volume, em dadas temperatura e pressão. A unidade apresentada pelo sistema internacional de medidas (SI) é quilogramas por metro cúbico (kg/m3), po- rém, em química, utilizamos também kg/L e g/mL. d m v = As propriedades TF, TE e densidade não dependem da quantidade de amostra analisada e são denominadas pro- priedades intensivas. 01. Das seguintes propriedades da matéria, indique as que são extensivas. I. Temperatura de ebulição II. Volume III. Massa IV. Densidade Resolução Propriedade extensiva: seu valor é aditivo, depende da quantidade de matéria (massa). Propriedade intensiva: seu valor é constante e inde- pende da quantidade de matéria. As propriedades volume e massa são extensivas; já temperatura de ebulição e densidade são intensivas. Portanto, somente II e III são extensivas. APRENDER SEMPRE 21 LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 2 15 6 PV 2D -1 7- 10 Propriedades organolépticas Sabor, aroma e textura estão relacionados à capacidade sensorial de identificação de substâncias por meio dos cinco ór- gãos dos sentidos (olfato, visão, tato, audição e paladar), como o gosto identificado pela boca, o cheiro aferido pelo nariz etc. Propriedades químicas (reações químicas) Caracterizam, individualmente, uma substância por meio da alteração da sua composição (fenômeno químico). D. Estados físicos da matéria Macroscopicamente, as substâncias podem mostrar-se de diferentes maneiras em relação ao seu aspecto, à sua forma de apresentação e até ao seu volume, dependendo da pressão exercida e da temperatura do sistema. Dessa manei- ra, podem ser expostos três estados físicos da matéria, apre- sentados a seguir. D.1. Estado sólido As substâncias que estão no estado sólidoapresentam forma definida, e seu volume não varia consideravelmente com as variações de pressão e temperatura. Pode-se con- siderar, portanto, que seu volume independe do espaço disponível pelo recipiente que o contém. As partículas que o formam estão muito próximas umas das outras, consti- tuindo redes (conjunto de partículas que estão conectadas umas às outras) de longa extensão. D.2. Estado líquido As partículas que constituem o estado líquido não estão unidas fortemente, visto que deslizam umas sobre as outras, adaptando-se à forma do recipiente que as contém. Entretan- to, essas forças de atração entre as partículas são suficientes para que elas não sofram variações no volume em decorrên- cia da mudança de recipiente. A grande proximidade entre as partículas torna um líquido praticamente incompressível, pois é necessária uma pressão muito elevada para produzir uma redução de volume muito pequena. D.3. Estado gasoso Nesse estado, as substâncias apresentam densidade mui- to menor que a dos sólidos e a dos líquidos, ocupando todo o vo- lume disponível, podendo ser expandidas indefinidamente. Um sistema gasoso apresenta compressibilidade e dilatabilidade altas, porque suas partículas estão distantes e podem ser apro- ximadas ou afastadas com facilidade. Esse comportamento pode ser explicado pelas forças de atração entre as partículas, que são muito fracas em virtude da distância entre elas, promo- vendo, assim, a grande mobilidade. Desse modo, apresentarão sempre a forma e o volume do recipiente que as contém. O quarto estado da matéria Sólido, líquido e gasoso: esses são os três es- tados físicos da matéria mais conhecidos. Existe também outro estado, o plasmático, que é o es- tado mais comum encontrado em toda a matéria existente no universo. Pode parecer estranha a ideia de que algo que a maioria das pessoas desco- nhece seja tão comum assim. Contudo, o plasma constitui, por exemplo, a matéria existente entre os planetas e outros astros na imensidão do espa- ço, assim como o próprio Sol é constituído pelo plasma. Alguns pesquisadores chegam a afirmar que 99% da matéria existente em todo o universo estão em estado plasmático. Um dos modos de a matéria atingir o esta- do plasmático é pelo aquecimento. Tomemos a água como exemplo. O gelo representa seu es- tado sólido. Se aquecermos o gelo, ele derreterá e passará a ser líquido, isto é, para o segundo estado da matéria. Se aquecermos ainda mais, o líquido evaporará e, assim, irá para o tercei- ro estado fundamental, o gasoso. Agora, se adi- cionarmos mais calor e o submetermos a uma alta pressão, esse gás se ionizará, ou seja, seus átomos se tornarão instáveis, o que ocasionará a liberação de elétrons. Portanto, o plasma é um gás ionizado em condi- ções especiais de temperatura e pressão. O resulta- do disso é que o plasma se diferencia dos gases em diversos aspectos. Um deles é a sua alta conduti- vidade elétrica, que pode ser observada nos raios durante uma tempestade na atmosfera da Terra, produzindo descargas superiores a 100 milhões de volts. Esses raios são plasma, assim como as cha- mas do fogo, a aurora boreal e os fenômenos at- mosféricos dos fogos-fátuos (bolas incandescentes que são liberadas do solo durante tempestades). No entanto, é fora do planeta Terra que o plas- ma existe em mais abundância. O Sol e outras es- trelas são exemplos bastante ilustrativos desse fe- nômeno. Em seu centro, a temperatura e a pressão são tão elevadas que ocasionam uma fusão termo- nuclear dos núcleos de hidrogênio para, então, for- marem o gás hélio que será ionizado, chegando ao plasma. O que vemos desse processo são somente os raios solares. O ser humano, como ser criador de técnicas e ferramentas, manipula o plasma. A matéria, então, em seu quarto estado físico, é utili- zada no funcionamento de lâmpadas fluorescentes, letreiros de neon, maçaricos, TVs de plasma, além de outras aplicações, como na medicina de ponta. Disponível em: <http://www.cienciaemcurso.unisul.br/interna_ capitulo.php?id_capitulo=50>. Acesso em: 26 abr. 2016. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 2 15 7 PV 2D -1 7- 10 E. Mudanças de estado físico Os três estados físicos podem ser convertidos uns nos outros, simplesmente aquecendo-os ou resfriando-os ou, ainda, alterando a pressão do sistema. Todo e qualquer ma- terial pode sofrer a ação desses fenômenos; basta que ocor- ram as devidas alterações na temperatura e/ou na pressão. Sólido Líquido Gasoso Endotérmico Sublimação Sublimação Solidi�cação Condensação Fusão Vaporização Exotérmico Mudanças de estado físico Fusão é a passagem do estado sólido para o estado líquido. Solidificação é a passagem do estado líquido para o es- tado sólido. Vaporização é a passagem do estado líquido para o es- tado gasoso (gás ou vapor). Veja, a seguir, as três formas em que a vaporização pode ocorrer. • Evaporação: é um processo natural (espontâneo), lento e superficial do sistema, sem agitação nem sur- gimento de bolhas. • Ebulição: é a vaporização rápida em que todas as molé- culas do sistema estão na temperatura de ebulição com a formação e desprendimento de bolhas (fervura). • Calefação: é uma vaporização intensa, quase instantâ- nea. Ocorre em razão de pouca quantidade de líquido estar sob intensa fonte de calor.) Condensação é a passagem do estado gasoso ou vapor para o estado líquido. Quando a passagem de um gás para o estado líquido ocorre sob forte pressão, ela é denominada liquefação. Sublimação é a passagem do estado sólido diretamente para o estado gasoso. O processo inverso pode ser denomina- do sublimação ou ressublimação. Diagrama de fases Dependendo das condições de temperatura e pres- são, uma substância existe na forma de um gás, um lí- quido ou um sólido. Além disso, sob certas condições, dois (ou até três) estados podem coexistir em equilíbrio. É possível representar essa informação por meio de um gráfico chamado diagrama de fases, no qual diagramas são usados para ilustrar a relação entre as fases da ma- téria, da pressão e da temperatura. p(mmHg) Sólido Líquido Vapor 0 0 100 θ(oC)0,01 4,58 760 T Diagrama de fase da água O gráfico exibe, em destaque, as fases sólida, líqui- da e vapor da água, determinadas por uma combinação de pressão e temperatura. Na linha azul existe um equi- líbrio entre as fases sólida e vapor , compondo um siste- ma heterogêneo; na linha alaranjada, um equilíbrio entre sólido e líquido e, finalmente, na linha verde, um equilí- brio entre as fases líquida e vapor. No ponto T, determi- nado pela pressão de 4,58 mmHg e pela temperatura de 0,01 °C, a água encontram-se nos três estados físicos; T é chamado de ponto triplo. Outro elemento notável nos diagramas de fase é o ponto crítico, no qual a distinção das fases não é possí- vel. Esse ponto é estabelecido pela temperatura e pres- são críticas. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 2 15 8 PV 2D -1 7- 10 Módulo 1 Propriedades da matéria EXERCÍCIOS PROPOSTOS RO TE IR O DE E ST UD OS Leia com atenção Capítulo 1 – Tópicos 1, 2, 2.A, 2.B, 2.C, 2.D e 2.E Ex er cí ci os Série branca 01 02 03 04 05 06 07 08 Série amarela 07 08 09 10 11 12 13 14 Série roxa 13 14 15 16 17 18 19 20 Foco Enem 04 08 09 10 11 14 16 18 https://coc.pear.sn/tanjzT9 01. Um béquer contendo 400 cm3 de um líquido com densida- de 1,85 g/ cm3 tem massa 884 g. Qual a massa do béquer vazio? 02. Qual é o valor da massa específica média (densidade) da Terra, se o seu volume é aproximadamente 20 · 1019 m3 e sua massa, 6 · 1024 kg? 03. IFSC A matéria pode se apresentar, basicamente, em três esta- dos físicos: sólido, líquido e gasoso. Sabemos que a matéria pode mudar de estado, dependendo do fornecimento ou da retirada de energia. Assinalea alternativa correta. Quando uma substância está no estado líquido e muda para o gasoso, dizemos que ela sofreu a. sublimação b. liquefação. c. fusão. d. vaporização e. condensação. 04. Enem C7-H24 O ciclo da água é fundamental para a preserva- ção da vida no planeta. As condições climáticas da Terra permitem que a água sofra mudanças de fase, e a compreensão dessas transformações é funda- mental para entender o ciclo hidrológico. Em uma dessas mudanças, a água ou a umidade da terra absorve o calor do Sol e dos arredores. Quando já foi absorvido calor suficiente, algumas das molé- culas do líquido podem ter energia necessária para começar a subir para a atmosfera. Disponível em: <http//www.keroagua.blogspot. com>. Acesso em: 30 mar. 2009. Adaptado. A transformação mencionada no texto é a a. fusão. b. liquefação. c. evaporação. d. solidificação. e. condensação. 05. UFG-GO Os processos envolvidos nas mudanças de estado físi- co da matéria, conforme a figura a seguir, envolvem transfe- rência de calor. Sólido Líquido Gás Dentre esses processos, os que envolvem, respectiva- mente, absorção e liberação de calor são a. solidificação e condensação. b. sublimação e solidificação. c. fusão e vaporização. d. vaporização e fusão. e. condensação e sublimação. 06. No Mar Morto nada afunda Esse mar fica entre dois países do oriente, Israel e Jordânia, e chama-se Mar Morto. Na verdade, não é um mar: é um grande lago, onde deságua o rio Jordão. Ele está a 392 metros abaixo do nível do mar e é o ponto mais baixo de toda a superfície do planeta. De tão grande, parece mesmo um mar: tem 85 quilômetros de comprimento e 17 quilômetros de largura. É tanto sal em suas águas que não tem pei- xe, alga ou camarão que consiga viver ali dentro. Por isso o nome de Mar Morto. Esse lago em que tudo boia tem a água mais sal- gada do mundo: é seis vezes mais salgado que um mar normal! É preciso muito cuidado para não abrir os olhos embaixo d’água, pois o sal queima as partes mais delicadas do corpo. Tomar sol depois de sair do Mar Morto pode causar queimaduras na pele. Disponível em: <http://www.sdr.com.br/Curiosidades/116. htm>. Acesso em: 12 out. 2011. Adaptado. Por que os objetos flutuam com mais facilidade no Mar Morto, em comparação a outros oceanos? 07. Olimpíada de Química-RS Consulte a tabela a seguir e responda ao que se pede so- bre a substância A. TF (°C) TE (°C) d (g/mL) Solubilidade a 20 °C (g/100 mL H2O) 350 820 1,5 70 LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 2 15 9 PV 2D -1 7- 10 a. Indique o intervalo de temperatura em que a substân- cia será líquida. b. Indique o intervalo de temperatura em que a substân- cia será sólida. c. Indique o intervalo de temperatura em que a substân- cia será gasosa. 08. Enem C7-H24 Usando pressões extremamente altas, equivalen- tes às encontradas nas profundezas da Terra ou em um planeta gigante, cientistas criaram um novo cristal, capaz de armazenar quantidades enormes de energia. Utilizando-se um aparato chamado bigorna de diaman- te, um cristal de difluoreto de xenônio (XeF2) foi pres- sionado, gerando um novo cristal com estrutura super- compacta e enorme quantidade de energia acumulada. Disponível em: <http://www.inovacaotecnologica. com.br>. Acesso em: 07 jul. 2010. Adaptado. Embora as condições citadas sejam diferentes do coti- diano, o processo de acumulação de energia descrito é aná- logo ao da energia a. armazenada em um carrinho de montanha russa du- rante o trajeto. b. armazenada na água do reservatório de uma usina hidrelétrica. c. liberada na queima de um palito de fósforo. d. gerada nos reatores das usinas nucleares. e. acumulada em uma mola comprimida. 09. UNESP O ano de 2015 foi eleito como o Ano Internacional da Luz, por causa da importância da luz para o Universo e para a hu- manidade. A iluminação artificial, que garantiu a iluminação noturna, impactou diretamente a qualidade de vida do ho- mem e o desenvolvimento da civilização. A geração de luz em uma lâmpada incandescente se deve ao aquecimento de seu filamento de tungstênio, provocado pela passagem de cor- rente elétrica, envolvendo temperaturas ao redor de 3 000 °C. Algumas informações e propriedades do isótopo estável do tungstênio estão apresentadas na tabela a seguir. Símbolo W Número atômico 74 Número de massa 184 Ponto de fusão 3 422 °C Eletronegatividade (Pauling) 2,36 Densidade 19,3 g · cm–3 Com base nas informações contidas no texto, é correto afirmar que a propriedade que justifica adequadamente o uso do tungstênio em lâmpadas incandescentes é a. apresentar alta densidade. b. apresentar alta eletronegatividade. c. ser um elemento inerte. d. apresentar alta temperatura de fusão. e. ser um metal de transição. 10. A tabela a seguir traz as temperaturas de fusão e ebuli- ção, em °C, sob pressão de 1 atm, de alguns materiais. Com base nas informações da tabela, assinale a alternativa que indica os materiais que estão no estado de agregação líquido à temperatura ambiente (cerca de 25 °C). Substância Temperatura de fusão (°C) Temperatura de ebulição (°C) Oxigênio –218,4 –183 Amônia –77,7 –33,4 Metanol –97 64,7 Acetona –94,6 56,5 Mercúrio –38,87 356,9 Alumínio 660 2 056 a. Oxigênio e metanol b. Metanol, acetona e mercúrio c. Metanol e mercúrio d. Amônia, acetona, mercúrio e alumínio 11. Enem C7-H24 Ainda hoje, é muito comum as pessoas utilizarem vasi- lhames de barro (moringas ou potes de cerâmica não esmal- tada) para conservar água a uma temperatura menor do que a do ambiente. Isso ocorre porque a. o barro isola a água do ambiente, mantendo-a sempre a uma temperatura menor que a dele, como se fosse isopor. b. o barro tem poder de “gelar” a água pela sua composi- ção química. Na reação, a água perde calor. c. o barro é poroso, permitindo que a água passe através dele. Parte dessa água evapora, tomando calor da mo- ringa e do restante da água, que são, assim, resfriados. d. o barro é poroso, permitindo que a água se deposite na parte de fora da moringa. A água de fora sempre está a uma temperatura maior que a de dentro. e. a moringa é uma espécie de geladeira natural, liberan- do substâncias higroscópicas que diminuem natural- mente a temperatura da água. 12. UnB-DF a. Faça a correspondência entre o estado físico e suas características. Estado físico 1. Sólido 2. Líquido 3. Gasoso Características ( ) Partículas muito afastadas sem atração entre elas e com movimento aleatório e intenso. ( ) Partículas meio afastadas com atração entre elas e com movimento moderado. ( ) Partículas muito próximas, que só vibram, e com grande atração entre elas. b. Uma substância pura tem temperatura de ebulição, TE = 82 °C, e temperatura de fusão, TF = –227 °C. Qual é o estado físico em que se encontra esta substância a uma temperatura de 38 °C? LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 2 16 0 PV 2D -1 7- 10 13. A tabela a seguir fornece as temperaturas de fusão e de ebulição (sob pressão de 1 atm) de algumas substâncias. Substância Fusão (°C) Ebulição (°C) Fenol 41 182 Pentano –130 36 Clorofórmio –63 61 Etanol –117 78 Considere essas substâncias na Antártida (tempera- tura de –35 °C), em Porto Alegre (temperatura de 25 °C) e no deserto do Saara (temperatura de 55 °C). Quais os estados físicos das substâncias em questão nos três lo- cais indicados? 14. OBQ C7-H24 Em uma aula, uma professora transferiu uma quantida- de de cânfora, um sólido branco, para um pote de vidro. Em seguida, ela fechou o pote com uma tampa metálica e o aque- ceu pela base. Ao longo do aquecimento, a superfície da tam- pa foi resfriada com uma pedra de gelo embrulhada em papel alumínio. Após alguns minutos do início do aquecimento, não se observou a presença de sólido no interior do frasco,porém uma névoa foi formada. Ao final, verificou-se a presença de cristais de cânfora na parte interna da tampa. Sobre esse processo, é correto afirmar que a cânfora a. destilou e solidificou. b. evaporou e condensou. c. fundiu e se liquefez. d. sublimou e ressublimou. 15. OBQ É comum ouvir a expressão: “Está mais suado do que tam- pa de chaleira”. O suor é o resultado da transpiração; já a água presente na tampa da chaleira aquecida é o resultado de uma a. calefação. b. condensação. c. floculação. d. solidificação. 16. OQ-RS A seguir se encontra um esquema ilustrando dois fras- cos, um com água e outro com álcool. No quadro têm-se três diferentes materiais, “A”, “B” e “C”, todos sólidos e insolúveis em água e álcool. Considerando que 1 mL equivale a 1 cm3, analise as afirmações do esquema. 100 mL 80 40 Água d = 1,0 g/mL Álcool d = 0,8 g/mL 80 40 100 mL Amostra Material "A" Material "B" Material "C" Volume (cm3) 28,0 14,0 20 Massa (g) 16,8 19,6 18 I. O material “A” flutua tanto em água quanto em álcool. II. O material “B” afunda tanto em água quanto em álcool. III. O material “C” flutua em água, mas afunda em álcool. Com base no exposto, afirma-se que a. apenas I é correta. b. apenas II é correta. c. apenas III é correta. d. apenas I e II são corretas. e. I, II e III são corretas. 17. Instituto Embraer-SP Considere a ilustração a seguir, em que estão representa- dos dois recipientes contendo dois tipos de misturas. Água e sal dissolvidos Água e óleo 1 2 Com relação às misturas apresentadas, é correto afirmar que a. as fases líquidas dos dois recipientes apresentam a mesma densidade. b. os líquidos do recipiente 2 têm diferentes densidades e formam uma mistura heterogênea. c. as substâncias misturadas em 1 têm densidades iguais e formam uma mistura homogênea. d. as substâncias misturadas em 2 têm mesma densida- de e formam uma mistura homogênea. 18. Colégio Naval-RJ Analise a tabela, considerando as temperaturas de fu- são (TF) e ebulição (TE), a 1 atm de pressão, das substân- cias a seguir. Substância TF (°C) TE (°C) Cloro –101,0 –34,6 Flúor –219,6 –188,1 Bromo –7,2 58,8 Mercúrio –38,8 356,6 Iodo 113,5 184 LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 2 16 1 PV 2D -1 7- 10 Sendo assim, é correto afirmar que, a 50 °C, encontram-se no estado líquido a. cloro e flúor. b. cloro e iodo. c. flúor e bromo. d. bromo e mercúrio. e. mercúrio e iodo. 19. UFPR Dadas as temperaturas de fusão e de ebulição, assinale a alternativa que indica, respectivamente, os estados físicos das substâncias abaixo a 40 °C. Substância T. Fusão (°C) T. Ebulição (°C) Água 0 100 Bromo –7 59 Fenol 41 182 Pentano –130 36 a. Líquido, líquido, sólido, gasoso b. Gasoso, líquido, líquido, sólido c. Líquido, sólido, líquido, gasoso d. Líquido, líquido, gasoso, sólido e. Sólido, gasoso, líquido, líquido 20. UFVJM-MG Considere as substâncias e algumas de suas proprieda- des físicas à pressão constante de 1 atm. Substância d (g/mL) TF (° C) TE (°C) I 3,0 –112 –108 II 13,6 –38 357 III 8,9 1 495 2 900 Dados d = densidade; TF = temperatura de fusão; TE = tempera- tura de ebulição Considerando essas substâncias, assinale a alternati- va correta. a. À temperatura ambiente, as substâncias I e II são líquidas. b. Na temperatura de fusão do gelo, as substâncias I e II são gases. c. Na temperatura de ebulição da água, as substâncias II e III são sólidas. d. Volumes iguais das três substâncias apresentam massas decrescentes na ordem II, III e I. Veja o gabarito desses exercícios propostos na página 188. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C 16 2 M M AX ER . S HU TT ER ST OC K 2 Substâncias químicas É pequeno o número de elementos que constituem nosso mundo e se combinam para produzir a matéria em uma inimaginá- vel e ilimitada variedade de formas. Uma parte da química é análi- se: a descoberta de quais elementos se combinaram para formar uma substância. Outra é a síntese: a produção de novas combi- nações de átomos, novos materiais, para melhorar os naturais ou produzir em maior abundância substâncias com pouca disponibi- lidade. Se os elementos são o alfabeto para os químicos, então as substâncias são suas obras, seus poemas e suas novelas. Na análise de um material, percebe-se que este apresenta massa e ocupa um determinado volume, podendo-se até sentir sua textura. É possível perceber seu cheiro, seu brilho e também sua cor. Sabe-se que a avaliação dessas características só é pos- sível em estruturas macroscópicas (vistas a olho nu ou não). Desse modo, quando são analisados sistemas macroscópicos, deve-se crer que, nesses sistemas existe uma quantidade muito grande de estruturas elementares na constituição de um corpo, que são as moléculas (compostos moleculares) ou íons (com- postos iônicos ou metálicos). Assim, como cada corpo (porção definida da matéria) precisa necessariamente ser constituído por uma quantidade muito grande de estruturas elementares, define-se substância como o agrupamento de moléculas ou íons, que podem ser iguais ou diferentes. Substâncias → Agrupamento de moléculas ou íons Portanto, um corpo sempre será constituído por substâncias. MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 2 16 3 PV 2D -1 7- 10 1. Substância pura É um material único, isento de outros materiais e que apresenta constantes físicas bem-definidas. As constantes físicas são catalogadas em livros e tabelas especiais. Os quí- micos baseiam-se nelas tanto para identificar as substâncias como também para constatar sua pureza. Acompanhe o processo de mudança de estado de um cubo de gelo retirado de um congelador, ao nível do mar. Inicialmente, nota-se que a temperatura está abaixo de 0 °C. Em seguida, ob- serva-se que o cubo de gelo começa a receber calor do ambiente, aquecendo-se até que a temperatura atinja 0 °C. Nesse momen- to, começa a ocorrer o processo de fusão, ou seja, surgem as pri- meiras gotinhas de fase líquida. Observando o termômetro, nota- se que a temperatura permanece em 0 °C até que todo o material sólido se converta em líquido (patamar constante de temperatu- ra – primeira linha horizontal no gráfico). Temperatura (oC) L + V S + L Tempo (minutos) 100 0 Ge lo Fusão (cte.) Ág ua líq uid a Ebulição (cte.) Va po r d e á gu a Curva de aquecimento da água pura à pressão ambiente. Quando não há mais fase sólida, a temperatura volta a su- bir e, com aquecimento contínuo, continua a elevar-se até que o líquido atinja 100 °C, momento no qual o líquido começa a ferver (um patamar constante de temperatura – segunda linha horizontal no gráfico). Durante todo o processo de ebulição, a temperatura permanecerá constante em 100 °C, só voltando a subir quando não houver mais fase líquida. Observação Todo o procedimento foi realizado com fornecimento de calor constante durante a fusão e a vaporização. Linhas hori- zontais no gráfico: a mesma substância se apresenta em dois estados físicos, caracterizando um sistema heterogêneo, apesar de ser uma substância pura. Exemplo A espécie água é substância pura, pois tem TF e TE cons- tantes. Um sistema contendo somente água pura em um único estado físico é homogêneo, pois apresenta as mesmas propriedades em toda sua extensão. No entanto, se for encon- trada em mais de um estado físico (água e gelo, por exemplo, já que gelo e água têm superfície de separação, o que indica mudança de fase), o sistema (o que está sendo submetido à observação) será heterogêneo. A. Substância pura simples ou elementar Nessa classificação, a substância é formada por um ou mais átomos de um mesmo elemento químico, não podendo, portanto, haver decomposição em outras espécies de matéria. Exemplos:N2(g), C2(g), O3(g), A(s), Zn(s) etc. A.1. Alotropia É a propriedade na qual um mesmo elemento químico pode agrupar-se de maneiras diferentes, formando substân- cias distintas. Constituem exemplos de elementos que apre- sentam variedades alotrópicas o carbono, o oxigênio, o fós- foro e o enxofre. Os alótropos têm as mesmas propriedades químicas entre si, ou seja, reagem da mesma forma com os mesmos reagentes; por apresentarem estrutura ou atomici- dade distinta, suas propriedades físicas serão, porém, dife- rentes. Assim, as variedades alotrópicas podem diferir umas das outras em relação ao número de átomos constituintes – alótropos por atomicidade – ou em relação à organização dos átomos em sua estrutura – alótropos estruturais. Exemplos a. Carbono Grafite (Cn) ≠ Diamante (Cn) ≠ Fulereno n = número muito grande e indeterminado A diferença entre Cgr e Cd está no arranjo cristalino. Fulereno Diamante Gra�te M AGNETIX.SHUTTERSTOCK b. Oxigênio Gás oxigênio O2 ≠ Gás ozônio O3 A diferença entre O2 e O3 está na atomicidade. O2 é me- nos energético que O3, logo é mais estável nas condi- ções ambientais. c. Fósforo Fósforo vermelho (Pn) ≠ Fósforo branco (P4) P PP P P PP P Fósforo vermelho Fósforo branco (P4) d. Enxofre Enxofre α ou rômbico (S8) ≠ enxofre β ou mono- clínico (S8) Enxofre rômbico Enxofre monoclínico LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 2 16 4 PV 2D -1 7- 10 B. Substância pura composta ou composto químico Apesar de conter átomos (ou íons) diferentes em sua constituição, as moléculas – ou arranjo de íons – são todas iguais e podem ser divididas em substâncias mais simples. Exemplos: H2O, CO2, NaC, H3PO4 etc. 2 NaC(s) Substância pura composta Pura = mesmo arranjo de íons Composta = 2 elementos (Na e C�) Substância pura simples Pura = mesmo elemento Simples = 1 elemento (Na) Substância pura simples Pura = mesmo elemento Simples = 1 elemento (C) 2 Na(s) + C2(g) 2. Mistura Reunião de duas ou mais substâncias puras em quais- quer quantidades em um mesmo recipiente, sem alteração de suas características individuais, pois, se isso ocorrer, ha- verá uma reação química, e não uma mistura. Temperatura (oC) Tempo (minutos) Fim da ebulição Vapor Líquido Intervalo da ebulição L + V Intervalo da fusão S + LSólido Início da ebulição Fim da fusão Início da fusão Curva de aquecimento de misturas. Conclui-se, então, que tanto a fusão/solidificação quan- to a ebulição/condensação ocorrem ao longo de um interva- lo de temperatura. A. Mistura homogênea (solução) Caracteriza-se por apresentar, visualmente, aspecto uni- forme em toda sua extensão. Essas misturas ou soluções apresentam as mesmas propriedades físicas e a mesma composição química em toda a sua dimensão e também um aspecto visual único (monofásico). Observação Todas as misturas, de quaisquer gases, são sempre mis- turas homogêneas. Exemplo O sistema água + sal dissolvido é mistura, pois a tem- peratura varia durante a fusão e a ebulição. É homogêneo, pois apresenta as mesmas propriedades em quaisquer de seus pontos. O mesmo ocorre para a mistura água e álcool e para a mistura ouro e cobre (75% e 25%, respectivamente, igual a ouro 18 quilates). Água + Sal dissolvido Água + Álcool Aliança de ouro 18 quilates B. Mistura heterogênea Caracteriza-se por apresentar superfície de separação, ou seja, aspecto visual desigual em suas diferentes regiões. Essas misturas não apresentam as mesmas propriedades em toda a sua extensão, caracterizando duas ou mais fases. Ou seja, em uma mistura heterogênea, cada material conserva suas propriedades separadamente. Exemplo O sistema água + gelo + limalha de ferro é uma mistura, sendo heterogêneo em razão da mudança de propriedades entre as fases “água”, “gelo” e “limalha”. Nesse sistema, são encontrados dois componentes (água e limalha de ferro) e três fases (trifásico: H2O(s), H2O() e Fe(s)). Observação Mesmo havendo diversos cubos de gelo ou vários “peda- ços” de ferro, por possuírem as mesmas propriedades, conta- bilizam apenas uma fase. Gelo Água Limalha de ferro Componente é cada substância (tipo de molécula ou arranjo de íons) participante da mistura e fase é cada ex- tensão do sistema que apresenta as mesmas propriedades, contínua ou não. Note que, em uma mistura, o número de fases não é ne- cessariamente igual ao número de componentes. Seguem outros exemplos. Água Mistura de 2 fases (bifásico) Mistura de 3 fases (trifásico) Granito Areia Água Óleo Areia O granito é uma mistura de feldspato, mica e quartzo, por- tanto sempre terá três componentes e três fases (trifásico). Observação Existem misturas com características especiais, pois se comportam como se fossem uma única substância durante a fusão/solidificação ou durante a ebulição/condensação. São elas as misturas eutéticas e azeotrópicas. a. Misturas eutéticas: são misturas sólidas que fundem/ solidificam a uma temperatura de fusão constante e temperatura de ebulição variável. Exemplo: algumas ligas metálicas, dentre elas a solda usada em eletrô- nica (37% de chumbo e 63% de estanho). Temperatura Tempo Fusão Ebulição Mistura eutética TF constante Curva de aquecimento de uma mistura eutética. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 2 16 5 PV 2D -1 7- 10 b. Misturas azeotrópicas: são misturas líquidas que fervem/condensam a uma temperatura de fusão va- riável e temperatura de ebulição constante. Exem- plo: água e álcool na proporção de 4% de água e 96% de álcool (álcool 96 °GL). Temperatura Tempo Fusão Ebulição Mistura azeotrópicaTE constante Curva de aquecimento de uma mistura azeotrópica. Comparando-se as características das substâncias puras com as das misturas, pode-se construir a tabela a seguir. Substância pura Mistura Mistura eutética Mistura azeotrópica Exemplo Água Água e sal Solda Álcool 96% Temperatura durante a fusão Constante Varia Constante Varia Temperatua durante a ebulição Constante Varia Varia Constante 01. Um líquido homogêneo apresenta temperatura de ebulição (TE) constante. Pode-se afirmar que esse líquido é puro? Por quê? Resolução Não, porque o líquido pode ser uma mistura azeotrópica. APRENDER SEMPRE 22 3. Sistemas homogêneos e heterogêneos Sistema é definido como uma porção da matéria considera- da o universo específico para análise, submetida a estudo (in- vestigação), podendo ser constituída por uma única substância (pura) ou por várias substâncias ao mesmo tempo (mistura). A. Sistema homogêneo É visualmente uniforme em toda a sua extensão, não apresentando superfície de separação. É constituído por uma única fase (encontram-se as mesmas propriedades em todos os pontos da extensão do volume). Sistemas og neos subst ncias puras misturas og neas ou soluhom homê â ê çções{ B. Sistema heterogêneo Não apresenta uniformidade visual, caracterizando-se por apresentar superfície de separação. Dessa forma, tem mais de uma fase (encontram-se duas ou mais propriedades em todos os pontos da extensão do volume). Sistemas eterog neos subst ncias puras emmudan a de fase misturah ê â ç ss eterog neash ê{ Exemplos • O sistema água pura é classificado como substância pura, pois, além de ser constituído pelo mesmo tipo de molécula, também apresenta propriedades físicas constantes, como TE e TF. É considerado homogêneo (monofásico), desde que se encontre em um único estado físico, pois apresenta as mesmas proprieda- des em toda a sua extensão, não sendo observada nenhuma superfície de separação. • O sistema água e sal dissolvido é classificado como mistura,pois é constituído por tipos diferentes de substâncias, apresentando propriedades físicas va- riáveis, como TE e TF. É considerado homogêneo (mo- nofásico), pois apresenta as mesmas propriedades em toda a sua extensão, não sendo observada nenhu- ma superfície de separação. • O sistema água e gelo é classificado como substância pura, pois é constituído pelo mesmo tipo de molécu- la. Todavia, apresenta superfície de separação, sendo considerado sistema heterogêneo (bifásico), pois não apresenta as mesmas propriedades em toda a sua ex- tensão (o gelo flutua porque apresenta menor densi- dade que sua fase líquida). • O sistema água e óleo é classificado como mistura, pois é constituído por tipos diferentes de substân- cias, sendo considerado heterogêneo (bifásico), pois não apresenta as mesmas propriedades em toda a sua extensão. Nesse sistema, é observada superfície de separação. 4. Fenômenos (transformações) Fenômeno é qualquer modificação operada nos corpos pela ação dos agentes físicos ou químicos ou, ainda, qualquer mudança que ocorra em um determinado sistema. A. Fenômenos físicos São os processos de transformação da matéria nos quais é alterada apenas a forma de apresentação do material, sem alterar sua identidade química. Isso quer dizer que não ocor- rem quebras de ligações químicas entre os átomos. Exemplo Mudanças de estado físico, expansão volumétrica etc. VENCAVOLRAB78. 123RF.COM O orvalho se forma quando o vapor de água presenteno ar se condensa ao entrar em contato comsuperfícies que estão mais frias que o ar. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 2 16 6 PV 2D -1 7- 10 B. Fenômenos químicos Nesses fenômenos, a identidade química da substân- cia sofre uma alteração radical, em virtude da quebra das ligações do material e da consequente formação de novas ligações químicas. Esses fenômenos são também chama- dos de reações químicas. A seguir, são apresentadas algumas evidências para a constatação de um fenômeno químico. • Liberação de gás após a mistura dos reagentes. • Formação de um sólido/líquido/gás após a mistura de reagentes (por exemplo, misturam-se dois reagentes líquidos e uma parte deles se transforma em sólido). • Mudança de cor dos reagentes. • Mudança de temperatura após a mistura dos reagentes. Exemplo Cozimento dos alimentos, queima de combustíveis, fer- rugem etc. 2 Fe(s) + O2(g) + 2 H2O() → 2 Fe(OH)2(s) Cinza Marrom VL AD IM IR M EL NI K. SH UT TE RS TO CK Processo de oxidação do latão (liga de Cu + Zn). 5. Separação de misturas heterogêneas Entre as análises imediatas utilizadas diariamente para separar materiais, podemos citar: coar café, catar feijão, cen- trifugar roupa na máquina de lavar, aspirar a poeira do chão, peneirar areia, fazer coleta seletiva de lixo etc. Análise imediata é o conjunto de processos mecânicos utilizados na separação das fases e/ou dos componentes de uma mistura, sem alteração das propriedades químicas origi- nais. É comum a utilização de uma sequência de processos até a separação completa dos componentes. A seguir, são apresentados os processos de separação mais comuns. A. Flotação É um processo usado para separar as fases da mistura en- tre dois sólidos por meio da flutuação de um dos componentes. 1o método: consiste em adicionar à mistura a ser desdo- brada um líquido que não reaja e não dissolva nenhum dos componentes e – mais importante – que apresente densidade intermediária a eles. A fase de menor densidade flutua e a de maior densidade sedimenta. SerragemAreia Água Água Areia + serragem 2o método: consiste em adicionar bolhas de ar, o que faz que as partículas em suspensão no líquido passem a aderir-se a essas bolhas. Essa espuma formada pode então ser removi- da, arrastando consigo as partículas de impurezas. Esse mé- todo pode ser empregado na mineração para separar os mi- nérios pulverizados da respectiva ganga (impurezas). A rocha a ser explorada é submetida a uma pulverização e, em segui- da, adiciona-se óleo, que adere à superfície das partículas do minério, tornando-o impermeável à água. Se acrescentarmos água ao conjunto, as partículas com óleo aderido vão para a superfície, e as impurezas ficam no fundo do recipiente. Exemplo: sulfetos (em pó) da areia (ganga). B. Levigação Processo usado para separar as fases da mistura entre dois sólidos. É utilizado quando dois componentes da mistura apresentam densidades diferentes e o componente de menor densidade pode ser arrastado por uma corrente de água ou outro líquido adequado. É utilizado em garimpos para separar o ouro do cascalho. Exemplo: ouro e areias auríficas (em pó). HILDEANNA.123RF.COM Garimpo de ouro com uma caixa de eclusa. C. Decantação É o processo usado para separar as fases de misturas he- terogêneas pela ação da gravidade, já que essas fases apre- sentam densidades diferentes. C.1. Sólido e líquido Mistura de água e areia Ao deixar a mistura heterogênea sólido/líquido em repou- so, lentamente o componente sólido (mais denso), pela ação da gravidade, deposita-se no fundo do recipiente, ocorrendo sedimentação. Quando a sedimentação do componente sólido se completa, inclina-se o recipiente para escoar a fase líquida. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 2 16 7 PV 2D -1 7- 10 Observação: para acelerar a sedimentação ou decanta- ção, faz-se uso de uma centrífuga. Em laboratórios clínicos, a fase sólida do sangue (hemácias, plaquetas e glóbulos brancos) é separada da fase líquida (soro ou plasma) por meio de centrífugas. Nela são colocados tubos de ensaio com sangue que giram em alta velocidade, medida em rota- ções por minuto (RPM), e o material mais denso se deposita rapidamente no fundo do tubo de ensaio. SU TH EP .S HU TT ER ST OC K Método de centrifugação C.2. Líquido e líquido Mistura água e óleo Para separar (decantar) dois ou mais líquidos imiscíveis de densidades diferentes, utiliza-se o funil de decantação ou funil de bromo ou ainda funil de separação. A mistura é deixada em repouso dentro do funil. O líquido mais denso fica embaixo. Em seguida, a torneira é aberta, deixando escoar o líquido de maior densidade. Quando a superfície de separação atinge a torneira, esta é fechada, separando assim as duas fases. Suporte Béquer Água Funil de decantação (funil de bromo) Óleo (menos denso) Água (mais denso) D. Sifonação É um processo usado para separar as fases da mistura heterogênea sólido/líquido e líquido/líquido. É a transferência de um líquido de um nível mais elevado para um nível mais baixo com o auxílio de um sifão. Esse processo é muito utili- zado para esgotar a água de aquários ou mesmo de piscinas. Sólido / Líquido Sifão Líquido + sólido Líquido Líquido / Líquido Sifão Líquido + Líquido Líquido E. Filtração É o processo de separação das fases de uma mistura he- terogênea (sólido/líquido ou sólido/gasoso) por meio de uma superfície porosa denominada filtro. Este retém a fase sólida em sua superfície, permitindo a passagem somente da fase líquida ou gasosa. E.1. Filtração simples – sólido e gasoso A mistura é lançada sobre um filtro (por sucção), que per- mite somente a passagem do componente gasoso. É o que fazem o aspirador de pó e o filtro de ar dos automóveis. Aspirador de pó KURHAN.SHUTTERSTOCK /DARIA FILIM ONOVA.SHUTTERSTOCK Filtro de ar E.2. Filtração simples – sólido e líquido Exemplo: água e pó de café. O pó de café fica retido no papel de filtro é denominado resíduo. A água que atravessa o filtro é o filtrado. 123RF.COM Filtração do café LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 2 16 8 PV 2D -1 7- 10 E.3.Filtração a pressão reduzida ou filtração a vácuo – sólido e líquido É utilizada para acelerar o processo de filtração quando a mistura sólido/líquido é muito pastosa (como é o caso da mistura de água e farinha de trigo) ou quando o líquido tem alta viscosidade. Kitassato Funil de Büchner A trompa-d'água (ou bomba de vácuo) produz rarefação do ar no interior do kitassato, o que diminui a pressão in- terna e faz que o líquido do funil de Büchner seja sugado, atravessando rapidamente o papel de filtro. Dessa forma, acelera-se a filtração. F. Dissolução fracionada – sólido e sólido É um processo de separação utilizado para separar dois ou mais sólidos. Consiste em tratar a mistura com um solven- te que dissolva apenas um dos componentes; em seguida, filtra-se e, por evaporação do solvente, recupera-se o compo- nente sólido dissolvido. Exemplo: mistura de sal e areia. • Dissolução: solubilização do sal. • Filtração: isolamento da areia. • Vaporização: isolamento do sal. G. Separação magnética É o processo utilizado para separar misturas sólido/sóli- do, quando um dos componentes é atraído por um ímã. Exemplo: mistura de limalha de ferro e enxofre. Limanha de ferro EnxofreMistura limalha deferro e enxofre Imã H. Tamisação ou peneiração Esse processo é usado quando os grãos dos sólidos têm tamanhos diferentes. Existem peneiras com diferentes malhas, que permitem separar as partículas conforme seus tamanhos. JGALIONE /ISTOCK Peneiração da terra. 01. FASM-SP O ácido acetilsalicílico (AAS) é um dos medicamentos mais conhecidos no mundo. A sua preparação no laboratório é relativamente simples, sendo um dos temas dos experimentos de química orgânica no Ensino Médio. O AAS é formado no meio reacional pela redução da temperatura do meio com banho de água e gelo. A separação do AAS é feita utilizando-se as aparelhagens indicadas na figura. Após lavagem e secagem do AAS, um dos testes físicos empregados para sua caracteriza- ção é a medida da temperatura em que ocorre a mudança de fases de sólido para líquido. O processo de separação indicado na figura e a propriedade física utilizada na caracterização do AAS são, respectivamente, a. cristalização e temperatura de ebulição. b. cristalização e temperatura de fusão. c. filtração e temperatura de fusão. d. filtração e temperatura de ebulição. e. centrifugação e temperatura de fusão. Resolução O processo de separação indicado na figura corresponde à filtração, em que o filtrado é recolhido no erlenmeyer. A parte sólida fica retida no papel de filtro, e a mudança de fase de sólido para líquido corresponde à temperatura de fusão. Alternativa correta: C APRENDER SEMPRE 23 LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 2 16 9 PV 2D -1 7- 10 Tratamento de água KEKYALYAYNEN.SHUTTERSTOCK O processo convencional de tratamento de água é dividido em fases. Em cada uma delas existe um rígido controle de dosagem de produtos químicos e acompanhamento dos padrões de qualidade. Antes do arma- zenamento, a água passa por um gradeamento preliminar, para eliminar sólidos que poderiam atrapalhar as etapas seguintes. 1. Pré-cloração: primeiro, o cloro é adicionado assim que a água chega à estação. Isso facilita a retirada de matéria orgânica e de metais. 2. Pré-alcalinização: depois do cloro, a água recebe cal ou soda, que servem para ajustar o pH* aos valores exigidos nas fases seguintes do tratamento. *Fator pH – O índice pH refere-se à água ser um ácido, uma base ou nenhum deles (neutra). Um pH de 7 é neutro; um pH abaixo de 7 é ácido e um pH acima de 7 é básico ou alcalino. Para o consumo humano, recomenda-se um pH entre 6,0 e 9,5. 3. Coagulação: nesta fase, é adicionado sulfato de alumínio, cloreto férrico ou outro coagulante, seguido de uma agitação violenta da água. Assim, as partículas de sujeira ficam eletricamente desestabilizadas e mais fáceis de agregar. 4. Floculação: após a coagulação, há uma mistura lenta da água, que serve para provocar a formação de flocos com as partículas. 5. Decantação: neste processo, a água passa por grandes tanques, para separar os flocos de sujeira for- mados na etapa anterior. 6. Filtração: logo depois, a água atravessa tanques formados por pedras, areia e carvão antracito. Eles são responsáveis por reter a sujeira que restou da fase de decantação. 7. Pós-alcalinização: em seguida, é feita a correção final do pH da água, para evitar a corrosão ou incrus- tação das tubulações. 8. Desinfecção: é feita uma última adição de cloro no líquido antes de sua saída da estação de tratamento. Ela garante que a água fornecida chegue isenta de bactérias e vírus até a casa do consumidor. 9. Fluoretação: o flúor também é adicionado à agua. A substância ajuda a prevenir cáries. Disponível em: <http://site.sabesp.com.br/site/interna/Default.aspx?secaoId=47>. Acesso em: 26 abr. 2016. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 2 17 0 PV 2D -1 7- 10 6. Separação de misturas homogêneas Uma solução líquida pode ser constituída de um compo- nente líquido e outro originalmente sólido. Nesses casos, são utilizados os métodos apresentados a seguir. A. Evaporação Quando temos sal e água homogeneamente misturados, podemos superá-los deixando a água evaporar até obter o sal sólido. Isso pode ser feito facilmente, por exemplo, colocando um pouco da mistura em um prato exposto ao sol. Após certo tempo, com a evaporação total da água, restará, no prato, ape- nas o sal sólido. Essa técnica é utilizada quando o objetivo é obter apenas o sólido, pois o líquido se perde. B. Destilação Quando uma mistura homogênea é composta por subs- tâncias de temperaturas de ebulição diferentes, é possível separá-las por meio da destilação, que consiste em separar a substância mais volátil (isto é, a de menor temperatura de ebulição) por vaporização, de forma que permaneça, no fras- co inicial, o componente menos volátil. A substância mais vo- látil é depois recuperada, por condensação. B.1. Destilação simples – sólido e líquido Processo de separação utilizado para separar os compo- nentes de uma mistura homogênea constituída de um sólido e um líquido, em que a diferença entre as temperaturas de ebulição costuma ser muito grande. Exemplo: mistura de água e sal. A solução entra em ebulição no balão, mas somente o líquido se vaporiza e caminha pelo condensador. Ao entrar em contato com as paredes frias, condensa-se, voltando ao estado líquido. OL GA M IL TS OV A/ IS TO CK PH OT OS Destilação em laboratório. B.2. Destilação fracionada – líquido e líquido É utilizada para separar os componentes de uma mistura homogênea constituída por dois ou mais líquidos. Por aqueci- mento da solução, os líquidos vão se destilando à medida que vaporizam. Quanto maior for a diferença entre as temperaturas de ebulição dos componentes, mais fácil será sua separação. Para aumentar o grau de pureza do destilado, utilizamos a coluna de fracionamento, que tem como função fornecer área de conta- to para a troca de calor. Durante o processo, o vapor condensa-se a e vaporiza vezes, aumentando a porcentagem do componente mais volátil (menor temperatura de ebulição), que sairá no topo da coluna com alto grau de pureza, enquanto o menos volátil se condensa em suas paredes e retorna ao balão de destilação. Observação: os componentes de uma mistura azeotrópica não podem ser separados por destilação simples ou fracionada. Condensador Saída de água Entrada de água Fonte de calor Balão volumétrico Entrada de vapor Mistura a ser destilada (água e éter) Coluna de fracionamento Líquido mais volátil que já foi destilado Termômetro A destilação fracionada é o método utilizado na destila- ção do petróleo. Petróleo bruto Forno de vaporização do petróleo A te m pe ra tu ra a um en ta AsfaltoGás combustível Gasolina de aviação Gasolina comum Óleo combustível Óleos lubri�cantes Óleo diesel Para�nas Querosene Esquema simplificado de torre de fracionamento de petróleo. C. Liquefação fracionada – gasoso e gasoso Resfriando-se gradativamente a mistura, os gases vão se liquefazendo à medida que suas temperaturas de liquefação (ebulição) vão sendo atingidas. Exemplo: separar os componentes do ar. D. Extração É utilizada para separar os componentes de uma mistura homogênea ou heterogênea. A separação ocorre em virtude da diferença de solubilidade, em um determinado líquido, dos componentes da mistura. É utilizada para a extração da cloro- fila das plantas, para separar substâncias oleosas na indús- tria de perfumes (extração de essências) etc. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 2 17 1 PV 2D -1 7- 10 Módulo 2 Substâncias puras e misturas EXERCÍCIOS PROPOSTOS RO TE IR O DE E ST UD OS Leia com atenção Capítulo 2 – Tópicos 1, 1.A e 1.B Ex er cí ci os Série branca 21 22 23 24 25 26 27 28 Série amarela 27 28 29 30 31 32 33 34 Série roxa 33 34 35 36 37 38 39 40 Foco Enem 24 28 29 30 31 34 36 37 https://coc.pear.sn/2Qx5Bcd 21. Por que uma substância pura, ao passar do estado sólido para o estado líquido, não sofre variação de temperatura? 22. Dois sólidos brancos apresentam a mesma densidade. Indique um teste que pode ser realizado para verificar se cor- respondem à mesma substância pura. 23. UFMG Uma amostra de uma substância X teve algumas de suas pro- priedades determinadas. Todas as alternativas apresentam pro- priedades que são úteis para identificar essa substância, exceto a. densidade. b. massa da amostra. c. solubilidade em água. d. temperatura de fusão. e. temperatura de ebulição. 24. Osec-SP C7-H24 Em qual das sequências a seguir estão representados um elemento, uma substância simples e uma substância composta, respectivamente? a. H2, C2, O2 b. H2, Ne, H2O c. H2, HI, He d. H2O, O2, H2 e. C, N2, HI 25. Gás incolor, temperatura de ebulição –196 °C, pouco reati- vo, utilizado no processo Haber, o elemento faz parte da consti- tuição das proteínas e não forma variedades alotrópicas. Esse elemento é o a. cloro. b. nitrogênio. c. enxofre. d. oxigênio. e. fósforo. 26. FASP (adaptado) Considere uma substância cuja fórmula é H3PO4. Essa substância é a. composta por quantos elementos químicos? b. composta por quantos átomos? c. simples ou composta? Justifique. 27. PUCCamp-SP (adaptado) Em que diferem o oxigênio, fundamental à respiração dos animais, e o ozônio, gás que protege a Terra dos efeitos dos raios ultravioleta da luz solar? 28. Cesgranrio-RJ C7-H24 Assinale a alternativa que apresenta somente substân- cias simples. a. CO(g), N2(g), H2(g) b. O3(g), O2(g), H2(g) c. NaC(s), H2O(), C2(g) d. Mg(s), A2O3(s), CO2(g) e. Br2(), I2(s), NO2(g) 29. CFT-MG Estudos relacionados ao grafeno concederam aos físicos Andre Geim e Konstantin Novoselov o Prêmio Nobel de Física de 2010. Esse material consiste de uma estrutura hexagonal de átomos de carbono, sendo duzentas vezes mais forte que o aço estrutural. Não é alótropo do grafeno a(o) a. ozônio. b. grafite. c. fulereno. d. diamante. 30. Considere dois béqueres, contendo quantidades diferen- tes de duas amostras líquidas homogêneas, A e B, a 25 °C, que são submetidos a aquecimento por 30 minutos, sob pressão de 1 atm, com fontes de calor equivalentes. A temperatura do líquido contido em cada béquer foi medida em função do tem- po de aquecimento, e os dados obtidos foram registrados nos gráficos a seguir. T(°C) TA 10 20 t(min) Amostra A 30 T(°C) TB 10 20 t(min) Amostra B 30 Sobre esses dados, são feitas as seguintes afirmações: I. Se TA = TB, então a amostra A e a amostra B, provavel- mente, constituem a mesma substância pura. II. Se as amostras A e B são constituídas pela mesma substância, então o volume da amostra B é menor que o volume da amostra A. III. A amostra A é uma mistura em que o líquido predomi- nante é aquele que constitui a amostra B. Quais estão corretas? a. Apenas I b. Apenas III c. Apenas I e II d. Apenas II e III e. I, II e III LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 2 17 2 PV 2D -1 7- 10 31. Enem C7-H24 Existem milhares de formas distintas de matéria. Uma substância é uma forma particular de matéria, apresentando composição fixa e definida. Considere o sistema a seguir e res- ponda à questão. Átomos são representados por bolinhas no sistema. A cada tipo de átomo corresponde um elemento. Molécula é uma reunião de átomos iguais ou diferentes. A cada tipo de molécula corresponde uma substância. Assinale a afirmação correta. a. Estão representados cinco átomos no esquema. b. No sistema há átomos de dois elementos. c. No esquema estão representadas 11 moléculas. d. O sistema é uma mistura de cinco substâncias. e. Não há substância simples no sistema. 32. Assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 01. Alotropia é o fenômeno no qual um mesmo ele- mento químico forma duas ou mais substâncias simples diferentes. 02. Substâncias alotrópicas apresentam propriedades químicas e físicas idênticas. 04. As moléculas de CO e CO2 e o íon CO32− são considera- dos substâncias alotrópicas entre si. 08. O alótropo O2 é mais estável que o ozônio, e a conver- são do primeiro para o segundo pode ser conseguida por descargas elétricas, como relâmpagos. Dê a soma dos números dos itens corretos. 33. Qual é a importância de diferenciar material de substância? 34. UFAC C7-H24 Com relação às substâncias O2, H2, H2O, Pb, CO2, O3, CaO e S8, podemos afirmar que a. todas são substâncias simples. b. somente O2, H2 e O3 são substâncias simples. c. todas são substâncias compostas. d. somente CO2, CaO e S8 são substâncias compostas. e. as substâncias O2, H2, Pb, O3 e S8 são simples. 35. Fuvest-SP Bronze, gelo-seco (CO2 sólido) e diamante são, respecti- vamente, exemplos de a. mistura, substância simples e substância composta. b. mistura, substância composta e substância simples. c. substância composta, mistura e substância simples. d. substância composta, substância simples e mistura. e. substância simples, mistura e substância composta. 36. UFAL Tanto o diamante como a grafita são formados apenas por átomos de carbono, entretanto, diferem bastante na maioria de suas propriedades. Isso é explicado pelo fato de apresentarem diferentes a. produtos de combustão. b. estruturas cristalinas. c. massas atômicas. d. núcleos atômicos. e. cargas elétricas. 37. Unesp Os recém-descobertos fulerenos são formas alotrópicas do elemento químico carbono. Outras formas alotrópicas do carbono são a. isótopos de carbono-13. b. calcário e mármore. c. silício e germânico. d. monóxido e dióxido de carbono. e. diamante e grafite. 38. UFSC Sobre o elemento químico oxigênio, é correto afirmar: 01. Encontra-se na natureza sob duas variedades, o oxi- gênio comum e o ozônio. 02. O oxigênio comum é um dos constituintes da atmos- fera terrestre. 04. O ozônio tem fórmula molecular O2. 08. Submetendo-se o oxigênio comum a descargas elé- tricas, ele pode ser convertido em ozônio. 16. O oxigênio comum é empregado como comburente de reações de combustão. Dê a soma dos números dos itens corretos. 39. PUC-MG São elementos que apresentam formas alotrópicas a. hidrogênio e oxigênio. b. fósforo e enxofre. c. carbono e nitrogênio. d. cálcio e silício. 40. UFMT Em 1974, Mário J. Molina e F. Sherwood Rowland lança- ram uma ideia explosiva: com base em cálculos teóricos, le- vantaram a hipótese de que o cloro proveniente de clorofluor- carbonos (compostos gasosos de carbono contendo cloro e flúor) poderia destruir o ozônio estratosférico. Esses gases, conhecidos como fréons ou pela sigla CFC, são utilizados principalmente comosubstâncias refrigerantes em geladei- ras, condicionadores de ar etc. e, na época, eram empregados como propelentes em frascos de aerossóis. Julgue os itens a seguir. I. O oxigênio é um exemplo de substância simples. II. O ozônio tem fórmula molecular O2. III. O ozônio é um gás que protege a Terra dos efeitos dos raios ultravioleta. IV. O oxigênio e o ozônio diferem quanto ao número atô- mico dos elementos químicos que os formam. Estão corretos os itens a. I e II, apenas. b. I e III, apenas. c. I e IV, apenas. d. I, II e III, apenas. e. todos. Veja o gabarito desses exercícios propostos na página 188. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 2 17 3 PV 2D -1 7- 10 Módulo 3 Gráficos de aquecimento e resfriamento EXERCÍCIOS PROPOSTOS RO TE IR O DE E ST UD OS Leia com atenção Capítulo 2 – Tópicos 2, 2.A e 2.B Ex er cí ci os Série branca 41 42 43 44 45 46 47 48 Série amarela 47 48 49 50 51 52 53 54 Série roxa 53 54 55 56 57 58 59 60 Foco Enem 44 48 49 50 51 54 55 59 https://coc.pear.sn/RQlPW Hy 41. Observe o gráfico a seguir. T(oC) Tempo Só lid o Líq uid o Va po r t4t3t2t1 a. O gráfico representa a curva de aquecimento de uma mistura eutética? Justifique. b. A temperatura de fusão do sistema é variável? Justifique. c. A temperatura de ebulição do sistema é constante? Justifique. 42. Vunesp O gráfico representa a curva de resfriamento, tempera- tura em função do tempo, de uma substância pura utilizada como combustível, à pressão de uma atmosfera. 390 350 310 270 0 10 30 50 70 A B C D E Tempo (min) Temperatura (K) Explique o fenômeno que ocorre em cada região da curva indicada pelas letras A, B, C, D e E. 43. UEFS-BA A curva de aquecimento, representada no gráfico, mostra a variação de temperatura em função do tempo de uma amos- tra de álcool vendido em supermercado. Te m pe ra tu ra (o C) 78,0 Vapor Líquido Sólido 0 Tempo (min) Considerando-se essas informações, uma análise desse gráfico permite afirmar corretamente que a. o álcool da amostra é uma substância composta pura. b. o vapor formado no final do aquecimento contém ape- nas etanol. c. a temperatura de ebulição mostra que esse álcool é uma mistura azeotrópica. d. a temperatura de ebulição constante caracteriza que o álcool da amostra é isento de água. e. a temperatura de fusão variável mostra que o álcool vendido em supermercado é uma mistura eutética. 44. UFES C5-H18 Observe os gráficos a seguir, que registram o aquecimen- to e o resfriamento da água pura. Te m pe ra tu ra (o C) Te m pe ra tu ra (o C) Aquecimento da água Tempo 100 0 (I) (II) Resfriamento da água Tempo 100 0 (IV) (III) LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 2 17 4 PV 2D -1 7- 10 As etapas (I), (II), (III) e (IV) correspondem, respectiva- mente, às seguintes mudanças de estados físicos a. fusão, ebulição, condensação e solidificação. b. condensação, solidificação, fusão e ebulição. c. solidificação, condensação, fusão e ebulição. d. fusão, ebulição, solidificação e condensação. e. ebulição, condensação, solidificação e fusão. 45. UFRG-RS Uma amostra de uma espécie química foi analisada em um laboratório e, como resultado, obteve-se o seguinte gráfico: Temperatura (oC) +20 –40 0 0 10 Tempo (s)20 30 40 Todas as afirmativas a respeito do gráfico estão corretas, exceto: a. O gráfico representa a mudança de fase de uma espé- cie química pura. b. A temperatura de fusão da espécie química é menor que a da água pura. c. O tempo gasto para fundir a espécie química é o mes- mo gasto na ebulição. d. Abaixo de 0 °C, a espécie química está totalmente na fase líquida. e. No intervalo de tempo entre 15 e 20 segundos, a espé- cie química está na fase líquida. 46. Observe o gráfico a seguir, que indica as mudanças de estado da substância pura chumbo, quando submetida a um aquecimento, e determine Temperatura (oC) 1 620 328 10 20 Tempo (min)35 50 a. a temperatura de fusão (TF); b. a temperatura de ebulição (TE); c. o estado físico aos 5 minutos; d. o estado físico aos 15 minutos; e. o estado físico aos 30 minutos; f. o estado físico aos 40 minutos; g. o estado físico aos 55 minutos. 47. UEM-PR O gráfico a seguir ilustra o comportamento dos dados ob- tidos no aquecimento de certa quantidade de gelo. T(oC) 0 A B C D E F (kJ) Analisando a variação da temperatura em relação à varia- ção na quantidade de calor, assinale a alternativa correta. a. No trecho AB, o gelo está mudando de fase. b. No trecho BC, o gelo está em repouso. c. No trecho CD, ocorre uma liberação de calor latente. d. No trecho DE, há uma mudança de fase. e. No trecho EF, o gelo está derretendo. 48. Udesc (adaptado) C5-H18 Para cada substância simples pode-se fazer um gráfico, denominado diagrama de fases, em que cada ponto corres- ponde a uma combinação de pressão e temperatura bem de- finida. Essa combinação de pressão e temperatura determina a fase da substância. A figura a seguir mostra o diagrama de fase da água. (°C) 4,58 mmHg 760 mmHg 217,5 atm pressão T374 1000,01 D Z B C Y X A 0 Analisando o diagrama de fases da água, todas as alter- nativas estão corretas, exceto: a. O ponto A é o ponto triplo da água. b. A água está na fase gasosa no ponto Z. c. A curva AB é a curva de vaporização. d. A água está na fase sólida no ponto X. e. O ponto B é o ponto de ebulição da água ao nível do mar. 49. UEM-PR De acordo com o gráfico a seguir de mudança de esta- do para duas substâncias, A e B, partindo do estado sólido para A (−20 °C) e do estado líquido para B (60 °C), assinale o que for correto. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 2 17 5 PV 2D -1 7- 10 140 120 100 B A 80 60 40 0 20 –20 –40 –20 0 20 40 60 80 Tempo (minutos) 120 140 150 120 180 Te m pe ra tu ra (o C) 01. A temperatura de fusão da substância A é 20 °C. 02. A temperatura de fusão da substância A é –20 °C e a da substância B é 60 °C. 04. A temperatura de ebulição da substância A é 60 °C. 08. A temperatura de fusão da substância B é 100 °C. 16. A temperatura de ebulição da substância A é igual à temperatura de fusão da substância B. Dê a soma dos números dos itens corretos. 50. Mackenzie-SP No gráfico a seguir, que mostra as mudanças de fase de agregação de uma substância provocadas pelo aumento de temperatura, o nome correto das transformações ocorridas nos intervalos X e Y é, respectivamente, Te m pe ra tu ra (o C) S L X TempoY G a. solidificação e condensação. b. fusão e ebulição. c. liquefação e vaporização. d. sublimação e sublimação. e. fusão e liquefação. 51. UFES C5-H18 Uma mistura eutética é definida como aquela que funde à temperatura constante. O gráfico que melhor representa o com- portamento dessa mistura até sua completa vaporização é: a. Temperatura (ºC) Tempo b. Temperatura (ºC) Tempo c. Temperatura (ºC) Tempo d. Temperatura (ºC) Tempo e. Temperatura (ºC) Tempo 52. Dois béqueres iguais, de capacidade calorífica desprezí- vel, contendo quantidades diferentes de água pura a 25 °C, foram aquecidos, sob pressão constante de 1 atm, em uma mesma chama. A temperatura da água, em cada béquer, foi medida em função do tempo de aquecimento, durante 20 minutos. Após esse tempo, ambos os béqueres conti- nham expressivas quantidades de água. Os resultados en- contrados estão registrados nos gráficos a seguir. Patamar Patamar Tempo/minuto Te m pe ra tu ra Te m pe ra tu ra Tempo/minuto 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 TA TB Béquer A Béquer B a. Indique o valor das temperaturas TA e TB. Justifique sua resposta. b. Indique o béquer que contém menor quantidade de água. Justifique suaresposta. c. Indique qual dos dois gráficos apresentaria um pata- mar maior se a temperatura dos béqueres continuas- se a ser anotada até a vaporização total da água. Jus- tifique sua resposta. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 2 17 6 PV 2D -1 7- 10 53. UDESC Analise as proposições em relação aos gráficos a seguir. (a) (b) (c) (x) Tempo Te m pe ra tu ra (º C) (d) (e) (a) (b) (c) (y) Tempo Te m pe ra tu ra (º C) (d) (e) I. O gráfico (X) representa uma substância pura. II. O gráfico (Y) representa uma substância pura. III. No gráfico (X) o caminho representado pela letra (b) corresponde à coexistência das fases sólida e líquida. IV. No gráfico (Y) o caminho representado pela letra (b) corresponde apenas à existência da fase sólida. V. O gráfico (X) representa uma mistura. Assinale a alternativa correta. a. Somente a afirmativa I é verdadeira. b. Somente as afirmativas I, II e IV são verdadeiras. c. Somente as afirmativas I, III e V são verdadeiras. d. Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. e. Somente as afirmativas I, II, III e IV são verdadeiras. 54. UDESC C5-H18 De acordo com os seguintes gráficos de mudanças de es- tado, podemos afirmar corretamente que I, II e III correspon- dem, respectivamente, a Vapor Líquido Sólido T (min) (I) °C Vapor Líquido Sólido T (min) (II) °C Vapor Líquido Sólido T (min) (II) °C a. mistura azeotrópica, substância pura e mistura eutética. b. mistura, substância pura e mistura azeotrópica. c. mistura, mistura azeotrópica e substância pura. d. substância pura, mistura eutética e mistura azeotrópica. e. substância pura, mistura e mistura eutética. 55. Os gráficos a seguir indicam a variação da temperatura em função do tempo para a mudança de estado de agrega- ção dos materiais A, B, C e D. Indique se esses materiais são substâncias, misturas comuns, misturas eutéticas ou misturas azeotrópicas e se está ocorrendo aquecimento ou resfriamento. T/°C Tempo/s Material A v �– v �– ss – � s � T/°C Tempo/s Material B v v – � s � �– s T/°C Tempo/s Material C v v – � s � �– s T/°C Tempo/s Material D v v – � s � 56. Mackenzie-SP Te m pe ra tu ra (° C) Tempo (min) S L L + V V S + L O gráfico representa a curva de aquecimento de uma a. mistura não eutética e não azeotrópica. b. mistura azeotrópica. c. mistura eutética. d. substância química composta. e. substância química simples. 57. PUC-SP Considere o gráfico a seguir. Tempo Temperatura B A B' A' As curvas AA’ e BB’ correspondem, respectivamente, ao comportamento de a. uma substância pura e uma solução. b. uma solução e uma substância pura. c. uma mistura homogênea e uma mistura heterogênea. d. duas soluções. e. duas substâncias puras. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 2 17 7 PV 2D -1 7- 10 58. Univali-SC Resfriando-se progressivamente água destilada, quando co- meçar a passagem do estado líquido para o sólido, a temperatura a. permanecerá constante enquanto houver líquido presente. b. permanecerá constante, sendo igual ao ponto de con- densação da substância. c. diminuirá gradativamente. d. permanecerá constante, mesmo depois de todo o lí- quido desaparecer. e. aumentará gradativamente. 59. Cesgranrio-RJ Um cientista recebeu uma substância desconhecida, no estado sólido, para ser analisada. O gráfico a seguir representa o processo de aquecimento de uma amostra dessa substância. 10 10 20 30 40 50 60 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Temperatura (ºC) Tempo (min) Analisando o gráfico, podemos concluir que a amostra apresenta a. duração da ebulição de 10 minutos. b. duração da fusão de 40 minutos. c. temperatura de fusão de 40 °C. d. temperatura de fusão de 70 °C. e. temperatura de ebulição de 50 °C. 60. Fatec-SP Um estudante construiu, em um mesmo diagrama, as curvas da temperatura em função do tempo resultantes do aquecimento, sob pressão normal, de três líquidos em três béqueres distintos. 103 1 2 3 101 100 Temperatura (ºC) Tempo (min) Com base na análise das curvas de aquecimento, são fei- tas as afirmações a seguir. I. O líquido do béquer 1 apresentou uma temperatura de ebulição constante, igual a 100 °C; portanto, esse líqui- do é uma substância pura ou uma mistura azeotrópica. II. O líquido do béquer 2 apresentou uma faixa de tem- peraturas de ebulição entre 101 °C e 103 °C; portanto, esse líquido é uma mistura. III. O líquido do béquer 3 apresentou o mesmo soluto e a mesma concentração que o líquido do béquer 2. Está correto o contido em a. I apenas. b. I e II apenas. c. I e III apenas. d. II e III apenas. e. I, II e III. Veja o gabarito desses exercícios propostos na página 188. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 2 17 8 PV 2D -1 7- 10 Módulo 4 Sistemas homogêneos, heterogêneos e transformações EXERCÍCIOS PROPOSTOS RO TE IR O DE E ST UD OS Leia com atenção Capítulo 2 – Tópicos 3, 3.A, 3.B, 4, 4.A e 4.B Ex er cí ci os Série branca 61 62 63 64 65 66 67 68 Série amarela 67 68 69 70 71 72 73 74 Série roxa 73 74 75 76 77 78 79 80 Foco Enem 64 68 69 70 71 74 75 79 https://coc.pear.sn/QaRjEM A 61. A ilustração a seguir mostra modelos de moléculas de gás metano e gás oxigênio antes e depois de uma mudança. Estado inicial Estado �nal A mudança indicada representa uma transformação físi- ca ou química? 62. UESPI (adaptado) Era uma triste imagem: um carro velho queimando gaso- lina (1) e poluindo o ambiente. A lataria toda amassada (2) e enferrujada (3). A água do radiador fervendo (4). Para tristeza de João, o dono do carro, estava na hora de aposentar aquela lata-velha a que ele tanto tinha afeição. Classifique os números (1), (2), (3) e (4) em fenômeno físico ou fenômeno químico. 63. Cefet-MG Considere os seguintes fenômenos: • decomposição da água oxigenada; • formação de ferrugem; • obtenção do sal da água do mar; • mistura do álcool na gasolina. O número de fenômenos químicos citados é igual a a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 64. UFSM-RS C7-H24 Errantes eram os primeiros grupos humanos que peram- bulavam pela região Sul. Os primeiros habitantes cozinhavam seus alimentos sobre pedras aquecidas, dentro de recipientes de couro cheios de água ou envolvidos em folhas vegetais e cober- tos por terra. Classifique em físicos ou químicos os fenômenos a seguir. 1. Físico 2. Químico a. Cozer alimentos b. Evaporar água c. Queimar madeira A sequência correta é a. 1 – a; 1 – b; 1 – c b. 2 – a; 1 – b; 1 – c c. 1 – a; 2 – b; 2 – c d. 2 – a; 1 – b; 2 – c e. 2 – a; 2 – b; 1 – c 65. Unimontes-MG O ouro denominado branco, usado em confecção de joias, contém dois elementos: ouro e paládio. Duas amostras dis- tintas de ouro branco diferem em relação às quantidades de ouro e paládio que contêm. Sabendo-se que ambas apresentam composição unifor- me, pode-se afirmar corretamente que o ouro branco é a. um material heterogêneo. b. uma solução sólida. c. uma substância composta. d. uma mistura heterogênea. 66. UFRGS-RS (adaptado) São dadas as seguintes características de um sistema: I. É formado por um só tipo de átomos. II. Apresenta temperaturas de fusão e de ebulição constantes. III. É unifásico, incolor e inodoro. IV. Resiste a processos comuns de fracionamento. Quais dos critérios apresentados definem uma subs- tância pura? 67. Verifique quais materiais são homogêneos e quais são heterogêneos. a. Vidro b. Álcool 96 °GL (96% de álcool e 4% de água) c. Ouro 18 quilates d. Gás oxigênio misturado com gás nitrogênio e. Leite integral f. Granito g. Gelatina h. Sangue i. Ferro-gusa LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 217 9 PV 2D -1 7- 10 68. CPS-SP C7-H24 Leia as afirmações a seguir, que exemplificam a explora- ção da natureza ao longo da história. • No período da Idade da Pedra, os homens usavam ar- mas e ferramentas, lapidando pedaços de rochas en- contradas na natureza. • O uso do cobre para a fabricação de utensílios domés- ticos, provavelmente, deve-se à constatação de sua fusão em uma fogueira feita sobre rochas que conti- nham esse minério. • Os primeiros registros de uma bebida alcoólica, feita pela fermentação de cereais, datam das civilizações mesopotâmicas, podendo ser considerada uma das mais antigas técnicas de produção. • Na Idade Média, o processo de conservação das car- nes era feito por meio da salga e da defumação (secar ou expor à fumaça). Analisando esses fenômenos, pode-se afirmar que ocor- re a transformação química apenas nos processos de a. lapidar rochas e fundir cobre. b. fundir cobre e defumar carne. c. fundir cobre e fermentar cereais. d. lapidar rochas e fermentar cereais. e. fermentar cereais e defumar carne. 69. UFRRJ Observe os dados listados na tabela a seguir. Substâncias Solubilidade a 20 °C (g/100 g de água) Densidade a 20 °C (g/cm3) Água – 1,00 Álcool etilíco (etanol) ∞ 0,7893 Gasolina Insolúvel 0,6553 ∞ solubilidade infi nita Com base nessas propriedades físicas, é possível, por exemplo, extrair o álcool que é adicionado à gasolina comer- cial. Este procedimento pode ser feito da seguinte maneira: a um determinado volume de gasolina adiciona-se o mesmo volume de água. A mistura é agitada e, a seguir, colocada em repouso. Forma-se, então, um sistema bifásico que pode ser separado com a ajuda de um funil de separação. Tendo como base os dados da tabela, podemos afirmar que, nesse proce- dimento, ocorre(m) o(s) seguinte(s) fenômeno(s): I. Quando a gasolina (que contém álcool) é misturada à água, o álcool é extraído pela água, e o sistema resul- tante é bifásico: gasolina/água-álcool. II. Quando a gasolina (que contém álcool) é misturada à água, a gasolina é extraída pela água, e o sistema resultante é bifásico: álcool/água-gasolina. III. A mistura água-álcool formada é um sistema homo- gêneo (monofásico), com propriedades diferentes daquelas das substâncias que a compõem. Dessas considerações, somente a. I é correta. b. II é correta. c. III é correta. d. II e III são corretas. e. III são corretas. 70. UEFS-BA Os sistemas água do mar, água e óleo, leite, sal e areia e vinagre podem ser classificados, respectivamente, como a. homogêneo, heterogêneo, homogêneo, heterogêneo e homogêneo. b. heterogêneo, heterogêneo, homogêneo, heterogê- neo e homogêneo. c. homogêneo, heterogêneo, heterogêneo, heterogê- neo e homogêneo. d. heterogêneo, heterogêneo, heterogêneo, homogê- neo e homogêneo. e. homogêneo, homogêneo, heterogêneo, homogêneo e homogêneo. 71. Mackenzie-SP C7-H24 Granito, refresco de xarope de groselha, água mineral fluoretada e sangue visto ao microscópio são, respectiva- mente, exemplos de materiais a. homogêneo, homogêneo, heterogêneo e heterogêneo. b. heterogêneo, heterogêneo, homogêneo e homogêneo. c. homogêneo, heterogêneo, heterogêneo e homogêneo. d. heterogêneo, homogêneo, homogêneo e heterogêneo. e. heterogêneo, homogêneo, homogêneo e homogêneo. 72. A água de torneira é uma solução ou uma substância? Justifique. 73. UPE (adaptado) Quantos componentes e quantas fases apresentam um sistema formado por água + álcool + granito, excluindo-se o recipiente e o ar atmosférico? Justifique sua resposta. 74. UFES C7-H24 Considere os seguintes sistemas: I. Nitrogênio e oxigênio II. Etanol hidratado III. Água e mercúrio Assinale a alternativa correta. a. Os três sistemas são homogêneos. b. O sistema I é homogêneo e formado por substân- cias simples. c. O sistema II é homogêneo e formado por substâncias simples e compostas. d. O sistema III é heterogêneo e formado por substân- cias compostas. e. O sistema III é uma solução formada por água e mercúrio. 75. UFSM-RS O conhecimento de química propicia uma melhor com- preensão do mundo e, consequentemente, auxilia na me- lhoria da qualidade de vida. A química está presente no dia a dia, como, por exemplo, no processamento e na conserva- ção de alimentos. Assim, avalie os seguintes processos. I. O amadurecimento de uma fruta II. A fermentação do vinho em vinagre III. A transformação do leite em iogurte IV. O cozimento do ovo LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 2 18 0 PV 2D -1 7- 10 São fenômenos químicos a. apenas I e II. b. apenas I e III. c. apenas II e IV. d. apenas III e IV. e. I, II, III e IV. 76. Dos sistemas a seguir, indique quais são homogêneos e quais são heterogêneos, quais são misturas e quais são substâncias puras. a. Liga metálica de cobre e ferro b. Leite c. Água destilada d. Ar atmosférico filtrado e. Barra de ferro f. Maionese g. Mistura granulada de sal e açúcar refinado h. Água mineral i. Um copo com água e óleo 77. UFSM-RS A qualidade da superfície gramada das áreas desportivas, como campos de futebol, é fundamental para que o evento seja corretamente realizado. Assim, é imperativo que o siste- ma de drenagem mantenha a área gramada suficientemente seca. A figura a seguir ilustra o sistema de drenagem em ação. Água da chuva Os sistemas de drenagem em ação Drenagem super�cial Drenagem subterrânea 40 cm Tubo Brita Bidim Topsoil Areia lavada (manta sintética permeável) (areia e matéria orgânica) O topsoil tem uma composição ideal, que contém entre 80% e 90% de areia e de 10% a 20% de matéria orgânica. Assi- nale a alternativa correta em relação ao topsoil. a. É uma mistura homogênea. b. Contém uma fase e dois componentes. c. É uma substância composta. d. É uma mistura heterogênea. e. Contém duas fases e um componente. 78. Rochas ígneas ou magmáticas são formadas pela solidifi- cação da lava. Um exemplo típico de rocha magmática é o gra- nito, usado como revestimento de edifícios, pisos etc. Sobre o granito, é correto afirmar que é uma a. substância pura composta. b. mistura heterogênea. c. substância pura simples. d. mistura homogênea. e. substância solúvel em água. 79. No laboratório de química de um colégio, alunos tra- balham realizando experiências químicas de misturas. Um aluno depositou os seguintes tipos de materiais em cinco béqueres diferentes: • béquer 1: água, areia e óleo de cozinha; • béquer 2: água, cubo de gelo e álcool; • béquer 3: água, óleo, cubo de gelo e granito; • béquer 4: gasolina e sal; • béquer 5: querosene e óleo diesel. Da análise dos sistemas formados, o estudante pôde concluir corretamente que a. no béquer 1 formou-se uma mistura heterogênea constituída de duas fases. b. no béquer 2 formou-se uma mistura homogênea de duas fases e três componentes. c. no béquer 3 formou-se uma mistura heterogênea de seis fases. d. no béquer 4 formou-se uma mistura homogênea com precipitado (sal). e. no béquer 5 formou-se uma mistura heterogênea de duas fases. 80. A coluna da esquerda, que contém exemplos de sistemas, e a da direita apresentam a classificação desses sistemas. 1. Elemento químico 2. Substância simples 3. Substância composta 4. Mistura homogênea 5. Mistura heterogênea ( ) Fluoreto de sódio (NaF) ( ) Gás oxigênio (O2) ( ) Água do mar filtrada ( ) Limonada com gelo A alternativa que contém a sequência correta dos núme- ros da coluna da direita, de cima para baixo, é a. 3 – 2 – 4 – 5 b. 3 – 2 – 5 – 4 c. 2 – 1 – 4 – 5 d. 2 – 3 – 5 – 4 e. 1 – 2 – 3 – 4 Veja o gabarito desses exercícios propostos na página 189. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 2 18 1 PV 2D -1 7- 10 Módulo 5 Separação de misturas heterogêneas EXERCÍCIOS PROPOSTOS RO TE IR O DE E ST UD OS Leia com atenção Capítulo 2 – Tópicos 5, 5.A, 5.B, 5.C, 5.D, 5.E,5.F e 5.G Ex er cí ci os Série branca 81 82 83 84 85 86 87 88 Série amarela 87 88 89 90 91 92 93 94 Série roxa 93 94 95 96 97 98 99 100 Foco Enem 84 88 89 90 91 94 95 99 https://coc.pear.sn/d4zEBM q 81. Com relação aos materiais e aos processos de separação, jul- gue os itens a seguir, indicando V para verdadeiro ou F para falso. ( ) Na filtração, as partículas sólidas, por terem ta- manho maior que os poros do filtro, ficam retidas nesse material. ( ) O sulfato de cobre (sólido azul solúvel na água) pode ser separado do enxofre (sólido amarelo in- solúvel na água) por meio da dissolução fracionada seguida de decantação. ( ) A separação de serragem e areia pela água é exem- plo de decantação, pois a serragem flutua e a areia precipita-se. 82. Deseja-se reaproveitar os compostos PEDB e BaSO4 pre- sentes em um determinado resíduo sólido de um laboratório de química. A tabela a seguir fornece algumas propriedades físicas de cada componente desse resíduo. Composto Temperatura de fusão (°C) Densidade (g/cm3) Solubilidade em água, a 25 °C KNO3 334 — Solúvel MgC2 714 — Solúvel BaSO4 — 4,5 Insolúvel PEBD (polietileno de baixa densidade) — 0,91 Insolúvel Fundamentado nos dados disponíveis, proponha um pro- cedimento completo, que permita a recuperação do PEBD e do BaSO4 de cada um desses compostos. 83. IFCE Na operação de extração de petróleo em uma jazida pe- trolífera, a pressão dos gases faz com que o petróleo seja jor- rado para fora, porém, em virtude de sua extração acontecer no subsolo, o petróleo pode estar misturado com a água do mar. O processo mecânico mais adequado para realizar a se- paração entre o petróleo e a água do mar é a a. destilação. b. filtração. c. separação magnética. d. evaporação. e. decantação. 84. IFSC C3-H8 O óleo de cozinha usado não deve ser descartado na pia, pois causa poluição das águas e prejudica a vida aquática. Em Florianópolis, a coleta seletiva de lixo recolhe o óleo usa- do armazenado em garrafas PET e encaminha para unidades de reciclagem. Nessas unidades, ele é purificado para retirar água e outras impurezas para poder, então, ser reutilizado na fabricação de sabão e biocombustíveis. Considerando essas informações e os processos de se- paração de misturas, é correto afirmar: a. Óleo e água formam uma mistura homogênea. b. Para separar o óleo de cozinha de impurezas sólidas e água, podem ser usadas, respectivamente, a filtra- ção e a decantação. c. O óleo é uma substância mais densa que a água. d. A filtração é um método usado para separar a água do óleo. e. Óleo é uma substância composta e água é uma subs- tância simples. 85. IFSP O aspirador de pó é um eletrodoméstico que permite se- parar misturas do tipo sólido-gás por a. centrifugação. b. filtração. c. destilação. d. decantação. e. levigação. 86. Tem-se uma mistura de cloreto de sódio e dióxido de silí- cio (areia). Pesam-se 5 g da mistura, adicionam-se 200 mL de água, agita-se bem e filtra-se. O resíduo do papel, após lava- gem e secagem, pesou 3,25 g. Qual a porcentagem de cloreto de sódio nessa mistura? 87. UFV-MG (adaptado) Numa das etapas do tratamento de água para as comuni- dades, o líquido atravessa espessas camadas de areia. Qual é a função da areia nesse processo? 88. IFSP C7-H27 Se tentarmos filtrar água barrenta, verificaremos que as partículas são tão finas que atravessam o filtro. Por esse motivo, nas estações de tratamento de água, adiciona-se sulfato de alumínio à água e, em seguida, adiciona-se, pou- co a pouco, hidróxido de cálcio, de tal forma que ocorra uma LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 2 18 2 PV 2D -1 7- 10 desestabilização das micropartículas em suspensão presen- tes na água bruta, que, seguida de um processo de agitação lento, promoverá a formação de partículas maiores denomi- nadas flocos, que são facilmente sedimentáveis. Dessa ma- neira, podemos separar “água limpa” por a. filtração. b. peneiração. c. destilação simples. d. destilação fracionada. e. evaporação do precipitado. 89. UEM-PR (adaptado) Sobre misturas homogêneas e heterogêneas e seus pro- cessos de separação, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 01. A levigação e a peneiração são técnicas de separa- ção de misturas sólidas, utilizando, respectivamen- te, diferenças entre a densidade e o tamanho dos sólidos a serem separados. 02. A filtração pode ser utilizada para a separação de uma mistura heterogênea de um sólido em um líqui- do ou de um sólido em um gás. 04. Por meio da flotação, podem-se separar dois sólidos com densidades diferentes, utilizando-se um líquido com densidade intermediária aos dois sólidos, sem que haja solubilização dos sólidos no líquido. 08. A centrifugação pode ser utilizada para a separação de dois líquidos solúveis entre si, mas que tenham densidades diferentes. Dê a soma dos números dos itens corretos. 90. Cefet-MG Suponha que uma mistura heterogênea (M1) seja submetida a um processo de separação (P1), resultando em uma mistura homogênea líquida (M2) e em um sólido puro (S1). Em seguida, (M2) é submetida a um processo de separação (P2), gerando um líquido puro (L1) e um sólido puro (S2). Considerando-se essas informações, é correto deduzir que a. L1 é uma solução líquida. b. P1 corresponde a um processo de levigação. c. P2 equivale a um processo de decantação. d. M2 apresenta temperaturas de fusão e ebulição constantes. e. M1 é constituída de limalha de ferro, cloreto de sódio e água. 91. UFPR C7-H25 A extração de petróleo em águas profundas segue basi- camente três etapas: I. perfuração, utilizando uma sonda; II. injeção de água pressurizada, que extrai o petróleo das rochas subterrâneas; III. separação do petróleo misturado com água e pedaços de rochas. A terceira etapa é realizada por meio dos métodos de a. decantação e filtração. b. extrusão e evaporação. c. sedimentação e flotação. d. destilação e centrifugação. e. evaporação e cromatografia. 92. No nosso cotidiano encontramos as substâncias quími- cas na forma de misturas. A seguir estão relacionados alguns exemplos de materiais encontrados na natureza. Material Principais componentes Ar Nitrogênio gasoso Oxigênio gasoso Argônio gasoso Gás carbônico Poeira Água mineral Água Sais minerais Granito Quartzo Mica Feldspato Álcool 96 °GL Etanol Água Solução de bateria Água Ácido sulfúrico Soro fisiológico Água Glicose Cloreto de sódio Dos materiais citados, indique quais constituem mistu- ras homogêneas e misturas heterogêneas. 93. Observe a imagem a seguir e responda às perguntas. Funil ou ampola de decantação Líquido mais denso (ex: água) Líquido menos denso (ex: azeite) a. Qual o método de separação usado? Descreva esse método. b. Qual a classificação dada a essa mistura? c. Quais os produtos obtidos ao final do processo? 94. Enem C7-H27 Seguem alguns trechos de uma matéria da revista Superinteressante, que descreve hábitos de um morador de Barcelona (Espanha), relacionando-os ao consumo de energia e aos efeitos sobre o ambiente. I. “Apenas no banho matinal, por exemplo, um cidadão utiliza cerca de 50 litros de água, que depois terá de ser tratada. Além disso, a água é aquecida, consu- mindo 1,5 quilowatt-hora (aproximadamente 1,3 mi- lhão de calorias), e, para gerar essa energia, foi preci- so perturbar o ambiente de alguma maneira [...]” LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 2 18 3 PV 2D -1 7- 10 II. “Na hora de ir para o trabalho, o percurso médio dos moradores de Barcelona mostra que o carro libera 90 gramas do venenoso monóxido de carbono e 25 gra- mas de óxidos de nitrogênio [...] Ao mesmo tempo, o carro consome combustível equivalente a 8,9 kwh.” III. “Na hora de recolher o lixo doméstico [...] quase 1 kg por dia. Em cada quilo há aproximadamente240 gra- mas de papel, papelão e embalagens; 80 gramas de plástico; 55 gramas de metal; 40 gramas de material biodegradável e 80 gramas de vidro.” No trecho I, a matéria faz referência ao tratamento neces- sário à água resultante de um banho. As afirmações a seguir dizem respeito a tratamentos e destinos dessa água. Entre elas, a mais plausível é a de que a água: a. passa por peneiração, cloração, floculação, filtração e pós-cloração e é canalizada para os rios. b. passa por cloração e destilação, sendo devolvida aos consumidores em condições adequadas para ser ingerida. c. é fervida e clorada em reservatórios, onde fica armazena- da por algum tempo antes de retornar aos consumidores. d. passa por decantação, filtração, cloração e, em alguns casos, por fluoretação, retornando aos consumidores. e. não pode ser tratada apor causa da presença de sa- bão, por isso é canalizada e despejada nos rios. 95. UERJ (adaptado) São preparadas duas misturas binárias em um laborató- rio, descritas da seguinte maneira: 1a mistura: heterogênea, formada por um sólido e um líquido; 2a mistura: heterogênea, formada por dois líquidos. Os processos de separação que melhor permitem recu- perar as substâncias originais são, respectivamente: a. filtração e decantação. b. decantação e filtração. c. destilação simples e filtração. d. decantação e destilação simples. 96. UFG-GO Considere a descrição da seguinte técnica: “O minério pulverizado é recoberto com óleo, água e de- tergente; nessa mistura, é borbulhado ar.” Essa descrição refere-se a um método de separação de misturas muito utilizado em indústrias metalúrgicas. Qual é essa técnica? a. Decantação b. Flotação c. Cristalização d. Destilação e. Sublimação 97. CFT-MG O derramamento de petróleo no Golfo do México, após a explosão da plataforma Deepwater Horizon, trouxe uma con- sequência: a mistura de componentes oleosos na água do mar. Um método utilizado para separar o óleo dessa água é a a. filtração. b. levigação. c. sublimação. d. decantação. 98. UFES Na perfuração de uma jazida petrolífera, a pressão dos ga- ses faz com que o petróleo jorre para fora. Ao reduzir-se à pres- são, o petróleo bruto para de jorrar e tem de ser bombeado. Em razão das impurezas que o petróleo bruto contém, ele é submetido a dois processos mecânicos de purificação antes do refino: separá-lo da água salgada e separá-lo de impurezas sólidas, como areia e argila. Esses processos mecânicos de purificação são, respectivamente, a. decantação e filtração. b. decantação e destilação fracionada. c. filtração e destilação fracionada. d. filtração e decantação. e. destilação fracionada e decantação. 99. UFSM-RS Logo cedo, um grupo de escoteiros acorda e prepara seu café da manhã: pão de caçador e café mateiro. Para preparar o café mateiro, misturam-se, em uma lata, pó de café, açúcar e água e aquece-se. Na sequência, ainda na lata, é adicionada uma brasa ardente para o pó descer. Com base nessas informações, julgue verdadeiras (V) ou falsas (F) as afirmativas a seguir. ( ) Na presença da brasa, ocorre um processo de de- cantação. ( ) No final do preparo, obtém-se uma mistura heterogênea. ( ) A mistura final contém só uma fase. A sequência correta é a. V – V – V b. V – V – F c. F – V – F d. V – F – V e. F – F – V 100. IFSC (adaptado) A água disponível nas torneiras de nossas casas e es- colas é um bem finito, porém não chega a esses lugares espontaneamente. Ela precisa ser coletada, tratada e distri- buída de forma correta para garantir sua qualidade. O trata- mento da água é feito da água doce encontrada na natureza, que contém resíduos orgânicos, sais dissolvidos, metais pesados, partículas em suspensão e micro-organismos. Por essa razão, a água é levada do manancial para a Estação de Tratamento de Água (ETA). Esse tratamento é dividido em várias etapas. Sobre as etapas existentes no processo de tratamento de água, leia e analise as seguintes proposições. 01. Umas das primeiras etapas é o peneiramento, que consiste na retirada dos poluentes maiores sem adi- ção de reagentes químicos. 02. A decantação ocorre como consequência do aumen- to do tamanho dos flocos de poluentes obtidos por meio da filtração da água. 04. A coagulação é um fenômeno químico resultante da adição de coagulantes, tais como o sulfato de alu- mínio, que reage com a alcalinidade natural da água formando uma base insolúvel que precipitará e carre- gará consigo outras impurezas. 08. As pequenas impurezas que não precipitarem após a coagulação podem ser removidas por filtração, que consiste em um processo puramente físico. 16. O hipoclorito de sódio é utilizado para a desinfecção da água já tratada, visando remover os contaminan- tes biológicos. Dê a soma dos números dos itens corretos. Veja o gabarito desses exercícios propostos na página 189. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 2 18 4 PV 2D -1 7- 10 Módulo 6 Separação de misturas homogêneas EXERCÍCIOS PROPOSTOS RO TE IR O DE E ST UD OS Leia com atenção Capítulo 2 – Tópicos 6, 6, 6.A, 6.B, 6.C e 6.D Ex er cí ci os Série branca 101 102 103 104 105 106 107 108 Série amarela 107 108 109 110 111 112 113 114 Série roxa 113 114 115 116 117 118 119 120 Foco Enem 104 108 109 110 111 114 115 117 https://coc.pear.sn/nXFISPo 101. Explique por que não é possível separar os componentes de uma mistura azeotrópica por destilação. 102. Temos uma mistura homogênea de água (líquido) e aceto- na (líquido). Qual é o processo de fracionamento mais indicado para separar os componentes dessa mistura? Justifique. Obs.: as temperaturas de ebulição da água e da acetona não são próximas. 103. UECE Dentre as opções a seguir, assinale a que corresponde à sequência correta de procedimentos que devem ser adota- dos para separar os componentes de uma mistura de água, sal de cozinha, óleo comestível e pregos de ferro. a. Destilação simples, separação magnética e decantação b. Separação magnética, decantação e destilação simples c. Destilação fracionada, filtração e decantação d. Levigação, separação magnética e sifonação 104. Enem C7-H25 O principal processo industrial utilizado na produção de fenol é a oxidação do cumeno (isopropilbenzeno). A equação a seguir mostra que esse processo envolve a formação do hi- droperóxido de cumila, que, em seguida, é decomposto em fenol e acetona, ambos usados na indústria química como precursores de moléculas mais complexas. Após o processo de síntese, esses dois insumos devem ser separados para comercialização individual. Cumeno + O2 Hidroperóxido de cumila OOH Fenol Acetona OH O Catalisador H2O/H2SO4 Considerando as características físico-químicas dos dois insumos formados, o método utilizado para a separação da mistura, em escala industrial, é a a. filtração. b. ventilação. c. decantação. d. evaporação. e. destilação fracionada. 105. OQ-RJ Desde que a lei seca passou a vigorar, no estado do Rio de Janeiro tivemos redução de 32% nas mortes por acidente de trânsito, redução de 13% no atendimento hospitalar de urgên- cia e redução de vários outros índices que comprovam que álcool e direção não combinam. O principal componente das bebidas alcoólicas e também do álcool comum é o etanol que, na forma anidra (sem água), é misturado com a gasolina, con- forme autorizado pelo CNP (Conselho Nacional de Petróleo). A mistura entre gasolina e etanol é classificada como __________________________ e o método mais eficaz para sua separação é a __________________________. As palavras que completam corretamente as lacunas são, respectivamente, a. heterogênea e decantação por funil de bromo. b. homogênea e destilação simples. c. homogênea e destilação fracionada. d. homogênea e liquefação fracionada. e. heterogênea e flotação. 106. UERJ Observe os diagramas de mudança de fases das substâncias puras A e B, submetidas às mesmascondições experimentais. 0 50 –116 20 35 55 80 Tempo (min.) Te m pe ra tu ra (° C) Substância A 0 118 –89 10 30 7560 90 Tempo (min.) Te m pe ra tu ra (° C) Substância B LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 2 18 5 PV 2D -1 7- 10 Indique a substância que se funde mais rapidamente. Nomeie, também, o processo mais adequado para separar uma mistura homogênea contendo volumes iguais dessas substâncias, inicialmente à temperatura ambiente, justifican- do sua resposta. 107. UFG-GO Uma solução contendo água e cloreto de sódio foi inadvertidamente misturada a n-hexano e cicloexano. Para separar essas quatro substâncias, foi realizada uma se- quência de procedimentos (métodos de separação), que seguiram um ordenamento lógico, fundamentado nas pro- priedades físicas das substâncias citadas. Considerando a tabela a seguir: Substância Temperatura de fusão (°C) Temperatura de ebulição (°C) Densidade (g/mL) Polaridade H2O 0 100 1 Polar C6H12 6,6 80,7 0,77 Não polar C6H14 –95,3 68,7 0,65 Não polar NaC 800,7 1 465 2,17 Polar a. indique um método de separação capaz de separar as substâncias polares das não polares; b. indique um método de separação capaz de separar as substâncias polares e outro método de separação ca- paz de separar as substâncias não polares. 108. Unisinos-RS C3-H8 Acidente entre caminhões bloqueia BR-290 em Arroio dos Ratos Colisão aconteceu por volta das 6h e resultou no vazamento da carga de gasolina. Disponível em: <http://zh.clicrbs.com.br>. Acesso em: 4 out. 2015. A gasolina, combustível de grande parte dos automóveis que circulam no mundo, e outros produtos, como o gás natu- ral, GLP, os produtos asfálticos, a nafta petroquímica, o que- rosene, os óleos combustíveis, os óleos lubrificantes, o óleo diesel e o combustível de aviação, são obtidos por meio da ________________ do petróleo. Esta é uma operação que se baseia nas diferenças de ________________ dos componentes da mistura de hidro- carbonetos. O petróleo é um líquido oleoso, escuro, ________________ em água e ________________ denso que a água, encontrado em jazidas do subsolo da crosta terrestre. As lacunas são corretamente preenchidas, respectiva- mente, por a. destilação fracionada; temperatura de fusão; inso- lúvel; menos b. destilação simples; temperatura de ebulição; inso- lúvel; menos c. destilação fracionada; temperatura de ebulição; so- lúvel; mais d. extração com solvente; temperatura de ebulição; solúvel; mais e. destilação fracionada; temperatura de ebulição; in- solúvel; menos. 109. Col. Naval-RJ Considere os seguintes métodos de separação de misturas. I. Método com base na densidade. II. Método com base no tamanho das partículas. III. Método com base nas temperaturas de ebulição. As definições acima se referem, respectivamente, a a. I – decantação; II – peneiração; III – destilação b. I – flotação; II – destilação; III – decantação c. I – filtração; II – catação; III – destilação d. I – flotação; II – tamização; III – sublimação e. I – decantação; II – destilação; III – filtração 110. EsPCEx-SP/Aman-RJ A fim de separar todos os componentes de uma mistura contendo areia, ferro em pó e uma solução salina aquosa, foi proposto o seguinte esquema: Areia + ferro em pó + sal + água Água + sal Água Sal Areia Ferro em pó Areia + ferro em pó I II III Os processos de separação mais indicados em I, II e III são, respectivamente a. filtração, destilação e imantação. b. filtração, evaporação e decantação. c. destilação, levigação e filtração. d. catação, evaporação e imantação. e. imantação, catação e evaporação. 111. CFT-MG C3-H8 Após uma aula de revisão sobre processos de separação de misturas, um professor de Química lançou um desafio aos alunos: “Considerem uma mistura contendo três componentes sólidos e proponham um modo de separá-los”. Para tanto, uti- lizem o quadro seguinte, que contém algumas características dos constituintes dessa mistura. Substâncias Solubilidade em água fria Solubilidade em água quente Magnetismo A Insolúvel Insolúvel Sim B Solúvel Solúvel Não C Insolúvel Solúvel Não A sequência correta de processos para a separação de cada um dos componentes da mistura é a. adição de água fria, filtração, evaporação e catação. b. separação magnética, adição de água fria, filtração e destilação. c. adição de água quente, filtração a quente, evaporação e separação magnética. d. separação magnética, adição de água quente, filtra- ção e destilação fracionada. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 2 18 6 PV 2D -1 7- 10 112. Suponha que o seu professor lhe entregue uma porção de uma mistura heterogênea de areia, sal e iodo e peça para você separar os componentes dessa mistura. O que você faria? 113. UFG-GO Um alambique é uma forma artesanal de realizar uma se- paração de misturas. O mesmo procedimento pode ser reali- zado com vidrarias e equipamentos de laboratórios químicos. Caldeirão Chama Alambique Coletor Serpentina Considerando as vidrarias e os equipamentos represen- tados, responda: a. Qual o nome da técnica de separação de misturas que representa o processo que ocorre no alambique? b. Utilizando as vidrarias e os equipamentos represen- tados, esquematize um aparelho de laboratório para realizar o mesmo processo que ocorre no alambique. 114. UFOP-MG C7-H25 Um aluno encontrou, em um laboratório, três frascos con- tendo três misturas binárias, conforme descrito a seguir. 1a mistura: heterogênea, formada por dois sólidos 2a mistura: heterogênea, formada por dois líquidos 3a mistura: homogênea, formada por dois líquidos cujas temperaturas de ebulição diferem em 20 °C. Marque a alternativa que indica os processos de separa- ção mais adequados para recuperar as substâncias originais na 1a, 2a e 3a misturas, respectivamente. a. Filtração, decantação e destilação simples b. Evaporação, destilação simples e decantação c. Decantação, destilação simples e destilação fracionada d. Sublimação, decantação e destilação fracionada 115. Unicid-SP Numere a segunda coluna de acordo com a primeira, es- colhendo, em seguida, a opção correspondente à numeração correta, de cima para baixo. Misturas Principais métodos de separação 1. Oxigênio e nitrogênio ( ) Destilação 2. Óleo e água ( ) Filtração 3. Álcool e água ( ) Separação magnética 4. Ferro e enxofre ( ) Decantação 5. Ar e poeira ( ) Liquefação a. 1 – 4 – 5 – 2 – 3 b. 1 – 5 – 4 – 3 – 2 c. 3 – 2 – 4 – 5 – 1 d. 3 – 5 – 4 – 2 – 1 e. 5 – 1 – 3 – 4 – 2 116. UEM-PR Assinale o que for correto sobre os processos de purifica- ção e separação dos componentes de uma mistura. 01. Para separação do plasma sanguíneo, usa-se a cen- trifugação, pois, em decorrência desse processo fí- sico, em que uma força radial é aplicada à amostra, ocorre decantação dos componentes mais densos da amostra de sangue. 02. A destilação simples pode tornar a água do mar pró- pria para consumo. 04. Na obtenção de gasolina, a partir do petróleo, utiliza- se a destilação fracionada. 08. A filtração serve para separar componentes de mis- turas homogêneas. 16. A decantação de uma mistura heterogênea líquido-lí- quido, seguida por escoamento do líquido mais den- so, é feita em funil de separação. Dê a soma dos números dos itens corretos. 117. UFMG Certas misturas podem ser separadas, usando-se uma destilação simples, realizável numa montagem, como a apre- sentada nesta figura: CondensadorBalão de destilação Erlenmeyer Suponha que a mistura é constituída de água e cloreto de sódio dissolvido nela. Ao final da destilação simples dessa mistura, obtém-se, no erlenmeyer, a. água. b. água + ácido clorídrico. c. água + cloreto de sódio. d. água + cloro. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NSIN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 2 18 7 PV 2D -1 7- 10 118. UniEvangélica-GO A tecnologia trouxe para o ser humano benefícios extraor- dinários. Por exemplo, antes dos aspiradores de pó, era bem difícil retirar as poeiras e outras sujidades dos pisos, tapetes, carpetes e estofados. Os aspiradores de pó convencionais são capazes de se- parar misturas a. heterogêneas de sólidos e gases. b. homogêneas de sólidos e líquidos. c. heterogêneas de sólidos e líquidos. d. homogêneas de sólidos e gases. 119. UFT-TO A areia é um material muito utilizado na construção de casas e edifícios, desde que possua excelente qualidade. Quando a areia é recolhida por dragas, outros materiais como pedras e fragmentos de madeira são misturados à areia. Para separar a areia desses materiais indesejáveis, qual técnica é empregada? a. Sublimação b. Sedimentação c. Peneiração d. Filtração e. Decantação 120. IFSC Uma mistura é formada por duas ou mais substâncias, que são chamadas de componentes. Para separar os compo- nentes de uma mistura, podem-se utilizar muitos processos. Assinale a(s) proposição(ões) correta(s). 01. Pode-se separar completamente uma mistura de água e açúcar por decantação. 02. A destilação permite separar os componentes de uma mistura homogênea. 04. O processo de filtração leva em consideração o tama- nho dos componentes de uma mistura. 08. Podem-se separar componentes de uma solução pela cristalização de todos eles. 16. A destilação fracionada baseia-se nas diferentes pressões de vapor dos componentes da mistura. Dê a soma dos números dos itens corretos. Veja o gabarito desses exercícios propostos na página 189. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C QU ÍM IC A 13 2 18 8 PV 2D -1 7- 10 GA B. Gabarito dos Exercícios Propostos QUÍMICA 132 Módulo 1 01. A massa do béquer vazio é igual a 144 g. 02. d = 30 000 kg/m3 03. D 04. C 05. B 06. Porque a densidade da água no Mar Morto é consi- deravelmente maior, decorrente de maior quantidade de sais dissolvidos. 07. a. A substância A será líquida no intervalo de 350 °C a 820 °C. b. A substância A será sólida na temperatura menor que 350 °C. c. A substância A será gasosa na temperatura maior que 820 °C. 08. E 09. D 10. B 11. C 12. a. (3) Partículas muito afastadas sem atração entre elas e com movimento aleatório e intenso. (2) Partículas meio afastadas com atração entre elas e com movimento moderado. (1) Partículas muito próximas, que só vibram, e com grande atração entre elas. b. Estado líquido. 13. Antártida Porto Alegre Saara Fenol Sólido Sólido Líquido Pentano Líquido Líquido Gasoso Clorofórmio Líquido Líquido Líquido Etanol Líquido Líquido Líquido 14. D 15. B 16. E 17. B 18. D 19. A 20. a. Incorreta b. Incorreta c. Incorreta d. Correta Módulo 2 21. Porque todo o calor é usado para separar as partículas da substância sólida. Enquanto ainda houver partículas por separar, a temperatura permanecerá constante. Somente depois disso o calor provocará aumento da temperatura. 22. As temperaturas de fusão e ebulição de ambos os sólidos poderiam ser medidas. Se apresentarem as temperaturas de fusão e ebulição iguais, é porque trata-se da mesma substân- cia. Mas se as temperaturas forem diferentes, então, corres- pondem a substâncias diferentes. 23. B 24. E 25. B 26. a A substância é constituída por três elementos quími- cos, sendo: H, P e O. b. A substância é constituída por três átomos de H, um átomo de P e quatro átomos de O. Portanto, um total de oito átomos. c. A substância é composta, pois é formada por mais de um elemento químico (mais de um tipo de átomo). 27. Os alótropos oxigênio (O2) e ozônio (O3), além das pro- priedades físicas, diferem na atomicidade da molécula. 28. B 29. A 30. C 31. B 32. 09 (01 + 08) 33. A substância é caracterizada por ter propriedades físicas e químicas bem-definidas, servindo como padrão no caso de uma pesquisa, enquanto o material pode ser separado nas diversas substâncias que o compõem. 34. E 35. B 36. B 37. E 38. 27 (01 + 02 + 08 + 16) 39. B 40. B Módulo 3 41. a. Sim. As misturas eutéticas apresentam gráfico de mu- dança de estado físico com um único patamar na tem- peratura de fusão. b. Não. A temperatura de fusão mantém-se constante do início até o final da mudança de estado. c. Não. A temperatura de ebulição (ou de condensação) varia com o tempo. 42. Região A: ocorre resfriamento do vapor. Região B: ocorre mudança do estado gasoso para o es- tado líquido. Região C: ocorre resfriamento do líquido. Região D: ocorre mudança do estado líquido para o esta- do sólido. Região E: ocorre o resfriamento do sólido. 43. C 44. A 45. D 46. a. TF = 328 °C b. TE = 1 620 °C c. Sólido d. Sólido + líquido e. Líquido f. Líquido + vapor e. Vapor LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C QU ÍM IC A 13 2 18 9 PV 2D -1 7- 10 GA B. 47. D 48. B 49. 05 (01 + 04) 50. B 51. C 52. a. TA = 100 °C; TB = 100 °C. TA e TB são iguais e representam a tem- peratura de ebulição da água. b. Béquer A, pois leva menos tem- po para ocorrer ebulição. c. Béquer B, pois tem maior quan- tidade de água. 53. D 54. B 55. O material A sofre aquecimento e é uma mistura comum (o gráfico não apresenta nenhum patamar). O material B sofre resfriamento e é uma substância pura (o gráfico apre- senta dois patamares). O material C sofre resfriamento e é uma mistura eutética (o gráfico apresen- ta um patamar na solidificação). O material D sofre resfriamento e é uma mistura azeotrópica (o gráfico tem um patamar na condensação). 56. B 57. A 58. A 59. C 60. B Módulo 4 61. Transformação química. As molé- culas, no estado inicial, desapareceram e, no lugar delas (estado final), surgi- ram novas moléculas. 62. (1) Fenômeno químico (2) Fenômeno físico (3) Fenômeno químico (4) Fenômeno físico 63. B 64. D 65. B 66. Substâncias puras são, quimi- camente iguais entre si, apresentam propriedades bem-definidas e têm composição química fixa. Resistem a processos comuns de fracionamento. Portanto, as características que defi- nem uma substância pura são II e IV. 67. a. Vidro – Homogêneo b. Álcool 96 °GL – Homogêneo c. Ouro 18 quilates – Homogêneo d. Gás oxigênio misturado com gás nitrogênio – Homogêneo e. Leite integral – Heterogêneo f. Granito – Heterogêneo g. Gelatina – Heterogênea h. Sangue – Heterogêneo i. Ferro-gusa – Heterogêneo 68. E 69. E 70. C 71. D 72. É uma mistura (solução), pois são encontradas nela, além da substância água (H2O), sais minerais, cloro etc. Caso não seja potável, podem-se encontrar até mesmo agentes patogênicos. 73. O granito é constituído por três fases e três componentes: feldspato, mica e quartzo. Portanto, há cinco com- ponentes: feldspato, mica, quartzo, água e álcool. Água/álcool + granito = quatro fases 74. B 75. E 76. São sistemas homogêneos: liga metálica, água destilada, ar atmosféri- co, barra de ferro e água mineral. São sistemas heterogêneos: leite, maionese, mistura de sal e açúcar e copo com água e óleo. São misturas: todos, exceto a barra de ferro e a água destilada. 77. D 78. B 79. C 80. A Módulo 5 81. V – V – F 82. Solução aquosa de KNO3 + MgC2 com BaSO4 no fundo e PEBD flutuando. Decanta-se esse sistema e remove-se o PEBD da superfície por raspagem com uma pá. Após esse procedimento, reali- za-se uma filtração simples, removendo o BaSO4 da solução. 83. E 84. B 85. B 86. 35% 87. As espessas camadas de areia funcionam como um filtro retendo as impurezas da água. 88. A 89. 07 (01 + 02 + 04) 90. E 91. A 92. Ar – Mistura heterogênea Água mineral – Mistura homogênea Granito – Mistura heterogênea Álcool 96 GL – Mistura homogênea Solução de bateria – Mistura homogênea Soro fisiológico – Mistura homogênea 93. a. Para separar substâncias (óleo de azeite e água) por diferença de densidade,utiliza-se a de- cantação: após certo tempo, a substância água (mais densa) deposita-se no fundo do funil. Abre-se cuidadosamente a tor- neira, deixando passar a água. b. Mistura heterogênea. c. Água e óleo de azeite. 94. D 95. A 96. B 97. D 98. A 99. B 100. 29 (01 + 04 + 08 + 16) Módulo 6 101. Não é possível essa separação por- que a mistura apresenta uma tempera- tura de ebulição constante, que é menor que a temperatura de ebulição de cada um dos componentes da mistura. 102. Para separar os componentes (lí- quido/líquido) de uma mistura homo- gênea, deve-se fazer uma destilação fracionada: aquece-se a mistura colo- cada em um balão com a mesma apa- relhagem da destilação simples, adap- tando-se à coluna de fracionamento, e esta, ao balão volumétrico. Como as temperaturas de ebulição são diferen- tes, é fácil separar os líquidos, contro- lando a temperatura de aquecimento da mistura. 103. B 104. E 105. C 106. A substância A se funde durante 15 minutos, enquanto a substância B se funde durante 20 minutos. Assim, podemos afirmar que a substância A se funde mais rapidamente. A temperatura ambiente, ambas as substâncias estão na fase líquida, LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C QU ÍM IC A 13 2 19 0 PV 2D -1 7- 10 GA B. com A apresentando temperatura de ebulição 50 °C, e B, temperatura de ebulição 118 °C. Nesse caso, a mistura homogênea deverá ser separada por destilação fracionada, recolhendo-se o líquido mais volátil. 107. a. O método mais adequado é a decantação de líquidos imiscíveis, utilizando-se o funil de decantação ou fu- nil de bromo. b. Para a água e o cloreto de sódio → destilação simples Para o n-hexano e o cicloexano → destilação fracionada 108. E 109. A 110. A 111. B 112. Deve-se aquecer a mistura heterogênea (areia, sal e iodo) em um recipiente contendo um funil invertido. Com isso, o iodo sublima e é retido nas paredes do funil. Para separar a areia do sal, deve-se adicionar água à mistura. Essa solução (água + sal e areia) é filtrada. O papel de filtro retém a areia e deixa passar a fase líquida (água + sal). O filtrado é, então, submetido a uma destilação simples (ou ebulição) para separar o sal da água. 113. a. No alambique ocorre a destilação fracionada. b. ou ou 114. D 115. D 116. 23 (01 + 02 + 04 + 16) 117. A 118. A 119. C 120. 22 (02 + 04 + 16) LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C QQQQQQU ÍUÍUÍUÍUÍUÍUÍ Qu ím ica 13 2 13 1 13 3 Capítulo 1 Introdução à química orgânica ........................ 192 Exercícios PropostosExercícios Propostos .................................... .................................... 201201 Módulo 1 Introdução à química orgânica .................... 201 Módulo 2 Classi� cação das cadeias carbônicas .......204 Capítulo 2 Hidrocarbonetos (PARTEPARTE I) ............................... 207 Exercícios Propostos .................................... .................................... 212 Módulo 3 Hidrocarbonetos de cadeia normalHidrocarbonetos de cadeia normal ............ 212 Gabarito dos Exercícios PropostosGabarito dos Exercícios Propostos................ 215 MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C 19 2 A DV EN TT R / I ST OC K Introdução à química orgânica1 Os compostos químicos são classificados em dois grandes grupos: os inorgânicos e os orgânicos. Hoje, são conhecidos cerca de 200 mil compostos inorgânicos e, aproximadamente, 18 milhões de compostos orgânicos. Com o avanço da tecnologia, a cada ano que passa, milha- res de outros compostos orgânicos são sintetizados. Os conhecimentos de química orgânica estão presentes em toda a nossa vida: na transformação dos alimentos, na me- dicina, na obtenção de energia, na fabricação de remédios, cosméticos e plásticos, nos produtos obtidos nas indús- trias químicas etc. 1. Histórico Os fundamentos da química orgânica datam da metade do século XVIII, quando evoluíram da alquimia para formar o postulado de uma ciência moderna. Naquele tempo, foram observadas diferenças inexplicáveis entre as substâncias obtidas dos organismos vivos e aquelas derivadas dos mi- nerais. Era muito difícil conseguir isolar e refinar os compos- tos extraídos das plantas e dos animais. Mesmo quando pu- ros, era trabalhoso manuseá-los, pois tinham a tendência de se decompor mais facilmente que os compostos extraídos dos minerais. MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 3 19 3 PV 2D -1 7- 10 O termo “orgânico” surgiu, pela primeira vez, em 1777, com Torben Olof Bergman, que entendia que os compostos provenientes dos minerais e dos seres vivos (animais e vegetais) tinham características muito distintas daqueles que passaram a ser reconhecidos como produtos inorgâni- cos. Nessa época, tais compostos orgânicos eram produ- zidos exclusivamente de organismos animais e vegetais e, durante muito tempo, os químicos tentaram produzir os compostos orgânicos em laboratório, contudo não tiveram sucesso. Em razão disso, por volta de 1807, Jöns Jacob Freiherr von Berzelius começou a defender a chamada teo- ria da força vital, segundo a qual somente o metabolismo de um organismo vivo seria capaz de sintetizar substân- cias orgânicas, já que apenas esses organismos eram do- tados de uma força vital superior, que os tornava capazes de elaborar essas sínteses. Por volta de 1816, essa teoria da força vital foi abalada quando Michel Chevreul desco- briu que o sabão, preparado pela reação de álcalis com gordura animal, poderia ser separado com diversos com- postos orgânicos puros, que ele próprio denominou ácidos graxos. Pela primeira vez, uma substância orgânica (gor- dura) fora convertida em outras (ácidos graxos e glicerina) sem a intervenção de uma força vital externa. Gordura animal NaOH aq( ) → Sabão + glicerina Sabão H O3 + → Ácidos graxos Pouco mais de uma década após essa descoberta, em 1828, a teoria da força vital sofreu outro golpe, quando o químico alemão Friedrich Wöhler, então aluno de Berzelius, obteve, em laboratório, a ureia, um composto tipicamente orgânico encontrado na urina dos animais e resultante do metabolismo da matéria nitrogenada e do aquecimento do sal inorgânico cianato de amônio. NH4CNO O∆ C NH2 NH2 UreiaCianato de amônio Síntese de Wöhler Essa reação ficou conhecida como síntese de Wöhler, um marco histórico na fragilização da teoria da força vital. A partir de então, a química orgânica deixou de ser consi- derada a química que trata dos compostos produzidos pelos animais e vegetais, evidenciando que os compostos orgâni- cos não precisam ser obtidos, necessariamente, de organis- mos vivos. Com isso, procurou-se uma nova maneira de concei- tuar a química orgânica. Assim, em 1848, Leopold Gmelin chamou atenção para o fato de que todos os compostos orgânicos até então descobertos apresentavam em suas constituições o elemento carbono. Por isso, em 1858, August Von Kekulé acabou por definir a química orgânica como a parte da química que estuda os compostos do elemento carbono. Com base nessa definição, a química orgânica passou a ser a química dos corantes, dos produtos farmacêuticos, do papel e da tinta de escrever, da gasolina, dos combustíveis fósseis e de materiais renováveis, dos produtos alimentícios, dos estabi- lizantes e dos conservantes, das borrachas, das siliconas e dos polímeros em geral. Os processos biológicos e seus produtos também constituem material de estudo da química orgânica. Como o carbono é a unidade fundamental, constante e obrigatória dos compostos orgânicos, torna-se necessário um conhecimento mais profundo e detalhado desse ele- mento, para que se possa entender de maneira eficaz todo o conteúdo da química orgânica. 2. O estudo do carbono A estrutura dos compostos orgânicoscomeçou a ser desvendada na segunda metade do século XIX, com os estudos de Archibald Scott Couper e de Friedrich August Kekulé sobre o comportamento químico do carbono. Esses estudos geraram as carac- terísticas que definem não apenas o carbono como elemento em si, mas toda a estrutura de fundamentos que dirigem uma ciência de forma ampla e irrestrita. Essas ideias ficaram conhecidas como postulados de Kekulé-Couper. A. Postulados de Kekulé-Couper A.1. Tetravalência do carbono Em razão de sua estrutura com quatro elétrons na camada de valência, o carbono estabelece, sempre, quatro ligações quí- micas covalentes para formar compostos estáveis, sendo classificado como tetravalente (valentia = capacidade). CC 4 ligações simples (109o 28') 2 ligações simples e 1 dupla (120o) CC 1 ligação tripla e 1 simples (180o) 2 ligações duplas (180o) LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 3 19 4 PV 2D -1 7- 10 Orbitais moleculares e hibridação Orbital é a região do espaço onde há a maior probabilidade de se encontrarem elétrons. Os orbitais, entretanto, não representam a posição exata do elétron no espaço, que não pode ser determinada devido à sua natureza ondulatória; apenas delimitam uma região do espaço na qual a probabilidade de encontrar o elétron é elevada. Na formação de pares eletrônicos, ocorre a fusão dos orbitais atômicos, originando o orbital molecular. Carbono tetraédrico (Le Bel e Van't Hoff, 1874): O átomo de carbono ocupa o centro de um tetraedro regular imaginário e dirige suas valências para os quatro vértices do tetraedro. Tipos de orbitais moleculares: y z x Orbital atômico s y z x Orbital atômico p O carbono, ao realizar quatro ligações equivalentes, ou seja, quatro ligações do tipo sigma, sofre hibridização de 1 orbital puro s e 3 orbitais puros p. O resultado são 4 orbitais iguais do tipo sp3. 6C: 1s2 2s2 2p2 ⇒ 6C: 1s2 2s1 2p3 ⇒ 6C: 1s2 2(sp3)4 Orbital s orbital py Orbital px Orbital pz + 4 orbitais sp3 sp3 sp3 sp3 sp3 109o28' Quando o carbono faz uma ligação dupla e duas ligações simples ou três sigma e uma pi, ele sofre uma hibridização de 1 orbital s e 2 orbitais p, formando 3 orbitais novos e iguais do tipo sp2, e reserva 1 orbital p puro para fazer a ligação pi. 6C: 1s2 2s2 2p2 ⇒ 6C: 1s2 2s1 2p3 ⇒ 6C: 1s2 2(sp2)3 2p1 σsp2 – s π σsp2 – s σsp2 – s σsp2 – s σsp2 – sp2 Outro exemplo: molécula de eteno, C2H4(g) H H H C C H Na molécula de C2H4(g), temos dois tetraedros ligados pelas arestas. Quando o carbono faz duas ligações duplas ou uma ligação tripla e uma simples, ou seja, duas ligações sigma e duas ligações pi, ele sofre hibridização de 1 orbital s e 1 orbital p, formando 2 orbitais novos e iguais do tipo sp, e reserva 2 orbitais p puros para fazer as ligações pi. 6C: 1s2 2s2 2p2 ⇒ 6C: 1s2 2s1 2p3 ⇒ 6C: 1s2 2(sp2)2 2p2 LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 3 19 5 PV 2D -1 7- 10 π π σsp – s σsp – s σsp – s Exemplo: molécula de etino, C2H2(g) C C HH Tabela resumo Elemento Hibridização Geometria molecular Ângulo (orbitais híbridos) Estrutura C 0π sp3 Tetraédrica 109o 28' C sp3 C sp2 sp — C ≡ = C = 1π sp2 Trigonal plana 120o 2π sp Linear 180o B (A) sp2 Trigonal plana 120o B Be sp Linear 180o — Be — 01. Dada a fórmula estrutural do 3-metil-but-1-ino: H C CH CH3 CH3C quantas ligações sigma do tipo s-sp existem na estrutura? a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 e. 5 Resolução Para que tenhamos uma ligação do tipo s-sp, é neces- sária a existência de carbono (com duas ligações π) que possua esse tipo de hibridização e de hidrogênio ligado a ele. Como temos uma ligação tripla (duas ligações π) en- tre dois carbonos, temos, então, dois carbonos com hibri- dização sp. Como apenas um desses carbonos apresenta hidrogênio, há apenas uma ligação do tipo s-sp. Alternativa correta: A APRENDER SEMPRE 24 A.2. Equivalência das ligações Independentemente da posição do ligante, as quatro ligações funcionam da mesma maneira. Pode-se explicar essa equivalên- cia pelo fato de o carbono apresentar as quatro valências iguais por meio da existência, por exemplo, de apenas um único composto denominado cloro-metano (cloreto de metila) de fórmula CH3C. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 3 19 6 PV 2D -1 7- 10 H C H H H H H H C H O átomo de carbono situa-se no centro de um tetraedro imaginário, estando, cada uma de suas valências, dirigida para um dos vértices do tetraedro. Com o advento de novas teorias, como a teoria da máxi- ma repulsão dos pares eletrônicos da camada de valência (VSPER, da sigla em inglês) e, posteriormente, a teoria dos or- bitais atômicos e moleculares, a fórmula espacial de ligação por meio dos vértices não foi mais aceita, restando apenas a distribuição tetraédrica das ligações para o carbono como o maior legado dessa teoria. C. Elementos organógenos São os principais elementos que compõem as moléculas orgânicas. São eles: C N O H F I C� Br S P Como os compostos orgânicos são moleculares, os ele- mentos organógenos são formados basicamente por ame- tais. A ureia, por exemplo, é uma substância cuja molécula apresenta esses quatro elementos principais. É conveniente enfatizar que alguns compostos que contêm carbono são abordados na química inorgânica. São eles: o monóxido de carbono (CO), o dióxido de carbono (CO2), os carbonatos (CaCO3, H2CO3 etc.) e os cianetos (KCN, NaCN etc.). Lembre-se sempre de que todo composto orgâ- nico possui carbono, mas nem todo composto com carbono é orgânico. D. Representação das cadeias carbônicas Os compostos orgânicos podem ser representados de vá- rias maneiras diferentes. Considerando um composto orgânico de fórmula molecu- lar C6H12, teremos as denominações descritas a seguir. • Fórmula estrutural: indica a posição de cada átomo na cadeia carbônica. H C C H H C HH H C H H H C H C H H C H H C�H C C� H HH C H H HC� C H C� HH Como só existe um composto com a fórmula CH3C, as quatro representações apresentadas devem ser consideradas iguais e, consequentemente, as quatro valências se equivalem. 01. Explique as informações citadas: 1a Existe somente uma substância de fórmula CHC3. 2a Existe somente uma substância de fórmula CH2C2. Resolução 1a As quatro valências do carbono se equivalem, por isso existe somente uma substância CHC3. 2a O átomo de carbono ocupa o centro de um tetrae- dro regular, com as valências dirigidas para os vértices. APRENDER SEMPRE 25 A.3. Formação de cadeias Os átomos de carbono podem estabelecer ligações entre si, formando longas cadeias carbônicas. Estas cadeias são representadas pela sua fórmula estrutural, podendo apresen- tar-se de forma longilínea, cíclica, com ramificações ou mis- tas. Podem até ligar-se umas às outras. C C CC C C C C C C C CC C C C C C C CC C B. Teoria de Le Bel e Van't Hoff Em 1874, Joseph Le Bel e Jacobus van't Hoff propuse- ram os arranjos que um átomo de carbono pode assumir quando realiza várias ligações com outros átomos de car- bono. Assim, quando ocorrer a formação de quatro ligações simples, o átomo de carbono poderá se comportar da ma- neira descrita a seguir. – Foi proposta uma estrutura de distribuição tetraédrica para os quatro átomos ligantes a um mesmo átomo de carbo- no. Dessa maneira, convencionou-se determinar a estrutura do carbono que realiza quatro ligações simples como carbono tetraédrico. A molécula de metano (CH4), por exemplo, pode ser representada das seguintes formas: LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 3 19 7 PV 2D -1 7- 10 ou CH3 C CH2 CH3 CH3 CH • Fórmula em bastão(bond-line) ou estrutura esque- lética: nesta fórmula, apenas as ligações químicas e os átomos diferentes de C e H são representados. Supõe-se que um átomo de carbono esteja em cada intersecção de duas linhas (ligações) e no final de cada linha. Ocasionalmente, um átomo de carbono poderá estar indicado para ênfase ou para melhor esclarecimento. ou • Fórmula eletrônica ou de Lewis: nesta fórmula, os elé- trons de valência são representados como pontos em torno do símbolo do elemento químico. H H C HH Os compostos orgânicos também podem ser represen- tados por uma fórmula denominada estrutura condensada. As ligações simples C — H e C — C não são apresentadas, ao contrário, ficam implícitas. Exemplo (CH3)2CH(CH2)2COCH2(CH)2CH(OH)CH3 (Fórmula condensada) A fórmula estrutural do composto descrito é: CH3 CH CH3 CH CH2 CH CH3CH2 CH2 CHC O OH E. Classificação dos átomos de carbono numa cadeia carbônica Uma das classificações mais solicitadas em química or- gânica refere-se ao número de átomos de carbono ligados diretamente a um único átomo de carbono, por meio de li- gações simples, duplas ou triplas. Dessa forma, em função da tetravalência do carbono, podem ser encontradas quatro possíveis classificações para o átomo de carbono, apresen- tadas a seguir. E.1. Carbono primário É todo átomo de carbono ligado, no máximo, a um único átomo de carbono. Considera-se, também, por extensão, todo átomo de carbono não ligado a nenhum outro átomo de car- bono primário. H C H H H C HH H C H H H C H C H H H O H C H H H C E.2. Carbono secundário É todo átomo de carbono ligado a dois outros átomos de carbono. H C H H H C HH H C H H H C E.3. Carbono terciário É todo átomo de carbono ligado a três outros átomos de carbono. H C H H C HH H C H H H C H C H H E.4. Carbono quaternário É todo átomo de carbono ligado a quatro outros átomos de carbono. H C H H C H H C H H H C H C H H H H C H Carbono primário: (p) Carbono secundário: (s) Carbono terciário: (t) Carbono quaternário: (q) p q p t p p ps 5 átomos de carbono primário (p) 1 átomo de carbono secundário (s) 1 átomo de carbono terciário (t) 1 átomo de carbono quaternário (q) 3. Classificação das cadeias carbônicas Os compostos orgânicos são divididos em duas grandes classes: alifáticos e aromáticos. Compostos alifáticos são aqueles de cadeia aberta (ou acíclica) mais os compostos cíclicos que se assemelham aos compostos de cadeia aberta. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 3 19 8 PV 2D -1 7- 10 Exemplos CH3 CH2 CH3 H2C CH2 H2C CH2 Compostos aromáticos são o benzeno e os compostos que se assemelham ao benzeno em comportamento químico. O benzeno pode ser representado por: C H H H C C C C H H H C C H H H C C C C H H H C Também pode ser representado pelas formas a seguir: ou ou Portanto, são considerados aromáticos os compostos que representam, pelo menos, um anel com seis átomos de carbono unidos por três ligações duplas alternadas. CH2 CH2 ou CH3 CH3 CH3 ou ou Regra de Hückel Em 1931, o químico e físico alemão Erich Hückel pro- pôs uma regra para determinar se um anel conjugado e pla- nar teria propriedades aromáticas. Esta regra estabelece que, se um anel todo conjugado e planar possuir 4n + 2 elé- trons π, em que n é um número inteiro, ele será aromático. Essa regra ficou, então, conhecida como regra de Hückel. Exemplos a. Benzeno (aromático) Cíclico, todo conjugado e possui 4n + 2 = 6 elé- trons π (cada ligação dupla são dois elétrons π), logo n = 1 (inteiro planar). b. Ciclo-octatetraeno (não aromático) Cíclico, todo conjugado, mas possui 4n + 2 = 8 elétrons π, logo n = 6 4 não é inteiro. Como não é aromático — não tem energia de estabilização —, o composto não é planar. Na realidade, ele está ar- rumado assim: c. 1,3,5-cicloeptatrieno (não aromático) Cíclico, mas não é todo conjugado (temos um Csp3 no anel). A. Classificação das cadeias alifáticas Cadeias alifáticas são todas aquelas que não possuem anéis aromáticos. A.1. Classificação quanto à cadeia ser aberta ou fechada A.1.1. Cadeia aberta ou acíclica São cadeias nas quais os átomos de carbono não formam ciclo ou anel, existindo ao menos duas extremidades em re- lação ao carbono. CH3 CH2 CH2 CH3 H3C CH2 CH CH3 CH2 CH3 A.1.2. Cadeia fechada, cíclica ou alicíclica São cadeias fechadas que não possuem anel benzênico. ou CH2 CH2 CH2H2C H2C ou CH2 CH2 H2C B. Classificação quanto à presença de ramificações B.1. Cadeia normal Todos os átomos de carbono pertencentes à cadeia en- contram-se numa única sequência. A cadeia constitui-se ex- clusivamente de carbonos primários e/ou secundários. CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 B.2. Cadeia ramificada Os átomos de carbono pertencentes à cadeia apresentam mais de uma sequência. Na maioria dos casos, isso se dá pelo fato de existir pelo menos um carbono terciário ou um carbono quaternário na cadeia. Os grupos de átomos ligados à cadeia principal são chamados grupos substituintes (ramificação). Observação Grupos substituintes são átomos ou grupos de átomos ligados entre si que substituem um ou mais átomos de hidro- gênio ligado(s) à cadeia carbônica. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 3 19 9 PV 2D -1 7- 10 CH3 CH3 CH3Carbono terciário CH CH3 Rami�cação Rami�cações CH3 Carbono quartenário No caso de cadeias heterogêneas, pode ocorrer ramifica- ção mesmo na ausência de carbonos terciários e/ou quater- nários. Assim, a ramificação será o radical carbônico agregado à cadeia carbônica principal. CH3Carbono secundário CH CH3 Rami�cação NH CH3 CH3Carbonos primários CH2 CH3 Rami�cação N CH2 CH2 CH3 Com relação às cadeias formadas simultaneamente por cadeia aberta e fechada, é comum denominá-las cadeia mis- ta (fechada e ramificada). CH2 CH3 C. Classificação quanto à presença de insaturações C.1. Cadeia saturada Uma cadeia será saturada quando for constituída somen- te de ligações simples entre átomos de carbonos. CH3 CH2 CH2 CH3 H3C CH2 CH2 C O H CH3 CH CH2 CH3 CH3 C.2. Cadeia insaturada Uma cadeia será insaturada quando apresentar pelo me- nos uma ligação dupla ou tripla entre átomos de carbono. CH2 CH CH2 CH3 CH2 C C CH2 CH3 D. Classificação quanto à presença de heteroátomos D.1. Cadeia homogênea Não apresenta átomos diferentes de carbono (heteroáto- mos) entre os átomos de carbono da cadeia. CH3 CH2 CH2 CH3 H3C CH2 CH N H H3C CH2 O H D.2. Cadeia heterogênea Apresenta átomo diferente de carbono intercalado na cadeia. CH3Heteroátomo O CH2 CH3 H3CHeteroátomo Heteroátomo CH2 CH2N O CH2 CHHC H2C Observação A cadeia cíclica ramificada a seguir é uma cadeia deno- minada heterogênea, pois apresenta heteroátomo. Como ele não faz parte do ciclo, não podemos classificar tal cadeia como heterocíclica. H2C CH Não é heterocíclica. CH3O H2C CH2 CH2 CH3 Alicíclica Saturada Rami�cada Heterogênea O CH2 CH CH2H2C H2C E. Classificação das cadeias aromáticas São todas as cadeias carbônicas que possuem anel aromático. E.1. Classificação quanto ao número de anéis aromáticos E.1.1. Cadeias mononucleares Apresentam apenas um anel aromático. CH3 E.1.2. Cadeias polinucleares Apresentam dois ou mais anéis aromáticos, assim classificados: • Núcleos isolados – os anéis não possuem átomos de carbono em comum: CH2 • Núcleos condensados – os anéis apresentam átomos de carbono em comum. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 3 20 0 PV 2D -1 7- 10 01. O náilon é um polímero de condensação, mais especificamente da classe das poliamidas, que são polímeros formados pela condensação de um diácido carboxílico com uma diamina. Uma das variedadesdesse polímero pode ser obtida por meio de uma matéria-prima denominada de caprolactana, cuja fórmula estrutural é O NH Fórmula da caprolactana Analisando essa cadeia, podemos classificá-la em a. fechada, insaturada, heterogênea, mononuclear. b. alicíclica, insaturada, heterogênea, mononuclear. c. fechada alicíclica, saturada, heterogênea, mononuclear. d. fechada alicíclica, insaturada, homogênea, mononuclear. e. fechada, insaturada, homogênea, mononuclear. Resolução Ela é fechada porque seus átomos de carbono formam um ciclo. É alicíclica porque não tem um anel aromático. É saturada porque não tem insaturação (ligações duplas ou triplas) entre os átomos de carbono. É heterogênea porque tem o nitrogênio entre carbonos. É mononuclear porque tem somente um ciclo. Alternativa correta: C APRENDER SEMPRE 26 LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 3 20 1 PV 2D -1 7- 10 Módulo 1 Introdução à química orgânica EXERCÍCIOS PROPOSTOS RO TE IR O DE E ST UD OS Leia com atenção Capítulo 1 – Tópicos 1, 2, 2.A, 2.B, 2.C, 2.D e 2.E Ex er cí ci os Série branca 01 02 03 04 07 10 11 12 Série amarela 02 04 06 08 09 13 14 15 Série roxa 06 08 13 14 16 17 19 20 Foco Enem 04 07 08 09 11 14 15 16 https://coc.pear.sn/zdoRxlS 01. Que característica torna o carbono responsável pela exis- tência de inúmeras substâncias diferentes? 02. Escreva a fórmula estrutural completa (mostrando o símbolo dos átomos e as ligações) e a fórmula molecular dos compostos cíclicos esquematizados a seguir. a. O b. c. 03. UFSE Wöhler conseguiu realizar a primeira síntese de subs- tância dita “orgânica” de uma substância dita “inorgânica”. A substância obtida por Wöhler foi a. ureia. b. ácido úrico. c. ácido cítrico. d. vitamina C. e. acetona. 04. FURG-RS C5-H17 O histórico da química orgânica considera relevante cada um dos fatos evidenciados a seguir. I. Em 1777, a química foi dividida em orgânica e inorgânica. II. Em 1807, a teoria da força vital reafirmou a tese do vitalismo. III. Em 1828, foi realizada a primeira síntese orgânica em laboratório. IV. Em 1858, a química orgânica foi definida como a quí- mica dos compostos do carbono. Qual das opções a seguir identifica os químicos associa- dos aos fatos I, II, III e IV, respectivamente? a. Arrhenius, Berzelius, Sheele e Kekulé b. Kekulé, Lavoisier, Berzelius e Bergman c. Bergman, Berzelius, Wöhler e Kekulé d. Wöhler, Arrhenius, Kekulé e Lavoisier e. Arrhenius, Bergman, Sheele e Berzelius 05. UECE A nicotina pode ser representada pela fórmula a seguir. Quantos átomos de carbono e quantos hidrogênios, respecti- vamente, existem em uma molécula desse composto? CH3 N N a. 10 e 13 b. 10 e 14 c. 9 e 12 d. 8 e 14 06. Escreva as fórmulas eletrônicas dos compostos a seguir. a. CH H C� H b. CC� C� C� C� c. CH H C H H H H 07. Classifique os átomos de carbono em primários, secun- dários, terciários ou quaternários nas cadeias a seguir. a. C C C C C C C C1 8 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 C CC C b. C C C 2 1 5 6 3 4 C CC 08. ITE-SP C5-H17 O composto orgânico de fórmula plana a seguir possui CH3 H3C C CH3CH3 CH CH2 CH3 a. 5 carbonos primários, 3 carbonos secundários, 1 car- bono terciário e 2 carbonos quaternários. b. 3 carbonos primários, 3 carbonos secundários, 1 car- bono terciário e 1 carbono quaternário. c. 5 carbonos primários, 1 carbono secundário, 1 carbo- no terciário e 1 carbono quaternário. d. 4 carbonos primários, 1 carbono secundário, 2 carbo- nos terciários e 1 carbono quaternário. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 3 20 2 PV 2D -1 7- 10 09. PUC-RS No eugenol, composto de odor agradável de fórmula H2C C C OHC C C C C C H O CH3 H2 e utilizado como antisséptico bucal, o número de átomos de carbono secundário é a. 2 b. 7 c. 10 d. 3 e. 8 10. UERJ "O Ministério da Saúde adverte: fumar pode causar câncer de pulmão." Um dos responsáveis por esse mal causado pelo cigarro é o alcatrão, que corresponde a uma mistura de substâncias aromáticas, entre elas benzeno, naftaleno e antraceno. Benzeno Naftaleno Antraceno As fórmulas moleculares dos três hidrocarbonetos cita- dos são, respectivamente, a. C6H12, C12H12 e C18H20 b. C6H12, C12H10 e C18H18 c. C6H6, C10H10 e C14H14 d. C6H6, C10H8 e C14H10 11. UEA-AM C7-H24 O óleo da amêndoa da andiroba, árvore de grande porte encontrada na região da floresta amazônica, tem aplicações medicinais como antisséptico, cicatrizante e anti-inflamató- rio. Um dos principais constituintes desse óleo é a oleína, cuja estrutura química está representada a seguir. Oleína O OH O número de átomos de carbono, na estrutura da oleína, é igual a a. 16 b. 18 c. 19 d. 20 e. 17 12. UFPR Dadas as representações a seguir, indique qual é a corre- ta para o metano, CH4. Justifique sua escolha. H H H H H H H HHH C C C H H 13. Fuvest-SP Explique as informações do conjunto A usando as do con- junto B. A1. Existe somente uma substância de fórmula CHC3. A2. Existe somente uma substância de fórmula CH2C2. B1. O átomo de carbono ocupa o centro (centro de gravi- dade ou lugar geométrico) de um tetraedro regular, com as valências dirigidas para os vértices. B2. As quatro valências do carbono são equivalentes. 14. Uniube-MG C7-H24 O ácido úrico é o produto final da excreção da degradação de purinas. As doenças gota, leucemia, policetemia e hepatite resultam numa excreção aumentada dessa molécula, repre- sentada pela fórmula estrutural: C O Ácido úrico HN O C C C N N HH C O N H A fórmula molecular do ácido úrico é a. C5H4N4O3 b. C5H4N3O6 c. C5H3N3O3 d. C4H6N2O2 e. C4H5N4O3 15. UFPR A respeito dos compostos orgânicos, é correto afirmar: 01. Podem ser sintetizados pelos organismos vivos, daí a qualificação de orgânicos. 02. Os compostos orgânicos são compostos de carbo- no, embora algumas substâncias que contêm esse elemento sejam estruturadas também entre os com- postos inorgânicos (CO2, HCN etc.). 04. A existência de um grande número de compostos de carbono está relacionada com a capacidade do átomo de carbono de formar cadeias, associadas à sua tetravalência. 08. Nos compostos de carbono, o tipo de ligação mais frequente é a covalente. 16. Os compostos orgânicos são regidos por leis e princípios próprios, não aplicáveis aos compostos inorgânicos. Dê a soma dos números dos itens corretos. 16. Em 11 de junho de 1996, véspera do dia dos namo- rados, um vazamento de gás liquefeito de petróleo, GLP, cujos principais componentes são o propano, o butano e o isobutano, causou a explosão do shopping Osasco Plaza, em São Paulo. Um empregado da segurança do shopping informou que haviam sido registradas 180 queixas de clientes sobre o gás nos últimos três meses. O problema não foi resolvido, e o saldo do descaso foram 39 mortes (registradas na época), das quais pelo menos quinze eram adolescentes entre 13 e 20 anos. Sem contar aqueles que sobreviveram, mas foram mutilados e terão de conviver com isso pelo resto da vida. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 3 20 3 PV 2D -1 7- 10 Classifique os carbonos dos compostos mencionados no texto, cujas fórmulas estão esquematizadas a seguir, em pri- mários, secundários, terciários e quaternários. H3C C Propano CH3 H3C C H CH3 CH3 H2 H3C C Butano Isobutano CH3H2 C H2 17. Em 1995 ocorreu um atentado com gás sarin no me- trô de Tóquio (Japão), promovido pela seita religiosa Aum Shinrikyo (Ensinamento da Verdade), que, além de estocar toneladas de ingredientes para fabricar o gás dos nervos, também estava tentando cultivar a toxina bacteriana que provoca o botulismo. Depois foi um prédio do governo em Oklahoma City (Estados Unidos) que veio abaixo com explosivosfeitos de fertilizantes agrícolas. Em 1996 já tivemos a explosão do Boeing da TWA e, em seguida, a ex- plosão de uma bomba em Atlanta durante as Olímpiadas, feita com um cano de alumínio serrado, repleto de pólvora. Ficou fácil para pequenos grupos ou pessoas isoladas ma- tarem em grande escala e imporem medo à população. O conhecimento letal está se espalhando de maneira rápida e anônima nas redes de comunicação por computador, e qualquer pessoa com conhecimentos razoáveis de quími- ca pode utilizá-los como bem entender. É a banalização do chamado terrorismo high-tech. Dadas as fórmulas dos gases sarin e soman, indique o número de carbonos primários, secundários, terciários e qua- ternários presentes em cada composto. CH3C CH3 CH3CH3 H3C H O O F C P H3C Sarin CH3CH3 OH O F C P Soman 18. UFRGS-RS O ácido núdico, cuja estrutura é mostrada a seguir, é um antibiótico isolado de cogumelos como o Tricholoma nudum. HO2C Ácido núdico CN Em relação a uma molécula de ácido núdico, é correto afirmar que o número total de átomos de hidrogênio, de liga- ções duplas e de ligações triplas é, respectivamente, a. 1 – 1 – 2 b. 1 – 2 – 3 c. 3 – 1 – 2 d. 3 – 2 – 3 e. 5 – 1 – 3 19. FGV-SP A indústria de alimentos utiliza vários tipos de agentes flavorizantes para dar sabor e aroma a balas e gomas de mas- car. Entre os mais empregados, estão os sabores de canela e de anis. O O I–�avorizante de canela II–�avorizante de anis H A fórmula molecular da substância I, que apresenta sabor de canela, é a. C9H8O b. C9H9O c. C8H6O d. C8H7O e. C8H8O 20. Fatec-SP A fórmula estrutural a seguir representa o antraceno, substância importante como matéria-prima para a obtenção de corantes. Examinando-se essa fórmula, nota-se que o número de átomos de carbono na molécula do antraceno é a. 3 b. 10 c. 14 d. 18 e. 25 Veja o gabarito destes exercícios propostos na página 215. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 3 20 4 PV 2D -1 7- 10 Módulo 2 Classificação das cadeias carbônicas EXERCÍCIOS PROPOSTOS RO TE IR O DE E ST UD OS Leia com atenção Capítulo 1 – Tópicos 3, 3.A, 3.B, 3.C, 3.D e 3.E Ex er cí ci os Série branca 21 22 23 24 27 30 31 32 Série amarela 22 24 26 28 29 33 34 35 Série roxa 26 28 33 34 36 37 39 40 Foco Enem 23 24 28 31 34 35 38 40 https://coc.pear.sn/dlM zufQ C C H (CH2)12CH3CH3(CH2)7 H Todas as alternativas a seguir são corretas, exceto: a. É um composto insaturado de cadeia normal. b. Não é um composto heterogêneo de cadeia saturada. c. Não é um composto heterogêneo de cadeia normal. d. Não é um composto acíclico de cadeia normal. e. É um composto acíclico de cadeia homogênea. 25. UFRN O metano (CH4) é uma substância constituinte do gás na- tural, utilizado como combustível para a produção de energia. Nas condições ambientes (a 25 oC e pressão de 1,0 atm), o metano se apresenta no estado gasoso, pois suas moléculas e suas interações são, respectivamente, a. apolar dipolo instantâneo-dipolo induzido. b. polar dipolo-dipolo. c. apolar dipolo-dipolo. d. polar dipolo instantâneo-dipolo induzido. 26. Classifique as cadeias carbônicas segundo os crité- rios normal, ramificada, saturada, insaturada, homogênea e heterogênea. I. H2C CH CH2 CH3 CH II. H3C — CH2 — CH2 — OH III. H3C — O — CH2 — CH3 IV. H3C CH2 CH2C CH3H N 27. UFSM-RS (adaptado) O mirceno é representado pela estrutura a seguir: CH2 Classifique sua cadeia carbônica. 21. Indique a fórmula do composto orgânico formado por 9 carbonos e 20 hidrogênios e que possui 2 carbonos terciá- rios e 1 carbono quaternário. Classifique a cadeia carbônica desse composto. 22. UFSC Quanto à classificação de cadeias carbônicas, pode-se afirmar: I. Uma cadeia saturada contém ligações duplas entre carbono e carbono. II. Uma cadeia heterogênea apresenta um átomo diferente do átomo de carbono ligado pelo menos a dois carbonos. III. Uma cadeia normal apresenta cadeias laterais ou ra- mificações. IV. Uma cadeia aromática mononucluear pode possuir mais de um grupo aromático. V. Uma cadeia aromática polinuclear não pode ser dita saturada. VI. A classificação correta para CCCC C C C C C C é: aberta, heterogênea, ramificada e insaturada. a. Quais das afirmações estão corretas? b. Justifique a afirmação V. 23. Marque a alternativa que apresenta classificação corre- ta da cadeia carbônica da essência de abacaxi, cuja fórmula estrutural é H3C CH2 CH2 CH2 CH3C O O a. aberta, ramificada, heterogênea e saturada. b. aberta, normal, heterogênea e saturada. c. aberta, normal, heterogênea e insaturada. d. aberta, ramificada, homogênea e saturada. e. aberta, ramificada, heterogênea e insaturada. 24. UEMA C5-H17 A muscalura é um feromônio utilizado pela mosca do- méstica para atrair os machos, para marcar trilhas e para ou- tras atividades. Sua fórmula estrutural é LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 3 20 5 PV 2D -1 7- 10 28. UEMA C5-H17 GLP (Gás Liquefeito de Petróleo), também conhecido po- pularmente como gás de cozinha, é um combustível fóssil não renovável que pode se esgotar de um dia para o outro, caso não seja utilizado com planejamento e sem excesso. Ele é compos- to, entre outros gases, por propano (C3H8), butano (C4H10) e pe- quenas quantidades de propeno (C3H6) e buteno (C4H8). Esses compostos orgânicos são classificados como hidro- carbonetos e apresentam semelhanças e diferenças entre si. Com base no tipo de ligação entre carbonos e na classi- ficação da cadeia carbônica dos compostos apresentados, pode-se afirmar que a. os compostos insaturados são propano e butano. b. os compostos insaturados são propeno e buteno. c. os compostos insaturados são propeno e butano. d. os compostos apresentam cadeias homocíclicas. e. os compostos possuem cadeias heterocíclicas. 29. UEL-PR Um dos hidrocarbonetos de fórmula C5H12 pode ter cadeia carbônica a. cíclica saturada. b. acíclica heterogênea. c. cíclica ramificada. d. aberta insaturada. e. aberta ramificada. 30. UFAM A cadeia carbônica a seguir é classificada como OH a. aberta, ramificada, insaturada e heterogênea. b. alicíclica, ramificada, insaturada e heterogênea. c. acíclica, ramificada, insaturada e homogênea. d. alifática, linear, saturada e homogênea. e. aberta, linear, saturada e heterogênea. 31. UFRGS-RS C5-H17 O citral, composto de fórmula H3C CH3 H C CH3 CC H C H H H C H C C O H tem forte sabor de limão e é empregado em alimentos para dar sabor e aroma cítricos. Sua cadeia carbônica é classificada como a. homogênea, insaturada e ramificada. b. homogênea, saturada e normal. c. homogênea, insaturada e aromática. d. heterogênea, insaturada e ramificada. 32. A estrutura dos compostos orgânicos começou a ser desvendada em meados do século XIX, com os estudos de Couper e Kekulé, referentes ao comportamento químico do carbono. Dentre as ideias propostas, três particularidades do átomo de carbono são fundamentais, sendo que uma delas é referente ao encadeamento. Escreva a fórmula estrutural (contendo o menor número de átomos de carbono possível) de hidrocarbonetos, apresen- tando cadeias carbônicas com as seguintes particularidades: a. acíclica, normal, saturada e homogênea; b. acíclica, ramificada, insaturada etênica e homogênea. 33. Classifique a cadeia carbônica do ácido adípico emprega- do na fabricação do náilon. H2C CH2 CH2 H2C C O OH C OH O 34. Unisa-SP C5-H17 Quando uma pessoa “leva um susto”, a suprarrenal pro- duz maior quantidade de adrenalina, que é lançada na corren- te sanguínea. Analisando a fórmula estrutural da adrenalina, CH3C NCH O O H H OH H H2 podemos concluir que a cadeia orgânica ligada ao anel aro- mático é a. aberta, saturada e homogênea. b. aberta, saturada e heterogênea. c. aberta, insaturada e heterogênea. d. fechada, insaturadae homogênea. e. fechada, insaturada e heterogênea. 35. UFRGS-RS A levedura Saccharomyces cerevisiae é responsável por transformar o caldo de cana em etanol. Modificações genéti- cas permitem que esse micro-organismo secrete uma subs- tância chamada farneseno, em vez de etanol. O processo pro- duz, então, um combustível derivado da cana-de-açúcar, com todas as propriedades essenciais do diesel de petróleo, com as vantagens de ser renovável e não conter enxofre. Farneseno Considere as seguintes afirmações a respeito do farneseno. I. Sua fórmula molecular é C16H24. II. É um hidrocarboneto acíclico insaturado. III. Apresenta apenas um carbono secundário. Quais estão corretas? a. Apenas I b. Apenas II c. Apenas III d. Apenas I e II e. I, II e III LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 1 QU ÍM IC A 13 3 20 6 PV 2D -1 7- 10 36. UPF-RS A umbeliferona é obtida da destilação de resinas vegetais (Umbelliferae) e usada em cremes e loções para bronzear. HO O O Classifique sua cadeia carbônica. 37. UFG-GO Monoterpenos, substâncias de origem vegetal e animal, podem ser divididos em acíclicos, monocíclicos e bicíclicos. São exemplos de monoterpenos as estruturas a seguir. 1 Mirceno 2 OH Linalol 3 α-pineno 4 Mentol 5 OH OH O α-terpenol 6 Turjona Entre os monoterpenos representados, quais são acícli- co, monocíclico e bicíclico, respectivamente? 38. PUC-RJ A seguir está representada a estrutura do ácido fumárico. HO O OH O A respeito desse ácido, é correto afirmar que ele possui a. somente átomos de carbono secundários e cadeia carbônica normal. b. átomos de carbono primários e secundários e cadeia carbônica ramificada. c. átomos de carbono primários e secundários e cadeia carbônica insaturada. d. átomos de carbono primários e terciários e cadeia car- bônica saturada. e. átomos de carbono primários e terciários e cadeia car- bônica ramificada. 39. A cadeia da molécula do ácido butírico é classificada como CH3CH2CH2COOH, a. acíclica, normal, saturada e homogênea. b. aberta, normal, insaturada e heterogênea. c. alicíclica, normal, insaturada e homogênea. d. acíclica, ramificada, saturada e homogênea. e. cíclica, ramificada, insaturada e heterogênea. 40. UEFS-BA A acrilonitrila, H2C = CH — CN, matéria-prima usada na obtenção de fibras têxteis, tem cadeia carbônica a. acíclica e homogênea. b. cíclica e insaturada. c. cíclica e ramificada. d. acíclica e ramificada. e. aberta e saturada. Veja o gabarito destes exercícios propostos na página 215. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C 20 7 DE EP BL UE 4Y OU / IS TO CK Hidrocarbonetos (PARTE I)2 1. Introdução A maior parte dos combustíveis fósseis utilizados nos dias de hoje, como gasolina, óleo diesel, gás natural e querosene, são formados por hidrocarbonetos. Esses compostos são cons- tituídos pela única função que não apresenta um grupo funcio- nal (“grupo atômico”) característico, pois são reconhecidos por apresentarem, em suas estruturas, exclusivamente átomos de carbono e de hidrogênio. Em função disso, apresentam caracte- rísticas fortemente apolares, o que os torna muito hidrofóbicos, ou seja, praticamente insolúveis em água. Dependendo do tamanho da cadeia, podem ser encontra- dos nos três estados físicos: sólido (parafinas), líquido (gaso- lina) e gasoso (gás natural), pois, apesar de realizarem intera- ções intermoleculares de pouca intensidade, uma variação do tamanho da cadeia carbônica reflete maior ou menor superfície de contato entre elas, o que promove, consequentemente, atra- ção mais ou menos intensa entre as moléculas. 2. Hidrocarbonetos de cadeia normal Os hidrocarbonetos, como são chamadas as substâncias compostas de hidrogênio e carbono presentes no petróleo, variam desde o simples metano (CH4, molécula com um só carbono) até moléculas constituídas por quase uma centena de carbonos. O aspecto-chave estrutural dos hidrocarbonetos (e de muitas outras substâncias orgânicas) é a presença de ligações C — C estáveis. MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 3 20 8 PV 2D -1 7- 10 Consequentemente, os hidrocarbonetos obedecem à fórmula geral CxHy. A. Regras de nomenclatura dos hidrocarbonetos de cadeia normal A nomenclatura dos compostos orgânicos segue as regras elaboradas pela IUPAC (sigla de International Union of Pure and Applied Chemistry, isto é, União Internacional de Química Pura e Aplicada). A nomenclatura IUPAC é considerada a nomenclatura oficial dos compostos orgânicos, mas ainda persistem, até hoje, outros tipos de nomenclaturas, chamadas de usuais ou triviais, como veremos nas funções. A cadeia carbônica considerada a principal (a maior sequência possível de átomos de carbono) de uma substância orgânica tem o seu nome dividido em três partes, fornecendo, cada uma dessas partes, uma informação importante sobre a constituição da estrutura. Prefixo + Intermediário + Sufixo Determina o número de átomos de carbono da cadeia Determina o tipo de ligação química entre os átomos de carbono da cadeia Determina a função orgânica do composto 1 C – MET 2 C – ET 3 C – PROP 4 C – BUT 5 C – PENT 6 C – HEX 7 C – HEPT 8 C – OCT 9 C – NON 10 C – DEC 11 C – UNDEC 12 C – DODEC 13 C – TRIDEC 14 C – TETRADEC 15 C – PENTADEC 16 C – HEXADEC 17 C – HEPTADEC 18 C – OCTADEC 19 C – NONADEC 20 C – EICOS Somente ligações simples — AN Uma dupla-ligação — EN Uma tripla-ligação — IN Uma dupla e uma tripla-ligação — ENIN Duas duplas — DIEN Hidrocarboneto — O B. Alcanos ou hidrocarbonetos parafínicos Os alcanos foram, em certa época, chamados de parafinas, termo latino para “pouca afinidade”. Como o próprio nome suge- re, ele são pouco reativos. São hidrocarbonetos de cadeia alifática, aberta ou acíclica e saturada. Apresentam como fórmula geral CnH(2n + 2), em que n é um número inteiro e positivo. Exemplos: CH4; C2H6; C3H8; C4H10 Nomenclatura IUPAC: PREFIXO + AN + O A cadeia é numerada de uma extremidade a outra (da esquerda para a direita ou vice-versa) com algarismos arábicos. CH3 CH2 CH2 Heptano CH2 CH2 CH3CH2 7 6 5 4 3 2 1 B.1. Principais representantes Os primeiros quatro hidrocarbonetos saturados, de cadeia linear (normal), designam-se por metano, etano, propano e butano. CH4: metano — principal componente do gás natural, é obtido em grande escala da decomposição da matéria orgânica, tendo, portanto, como maior fonte o petróleo. CH3 — CH3: etano — presente no gás natural em menor proporção, é considerado, junto com o metano, um gás de origem fóssil e não renovável. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 3 20 9 PV 2D -1 7- 10 CH3 — CH2 — CH3: propano — derivado do petróleo, essa fração faz parte da mistura gasosa presente no gás de cozi- nha (GLP — gás liquefeito de petróleo). CH3 — CH2 — CH2 — CH3: butano — derivado do petróleo, também está presente na mistura do gás de cozinha (GLP); utilizado também como gás propelente de aerossóis. Os alcanos de cinco ou mais átomos de carbono já têm uma nomenclatura mais lógica. Seus nomes são formados por um prefixo (de origem grega ou latina), que indica o número de átomos de carbono na molécula, seguido da terminação ano. Fórmula molecular Prefixo Nome C5H12 Penta (cinco) Pentano C6H14 Hexa (seis) Hexano C7H16 Hepta (sete) Heptano C8H18 Octa (oito) Octano C9H20 Non (nove) Nonano C10H22 Deca (dez) Decano B.2. Propriedades físicas dos alcanos • Os alcanos são moléculas não polares. • Em condição ambiente, encontram-se nas fases de agregação descritas a seguir. Estado físico Gasoso Líquido Sólido Número de átomos de C C1 a C4 C5 a C16 C17 a Cn • Suas moléculas estão unidas por forças de Van der Waals. • São insolúveis em solventes de naturezaquímica po- lar como a água, mas são solúveis em solventes não polares, como, por exemplo, tetracloreto de carbono (CC4), sulfeto de carbono (CS2), benzeno (C6H6), fór- mula molecular do cicloexano etc. • São menos densos que a água; e aumenta gradual- mente com o número de átomos de carbono. Exemplos: dpropano (20 oC) = 0,501 g/mL; dheptano (20 oC) = 0,694 g/mL • A temperatura de ebulição aumenta de maneira gra- dual ao aumentar o número de átomos de carbono. Alcano T.E. (oC) Massa molecular Metano –182 16 Etano –183,3 30 Propano –189,7 44 Butano –138,4 58 Pentano –130 72 • São substâncias de baixa reatividade química. • São usados como combustíveis. A química no efeito estufa Metano Este hidrocarboneto, o gás-estufa mais im- portante depois do CO2, pode advir de processos naturais ou antrópicos. Geralmente tem origem em depósitos ou em processos de extração e uti- lização de combustíveis fósseis ou na decompo- sição anaeróbica de substâncias orgânicas, prin- cipalmente celulose. Seu teor atmosférico atual é superior a 1,7 mL/m3. Cento e dez anos atrás ele era de 0,9 mL/m3. Como o tempo médio de residência do CH4 na atmosfera é razoavelmente curto (cerca de dez anos), a estabilização do seu teor requer diminuição de somente 5 por cen- to na sua emissão. Estima-se que essa emissão atinja um total de pelo menos 515 milhões de toneladas por ano. A absorção de radiação infra- vermelha pelo metano ocorre em uma banda de comprimento de onda ao redor de 7 µm. Disponível em: <http://qnesc.sbq.org. br/online/qnesc08/quimsoc.pdf>. C. Alcenos, alquenos, olefinas ou hidrocarbonetos etilênicos São hidrocarbonetos de cadeia alifática, aberta e insa- turada, sendo classificada em função da presença de uma dupla-ligação entre os carbonos da cadeia. Os alcenos apre- sentam fórmula geral CnH2n, com n ≥ 2. Exemplos: C2H4, C3H6, C4H8 Nomenclatura IUPAC: o nome do alceno com apenas uma ligação dupla obtém-se substituindo a terminação ano do al- cano correspondente pela terminação eno. PREFIXO + (Numeração) + EN + O ou (Numeração) + PREFIXO + EN + O C.1. Principais representantes CH2 = CH2: eteno — conhecido usualmente por etileno, forma o polímero polietileno, “plástico” derivado do petró- leo e utilizado em larga escala na produção das sacolinhas de supermercados. CH2 = CH — CH3: propeno — formador do polímero polipro- pileno, produz um plástico que pode ser moldado usando-se apenas aquecimento (termoplástico). Apresenta muitas pro- priedades semelhantes às do polietileno, porém com ponto de amolecimento mais elevado, fato que lhe confere maior rigidez. Para alcenos com mais de três carbonos, deve-se determi- nar a posição da dupla-ligação na cadeia. A cadeia carbônica de- verá ser numerada a partir da extremidade mais próxima à dupla- -ligação e deve-se citar o menor dos dois números que abrangem a ligação dupla, escrevendo-o antes da terminação eno. 1CH2 = 2CH — 3CH2 — 4CH3 1-buteno ou but-1-eno LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 3 21 0 PV 2D -1 7- 10 1CH3 — 2CH = 3CH — 4CH2 — 5CH3 2-penteno ou pent-2-eno C.2. Propriedades físicas dos alcenos • São insolúveis em água (que é um solvente polar), mas são solúveis em solventes não polares, como éter, tetracloreto de carbono, benzeno etc. • Tendem a ser ligeiramente mais polares que os alcanos. • São menos densos que a água e sua densidade aumen- ta gradualmente com o número de átomos de carbono. Exemplos: dpropileno (20 oC) = 0,514 g/mL; doct-1-eno (20 oC) = 0,715 g/mL • São mais ácidos que os alcanos. • Sua temperatura de ebulição aumenta com o tamanho da molécula ou com a massa molecular. Alceno T.E. (°C) Massa molecular Eteno –103,7 28 Propeno –47,7 41 But-1-eno –6,3 56 Pent-1-eno 29,9 70 Hex-1-eno 63,5 84 01. Utilizando o raciocínio da fórmula geral dos alcenos, determine a fórmula molecular do esqualeno. Resolução A molécula do esqualeno, conforme pode ser observa- do na ilustração, tem 30 átomos de carbono e seis ligações duplas entre átomos de carbono. Assim, a fórmula matemá- tica a ser obedecida pelo esqualeno deve ser: Seis duplas: 6 · 2 = 12 ⇒ CnH(2n + 2 – 12) ⇒ CnH(2n – 10). Portanto, se n = 30, temos C30H50. APRENDER SEMPRE 27 D. Alcinos, alquinos ou hidrocarbonetos acetilênicos São hidrocarbonetos de cadeia alifática, aberta, contendo uma única tripla-ligação entre os carbonos. Fórmula geral: CnH2n – 2, com n ≥ 2 Exemplos: C2H2, C3H4, C4H6 Nomenclatura IUPAC: o nome de um hidrocarboneto com apenas uma ligação tripla obtém-se substituindo a termina- ção ano do alcano correspondente pela terminação ino. PREFIXO + (Numeração) + IN + O ou (Numeração) + PREFIXO + IN + O D.1. Principais representantes CH ≡ CH: etino – é o alcino de menor cadeia carbônica, conhecido comercialmente como gás acetileno e usado em maçaricos como combustível, graças ao seu elevado poder calorífico. CH ≡ C — CH3: propino CH ≡ C — CH2 — CH3: but-1-ino ou 1-butino Nos alcinos mais complexos, a nomenclatura IUPAC é usada de modo semelhante à dos alcenos. Aqui, também, a cadeia principal, que contém a cadeia tripla, é a mais longa e a numeração é feita a partir da extremidade mais próxima da ligação tripla. CH3 C C pent-2-ino CH3CH2 5 4 3 2 1 D.2. Propriedades físicas dos alcinos • Os alquinos compartilham com alcanos e alquenos as propriedades de baixa densidade e baixa solubilidade em água. São não polares e dissolvem-se rapidamen- te em solventes orgânicos tais como alcanos, dietilé- ter e hidrocarbonetos clorados. • São mais ácidos que os alcenos. • Geralmente têm temperatura de ebulição um pouco mais alta que os correspondentes alquenos ou alcanos. Alcino T.E. (oC) Massa molecular Etino –84 26 Propino –23,2 40 But-1-ino 8,1 54 Pent-1-ino 40,2 68 Hex-1-ino 71,3 82 E. Alcadienos, dienos ou hidrocarbonetos alênicos São hidrocarbonetos de cadeia alifática, aberta e insatu- rada, classificada em função da presença de duas duplas-li- gações entre os carbonos da cadeia. Os alcadienos apresen- tam fórmula geral CnH2n – 2, com n ≥ 3. Exemplos: C3H4, C4H6, C5H8 Nomenclatura IUPAC: nos alcadienos usa-se a termina- ção dieno, numerando a cadeia principal de modo que as li- gações duplas correspondam aos localizadores mais baixos. PREFIXO + (Numeração) + DIEN + O ou (Numeração) + PREFIXO + DIEN + O E.1. Principais representantes 1CH2 = 2CH — 3CH = 4CH2: buta-1,3-dieno É um importante produto químico industrial, usado como estrutura elementar na fabricação da borracha sintética. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 3 21 1 PV 2D -1 7- 10 A cadeia principal deve ser a mais longa e passar, obriga- toriamente, pelas duas ligações duplas. A numeração da cadeia principal deve ser feita de modo que os números indicativos das posições das ligações duplas sejam os menores possíveis. Exemplo CH2 = CH — CH = CH — CH = CH2 Hexa-1,3,5-trieno E.2. Classificações Alcadieno acumulado: as duas ligações duplas estão in- seridas num mesmo átomo de carbono da cadeia. 1CH2 = 2C = 3CH — 4CH3 Alcadieno conjugado: as duas ligações duplas estão in- tercaladas por uma ligação simples. 1CH2 = 2CH — 3CH = 4CH2 Alcadieno isolado: as duas ligações duplas estão bem distantes uma da outra, sendo separadas por duas ou mais ligações simples. 1CH2 = 2CH — 3CH2 — 4CH2 — 5CH = 6CH2 Observação Existem outros hidrocarbonetos com mais de duas liga- ções duplas: 1CH2 = 2CH — 3CH = 4CH — 5CH = 6CH2 Hexa-1,3,5-trieno (Alcatrieno) F. Cicloalcanos, ciclanos ou cicloparafinas Os hidrocarbonetos monocíclicos saturados, com ou sem cadeias laterais, são genericamente designados por cicloalcanos. Fórmula geral: CnH2n, com n ≥ 3 Nomenclatura Nos compostos orgânicos cíclicos, sem cadeias laterais, o nome do composto é precedido pelo prefixo ciclo. Ciclo + prefixo + an + o H2CH2C CH2 CH2 CH2 CH2 = Ciclo-propano = Ciclo-propano Ciclo-pentano CH2 CH2 H2C = Ciclo-hexano= CH2 CH2 CH2H2C H2C H2C CH2 H2C CH2 H2C H2C CH2 CH2 CH2 CH2 = Ciclo-propano = Ciclo-propano Ciclo-pentano CH2 CH2 H2C = Ciclo-hexano= CH2 CH2 CH2H2C H2C H2C CH2 H2C CH2 O ciclo-hexano é um importante reagente orgânico in- dustrial, utilizado como matéria-prima na produção do he- xametilenodiamina, principal componente da fabricação do náilon-6,6. G. Cicloalcenos, ciclenos ou ciclolefinas São hidrocarbonetos de cadeias classificadas como alifá- ticas, cíclicas e pela presença de uma dupla-ligação. Fórmula geral: CnH2n – 2, com n ≥ 3 Nomenclatura A nomenclatura segue a dos cicloalcanos. Ciclo + prefixo + en + o Cicloexeno Ciclobuteno Observação Não será necessária a numeração da cadeia quando não existirem ramificações, pois, nos carbonos da dupla-ligação, sempre deverão ser acrescidos os valores 1 e 2. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 3 21 2 PV 2D -1 7- 10 Módulo 3 Hidrocarbonetos de cadeia normal EXERCÍCIOS PROPOSTOS RO TE IR O DE E ST UD OS Leia com atenção Capítulo 2 – Tópicos 1, 2, 2.A, 2.B, 2.C, 2.D, 2.E , 2.F e 2.G Ex er cí ci os Série branca 41 42 43 44 48 49 50 51 Série amarela 44 45 47 48 52 53 54 55 Série roxa 50 51 52 53 54 56 57 60 Foco Enem 44 47 48 51 53 54 55 56 https://coc.pear.sn/gxoxuoV 41. Escreva as fórmulas estruturais e moleculares dos alca- nos a seguir. a. Propano b. Pentano c. Hexano d. Octano 42. UFSC Um alcano encontrado nas folhas de repolho contém, em sua fórmula, 64 átomos de hidrogênio. Quantos átomos de carbono esse composto apresenta? 43. Mackenzie-SP As fórmulas do etano, do eteno e do propino são, respec- tivamente, H3C — CH3, H2C = CH2 e HC ≡ C — CH3. Então, as fórmulas do propano, do propadieno e do etino, na ordem mencionada, são a. H3C — CH = CH2, H2C = C = CH2 e H3C — CH2 — CH3 b. H3C — CH2 — CH3, H2C = C = CH2 e HC ≡ CH c. H2C = CH — CH3, H3C — C ≡ CH e H3C — CH2 — CH3 d. H3C — CH2 — CH3, H2C = CH — CH3 e CH ≡ C — CH3 e. CH4, H2C = CH — CH3 e HC ≡ CH 44. UFRGS-RS C5-H17 Em vazamentos ocorridos em refinarias de petróleo, que extravasam para rios, lagos e oceanos, verifica-se a utilização de barreiras de contenção para evitar a dispersão do óleo. Nesses casos, observa-se a formação de um sistema hetero- gêneo no qual o petróleo fica na superfície desses recursos hídricos. Sobre o sistema descrito, é correto afirmar que a água e o petróleo não se misturam porque a. apresentam-se em fases de agregação diferentes. b. apresentam densidades diferentes, e o petróleo fica na superfície, em razão de sua maior densidade. c. apresentam moléculas com polaridades diferentes, e o petróleo fica na superfície, em razão de sua me- nor densidade. d. a viscosidade da água é maior que a do petróleo. e. a elevada volatilidade do petróleo faz com que este fique na superfície. 45. Analise as afirmações a seguir acerca das propriedades dos hidrocarbonetos e assinale as corretas. 01. O ponto de ebulição aumenta com o aumento de suas massas molares e a diminuição das ramificações. 02. Suas moléculas são unidas por forças de dipolo indu- zido e, por isso, são 100% apolares. 04. São praticamente insolúveis em água. 08. Quando adicionados à água, flutuam em sua superfície. Dê a soma dos números dos itens corretos. 46. UFMA (adaptado) Qual o nome IUPAC do hidrocarboneto de fórmula geral CnH2n + 2, cuja massa molecular é 44? Dados: H = 1 u; C = 12 u 47. Dê o nome dos compostos a seguir: a. CH3 — CH2 — CH2 — CH2 — CH3 b. CH3 — CH = CH — CH2 — CH3 c. CH3 — CH2 — C ≡ C — CH2 — CH3 d. CH2 = C = CH — CH2 — CH3 48. UFV-MG C7-H24 O gás de cozinha é uma mistura em que predomina o hi- drocarboneto de fórmula CH3 — CH2 — CH2 — CH3 O nome desse alcano é a. isobutano. b. isopropano. c. dimetiletano. d. butano. e. metilpropano. 49. VUNESP Existe somente uma dupla-ligação na cadeia carbônica da molécula de a. benzeno. b. n-pentano. c. etino (acetileno). d. ciclo-hexano. e. propeno (propileno). LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 3 21 3 PV 2D -1 7- 10 50. UnB-DF Analise o gráfico a seguir e julgue os itens em verdadeiros (V) ou falsos (F). Justifique os itens falsos. C12H26C10H22 C3H8 C3H8 C2H6 CH4 C4H10 C5H12 C6H14 C7H15 C8H18 C9H20 200 100 Po nt o de e bu liç ão /o C 0 –100 –200 20 40 60 80 100 Pressão = 1 atm Temperatura ambiente 120 Massa molar/g · mol–1 140 160 ( ) O hexano é líquido à temperatura ambiente. ( ) Os hidrocarbonetos com números pares de átomos de carbono são gases à temperatura ambiente. ( ) Pode-se afirmar, com certeza, que a temperatura de ebulição dos alcanos aumenta com o aumento de suas massas molares, mantendo-se constante a pressão. ( ) A temperatura de ebulição do heptano fica em torno de 100 °C quando a pressão é de 1 atm. ( ) O butano é um gás à temperatura ambiente, sob pressão de 1 atm. 51. UFAL C7-H24 O nome oficial do hidrocarboneto com a cadeia carbônica C = C — C = C — C é a. pentano. b. 1,3-pentadieno. c. 3,4-pentadieno. d. pentino. e. 2,4-pentadieno. 52. Dê o nome, segundo a IUPAC, dos ciclanos representados por suas fórmulas estruturais. a. CH2 C H2C H2 b. c. 53. A gasolina é obtida do petróleo e, basicamente, pode ser considerada uma mistura de hidrocarbonetos. Dois de seus componentes estão representados a seguir. a. H3C — (CH2)5 — CH3 b. H3C — (CH2)6 — CH3 Dê o nome, segundo a IUPAC, desses dois compostos. 54. C7-H24 O gás de cozinha (GLP) é uma mistura de propano e bu- tano. Indique a opção que representa as fórmulas molecula- res dos dois compostos orgânicos, respectivamente. a. C3H6 e C4H6 b. C3H6 e C4H8 c. C3H8 e C4H10 d. C3H8 e C4H8 e. C3H8 e C4H12 55. UFAC Quantos átomos de carbono tem um alcano com 42 áto- mos de hidrogênio? a. 5 b. 10 c. 20 d. 30 e. 40 56. Dê o nome dos compostos a seguir: a. CH3 — CH2 — CH2 — CH2 — CH3 b. CH3 — CH = CH — CH2 — CH3 c. CH3 — CH2 — C ≡ C — CH2 — CH3 d. CH2 = C = CH — CH2 — CH3 57. Escreva as fórmulas estrutural e molecular dos compos- tos a seguir. a. Buta-1,2-dieno b. Penta-1,2-dieno c. Penta-1,3-dieno d. Penta-1,4-dieno LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C CA P. 2 QU ÍM IC A 13 3 21 4 PV 2D -1 7- 10 58. UNESP Indique a afirmação incorreta referente à substância quí- mica acetileno. a. O acetileno é um gás utilizado nos maçaricos de solda. b. A fórmula molecular do acetileno é C2H4. c. O nome oficial do acetileno é etino. d. Na combustão total do acetileno, formam-se CO2 e H2O. e. Entre os átomos de carbono do acetileno há uma tri- pla-ligação. 59. UFRJ O gráfico a seguir relaciona a massa, em gramas, com o número de moléculas de dois hidrocarbonetos alifáticos. 116 126 12 Massa (g) A B Moléc. 102318 a. Determine a diferença entre os pesos moleculares desses dois hidrocarbonetos. b. Apresente o nome e a fórmula estrutural do hidrocar- boneto de menor peso molecular dentre os represen- tados no gráfico. 60. Dê o nome dos alcenos, segundo a IUPAC, representados pelas fórmulas estruturais a seguir. a. b. c. d. H3C — (CH2)4 — CH = CH — CH3 Veja o gabarito destes exercícios propostos na página 216. LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C QU ÍM IC A 13 3 21 5 PV 2D -1 7- 10 GA B. Gabarito dos Exercícios Propostos QUÍMICA 133 Módulo 1 01. Os átomos de carbono são unidos por ligações covalentes, as quais po- dem ser realizadas com outros átomos de carbono, formando sequências de átomos que são denominadas cadeias carbônicas. A essas cadeias podem ligar-se outros grupos de átomos de carbono (ramificações) ou átomos de outros elementosquímicos. 02. a. C4H8O O CH2 CH2H2C H2C b. C4H6 H2C C H H H2C C c. C7H10 C H CH3 H H C C C C H H2 H C 03. A 04. C 05. B 06. a. CH H C� H b. CC� C� C� C� c. CH H C H H H H 07. a. Primários: 1, 7, 8, 9, 10, 11 e 12; secundário: 3; terciários: 2, 4 e 5; quaternário: 6 b. Primário: 6; secundários: 2, 3, 4 e 5; terciário: 1 08. C 09. B 10. D 11. B 12. A representação correta para o metano é a segunda. No metano, o carbono faz quatro ligações simples. O arranjo geométrico que permite aos quatro elétrons de valência do carbono se posicionarem o mais distante possí- vel uns dos outros é o arranjo espacial, num ângulo de 109o28’, segundo os vértices de um tetraedro regular. 13. Como as quatro valências do car- bono são iguais e estão dirigidas para os vértices de um tetraedro regular, independentemente dos vértices nos quais estejam localizados o hidrogê- nio do composto A1 ou os dois hidro- gênios do composto A2, a substância resultante será sempre a mesma. 14. A 15. 14 (02 + 04 + 08) 01. Incorreto. A qualificação de orgânico não depende do fato de o composto poder ou não ser sintetizado por organismos vivos, mas sim de seres com- postos formados por carbono. 02. Correto 04. Correto 08. Correto 16. Incorreto. Os compostos orgâ- nicos e os inorgânicos são regi- dos pelas mesmas leis e pelos mesmos princípios químicos. 16. O propano possui dois carbonos primários e um carbono secundário. O butano possui dois carbonos primários e dois carbonos secundários. O isobu- tano possui três carbonos primários e um carbono terciário. 17. C primário 3 C secundário 1 Sarin C primário 5 C secundário 1 C quaternário 1 Soman }= = = = = 18. D 19. A 20. C Módulo 2 21. H3C C C CH3 H CH3 H CH3CH3 C CH3 O composto possui cadeia acíclica (aberta), ramificada (possui carbono terciário e quaternário), homogênea (au- sência de heteroátomo) e saturada (ape- nas ligações simples entre carbonos). 22. a. As afirmações corretas são as de números II e V. A afirmação I é incorreta, porque, em cadeia saturada, há apenas ligações simples entre carbo- nos; a III é incorreta, porque a cadeia normal é justamente a que não tem ramificações; a IV é incorreta, porque, se a cadeia é mononuclear, ela terá apenas 1 núcleo aromático; e, por fim, a afirmação VI é incorreta, porque a cadeia é homogênea. b. A afirmação V é correta, pois, nas cadeias aromáticas poli- nuclear e mononuclear, os car- bonos sofrem hibridação sp2, característica de compostos insaturados, apesar de ocorrer ressonância dos elétrons p (o que caracteriza os compostos aromáticos). 23. B 24. D 25. A 26. I. Normal, insaturada e homogênea II. Normal, saturada e homogênea III. Normal, saturada e heterogênea IV. Ramificada, insaturada e heterogênea 27. Cadeia aberta, insaturada, ramifi- cada e homogênea 28. B 29. E 30. C 31. A 32. a. C C b. C C C C 33. A 34. B 35. B LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C QU ÍM IC A 13 3 21 6 PV 2D -1 7- 10 GA B. 36. Cadeia cíclica, aromática e mononuclear 37. Monoterpeno acíclico: 2 Monoterpeno monocíclico: 4 Monoterpeno bicíclico: 6 38. C 39. A 40. A Módulo 3 41. a. CH3 — CH2 — CH3 (C3H8) b. CH3 — CH2 — CH2 — CH2 — CH3 (C5H12) c. CH3 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH3 (C5H14) d. CH3 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH3 (C8H18) 42. O composto apresenta 31 átomos de carbono. 43. B 44. C 45. 15 (01+ 02 + 04 + 08) 46. O nome do hidrocarboneto alcano é propano. 47. a. Pentano b. Pent-2-eno c. Hex-3-ino d. Penta-1,2-dieno 48. D 49. E 50. V – F – V – V –V 51. B 52. a. Ciclopropano b. Cicloexano c. Cicloeptano 53. a. H3C — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH3 Heptano b. H3C — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH3 Octano 54. C 55. C 56. a. Pentano b. Pent-2-eno c. Hex-3-ino d. Penta-1,2-dieno 57. a. CH2 = CH = CH — CH3 (C4H6) b. H2C = C = CH — CH2 — CH3 (C5H8) c. H2C = CH — CH = CH — CH3 (C5H8) d. H2C = CH — CH2 — CH = CH2 (C5H8) 58. B 59. a. x – y = 16 u b. H3C — C = CH2 ⇒ propeno H 60. a. Pent-2-eno b. Hex-1-eno c. Hept-3-eno d. Oct-2-eno LI VR O DO P RO FE SS OR MA TE RI AL D E U SO EX CL US IVO SIS TE MA D E E NS IN O CO C