Quimica Geral P2 2021

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QUÍMICA GERAL 
2021 
PROVA 2 
 
 
1- Dentre as principais substâncias responsáveis pelo efeito estufa estão a 
água e gás carbônico. Quais as propriedades moleculares características de 
H2O e CO2 que causam a absorção de radiação infravermelha? Explique com 
base nos conceitos de dipolo e momento de dipolo (consequência da 
diferença de eletronegatividade). Explique também o que é dipolo e momento 
de dipolo. Inclua também seus conhecimentos estudados sobre espectro 
eletromagnético. Responda de forma mais completa possível. 
 
As moléculas H2O e CO2 têm a configuração ideal para que absorvam os 
raios infravermelhos, dado o fato que a molécula só pode absorver a radiação de 
um fóton com certos comprimentos de ondas ou energias, aqueles com energias 
não dentro dos comprimentos de onda estreitamente corretos para a molécula irão 
apenas passar e procurar por moléculas de gases de efeito estufa mais amigáveis 
que são capazes de absorver suas energias. Assim, quando o fóton tem a 
quantidade certa de energia para permitir uma mudança no estado de energia da 
molécula, o fóton é absorvido. As moléculas CO2 e H2O são as moléculas ideais 
visto que são angulares. No modo de 'alongamento simétrico', as vibrações (as 
vibrações representam o alongamento das ligações químicas de uma forma 
simétrica, em que ambas as ligações C=O e H-O (das duas moléculas) se alongam 
e se contraem juntas . Uma vez que a distribuição de cargas é perfeitamente 
simétrica, este modo não tem momento de dipolo; a transição para um nível de 
energia superior desse modo é proibida). Aliado ao fato de que sofrem diversos 
tipos de interações com a energia do infravermelho (estiramentos, distorções, 
vibrações, rotações e translações). Para isso consomem parte da radiação, emitida 
pela superfície da Terra. Isso provoca um aquecimento natural da atmosfera, 
chamado efeito estufa. 
O momento de um dipolo é uma grandeza vetorial cuja magnitude é igual ao 
produto da carga elétrica pela distância que separa as cargas, tem a direção do 
segmento de reta que une os centros das cargas e o sentido da carga negativa para 
a positiva. O momento dipolar é normalmente expresso em unidades Debye (D) 
que, embora não seja a unidade SI (Sistema Internacional), é a mais usada em 
escala molecular. Além disso, o dipolo de uma molécula é um dipolo elétrico 
(medida da polaridade de um sistema de cargas elétricas) junto com um campo 
elétrico inerente decorrente de uma diferença de eletronegatividade. 
Para entender o conceito de espectro eletromagnético, é válido citar a 
definição de ondas eletromagnéticas, estas são as ondas criadas como resultado de 
vibrações entre um campo elétrico (uma propriedade elétrica associada a cada 
ponto no espaço quando a carga está presente em qualquer forma) e um campo 
magnético (consiste em componentes elétricos e magnéticos, resultante do 
movimento de uma carga elétrica e contendo uma quantidade definida de energia 
eletromagnética). Assim sendo, toda a gama de comprimentos de onda ou 
frequências de radiação eletromagnética que se estende desde os raios gama até 
as ondas de rádio mais longas e incluindo a luz visível. 
 
2 - Explique porque sem o efeito estufa não haveria vida no planeta Terra tal 
como conhecemos e, graças a este efeito, qual a temperatura média da Terra? 
Já que o efeito estufa é importante para a vida, porque a preocupação com o 
aumento do efeito estufa, tal como discutido na COP26, por exemplo? 
Responda de forma mais completa possível. 
 
Podemos explicar o efeito estufa como um fenômeno natural benéfico, porque ele 
mantém a temperatura do planeta amena, possibilitando a vida. Neste fenômeno, a 
radiação solar atinge a atmosfera e interage com os gases ali presentes. Nessa 
interação, os chamados gases de efeito estufa (GEE) absorvem a radiação solar e 
passam a emitir de volta para a superfície terrestre radiação infravermelha, ou seja, 
em forma de calor. Somente parte desse calor consegue sair da atmosfera e voltar 
para o espaço, e é assim que a Terra consegue manter sua temperatura. Sem a 
presença do efeito estufa a temperatura da terra seria muito baixa, aproximando-se 
de -18°C, o que impossibilitaria a vida na Terra, já não haveria água em seu estado 
líquido, impedindo os processos biogeoquímicos dos seres vivos, e até a própria 
existência deles, por isso, com a temperatura média em 15°C, temos uma 
variabilidade extensa da vida na terra. 
Contudo, com o avanço da industrialização e da tecnologia, o ser humano cada vez 
mais lança gases-estufa na atmosfera (dióxido de carbono, metano, ozônio..) 
culminando num aumento significativo de um efeito estufa já não mais natural, e 
como resultado, um aquecimento global no planeta, arriscando, inclusive, nossa 
própria existência. Tal acréscimo na temperatura está relacionado com o 
derretimento das calotas polares, e consequentemente com o aumento dos níveis 
do oceano, além disso, provoca alterações nos ecossistemas costeiros e a perda de 
superfícies litorâneas, aumento de desastres naturais, como inundações, 
tempestades, furacões, extinção de espécies, secas mais frequentes, desertificação 
de áreas naturais e prejuízo na produção de alimentos. 
Observando o contexto atual e a falta de políticas nacionais para reprimir essa 
emissão desenfreada, a ONU convocou em 2014 uma reunião com 195 países para 
discutirem planos e limites da emissão de gases de efeito estufa. Entretanto, é 
importante ressaltar que essas medidas não servem para acabar com um 
aquecimento desgovernado, apenas são propósitos de adiar o inevitável, se 
pensarmos em como possuímos uma cultura excessiva na produção e descarte nas 
indústrias nos países que são os principais responsáveis pelo brusco aquecimento 
global .„‟A COP do Clima é uma grande COP sobre o desenvolvimento, mas que 
desenvolvimento que se quer para o planeta? Que desenvolvimento a Terra pode 
suportar? “O desenvolvimento está ligado à economia. Que país está disposto a 
desacelerar a sua economia? [...] São disputas geopolíticas, disputas de poder, 
quem é que vai querer ceder?”, questiona Letícia Tura, diretora da FASE, que 
participou da COP21. Desta forma é imprescindível que haja medidas de contenção 
da desenfreada emissão de gases poluentes nos países visando órgãos de 
fiscalização e estimulando o pensamento crítico sobre nossas relações 
socioeconômicas, porque assim prolongarmos uma vida mais justa para todos os 
seres vivos. 
 
3 - A presença da água na atmosfera é um fator importante para o efeito 
estufa, mas outros gases-estufa são o dióxido de carbono (CO2), o metano 
(CH4), o óxido nitroso (N2O), os clorofluorcarbonetos (CFCs), os 
hidroclorofluorcarbonetos (HCFCs) e o hexafluoreto de enxofre (SF6). Mesmo 
assim, explique porque o dióxido de carbono tem sido apontado como o 
grande vilão da exacerbação do efeito estufa. Responda de forma mais 
completa possível. 
O efeito estufa é um fenômeno natural extremamente importante para a 
manutenção da vida no planeta, porém o seu agravamento pode provocar um 
grande desequilíbrio no ciclo da natureza: o aquecimento global. 
Apesar de vários gases serem responsáveis pela intensificação de tal efeito, 
o gás carbônico é apontado como o principal agente desse fenômeno, por ter sua 
presença na atmosfera de 50 a 200 anos e ser considerado responsável por cerca 
de 60% do efeito estufa. Isso se deve à grande quantidade que passou-se a emiti-lo 
para a atmosfera a partir da Segunda Revolução Industrial, através da utilização de 
combustíveis fósseis como matriz energética principal, além das queimadas e 
desmatamentos, que destroem reservatórios naturais e sumidouros, os quais têm a 
função de absorver o CO2 do ar. 
Outrossim, quando aumentamos a quantidade de um gás em uma mistura 
gasosa (como nossa atmosfera), aumentamos sua pressão parcial, o que faz com 
que a sua absorção por um líquido em contato com essa misturaaumente. O 
impasse é que a partir do momento em que os oceanos absorvem CO2 em excesso 
causa um desequilíbrio no ecossistema. O gás em contato com a água forma o 
ácido carbônico (H2CO3) e este, por sua vez, se ioniza, liberando íons H+ 
(aumentando a acidez do meio) e íons carbonato (CO3
2-) e bicarbonato (HCO3
-), 
saturando a solução (no caso, o oceano) alterando o seu pH. Ademais, a saturação 
desses íons pode causar problemas para a fauna e a flora marinha. 
O que acontece é que estamos em um processo de saturação da atmosfera 
com esse gás, acentuando o efeito estufa e, consequentemente, aumentando a 
temperatura média do planeta. A própria natureza tem uma solução para o 
problema: a remoção do gás através da fotossíntese. Contudo, infelizmente, o 
homem novamente interfere no processo, o corte indevido de árvores faz com que a 
vegetação diminua e, consequentemente, fica mais difícil ocorrer a purificação do ar 
pela fotossíntese. E o pior é que além de acabar com as plantas, o homem ainda se 
encarrega de realizar as queimadas de extensas áreas verdes, gerando ainda mais 
gás carbônico. 
No último século, a temperatura média da Terra teve um acréscimo de 0,5°C, 
dado que estamos em um processo de saturação da atmosfera com esse gás, 
acentuando o efeito estufa e, consequentemente, aumentando a temperatura média 
do planeta. Uma das consequências desse aquecimento é a fusão das calotas 
polares, que resulta na elevação do nível do mar. 
Em suma, por estar em maior quantidade na atmosfera, demorar para se 
decompor e ter uma emissão humana de, aproximadamente, 78% da emissão 
desse gás, conforme o Painel Governamental de Mudanças do Clima, ele se torna 
o maior vilão da exacerbação do efeito estufa. 
 
4 - Calcule a entalpia da reação da combustão completa do etanol e da 
gasolina. Apresente os cálculos. Faça o balanceamento das equações e utilize 
a Tabela 8.4 do livro do Brown. Tenha como referência o exercício resolvido 
em aula e a lista de exercícios também. 
Etanol 
C2H5OH + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O 
 
Quebra de cinco ligações C – H: (-) 5 x 413 kJ 
Quebra de uma ligação C – C: (-) 1 x 348 kJ 
Quebra de uma ligação C – O: (-) 1 x 358 kJ 
Quebra de uma ligação O – H: (-) 1 x 463 kJ 
Quebra de três ligações O ═ O: (-) 3 x 495 kJ 
Formação de quatro ligações C ═ O: (+) 4 x 799 kJ 
Formação de seis ligações O – H: (+) 6 x 463 kJ 
Energia líquida liberada = - 2065 – 348 – 358 – 463 – 1485 + 3196 + 2778 
Energia líquida liberada = 1255 kJ/mol. 
 
 
Esse valor diz respeito à energia que essa reação de combustão produziu, 
isto é, a energia foi liberada para a vizinhança. Portanto, o processo é exotérmico, 
tendo como número final um ΔH negativo, ΔH = -1255 kJ/mol. 
 
 
 
 
Gasolina (2,2,4 - trimetilpentano) 
2 C8H18 + 25 O2 → 16 CO2 + 18 H2O 
 
Quebra de trinta e seis ligações C – H: (-) 36 x 413 kJ 
Quebra de catorze ligações C – C: (-) 14 x 348 kJ 
Quebra de vinte e cinco ligações O ═ O: (-) 25 x 495 kJ 
Formação de trinta e duas ligações C ═ O: (+) 32 x 799 kJ 
Formação de trinta e seis ligações O – H: (+) 36 x 463 kJ 
Energia líquida liberada = - 14868 - 4872 - 12375 + 25568 + 16668 
Energia líquida liberada = 10121 kJ/mol. 
 
 
Esse valor diz respeito à energia que essa reação de combustão produziu, 
isto é, a energia que foi liberada para a vizinhança. Portanto, o processo é 
exotérmico, tendo como número final um ΔH negativo, ΔH = -10121 kJ/mol. 
 
5 - Utilizando conceitos sobre ligações químicas, dipolo e momento de dipolo, 
solvatação explique: 
5.1) dissolução de sais pela água; 
Antes de entendermos o porquê de sais se dissolverem na presença de água 
é necessário um olhar na geometria molecular da água. A água (exemplo de 
substância polar) tem uma geometria angular devido aos 2 pares de elétrons livres 
do átomo de oxigênio central, essas 2 nuvens eletrônicas criam um polo altamente 
negativo no oxigênio e deixam os átomos de hidrogênio atuar como o polo positivo. 
Os sais, por serem provenientes de ligações iônicas, têm dois polos bem definidos. 
O oxigênio, polo negativo da água, interage com o polo positivo do sal 
(geralmente um metal) e os hidrogênios formam um complexo com o polo negativo 
do sal (geralmente um ametal). 
A dissolução ocorre porque as moléculas do solvente (a água, exemplo de 
substância polar) envolvem as partículas de sólidos do soluto (sal), dissolvendo-os. 
 
 
 
 
5.2) Caso o petróleo (hidrocarbonetos apolares) fosse polar, o dano causado 
por derramamentos de petróleo no mar seria mais ou menos grave? Explique. 
 
Seria menos grave, uma vez que com a dissolução do petróleo em água, devido a 
interação entre as substâncias polares, evitaria a formação de um bolsão de 
petróleo, o qual é prejudicial para a vida marinha, pois impede a penetração da luz 
do sol essencial à vida marinha, posto que ele auxilia na fotossíntese e no 
desenvolvimento dos peixes. Além dos malefícios citados, o bolsão de petróleo 
impede as trocas gasosas entre peixes, água e atmosfera. Caso o petróleo fosse 
polar, ou seja, solúvel em água, a formação da mancha de petróleo não ocorreria, 
podendo ser degradado mais tarde por bactérias biodegradantes.