IC370_Ex_B_-Energia_CORRECAO

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IC 370 - Exercícios de Química Orgânica –Ex B – (A.B.B.F)
( O que é Energia?
	Energia é a capacidade de realizar trabalho, de provocar mudança.
	Por exemplo, uma pedra caindo tem energia porque ela pode deslocar ou quebrar o que estiver no seu caminho. Este tipo de energia, associada ao movimento, é chamada energia cinética (e depende da massa e da velocidade: Ec = ½ mv2).
	Se a pedra for um pedaço de lava vulcânica, quente, ela pode aquecer (ou incendiar) aquilo em que encostar: ela têm energia térmica ou calor.
	Se a lava, de tão quente, estiver ao rubro, ela estará emitindo luz, que é uma forma de energia eletromagnética; e ao se deslocar em alta velocidade pelo ar, ela fará barulho (energia sonora, ondas de pressão no ar).
	E se, ao chegar ao chão, a pedra for parar, equilibrada, na beirada de uma ribanceira, mesmo estando agora imóvel, fria e silenciosa, ninguém de bom senso irá parar embaixo dela. Pois a pedra ainda pode provocar mudança (uma cabeça quebrada, por exemplo) – bastando que um vento a desloque do seu equilíbrio precário. Ela ainda tem energia potencial (gravitacional).
	Mas uma pedra como esta, que já tem tantos tipos de energia ainda pode mais um: 
( Energia química
Se a pedra for feita do metal sódio e cair dentro de um lago, além das marolas e outras mudanças que qualquer pedra provocaria, ocorrerão grandes transformações que se devem à composição desta pedra: o sódio metálico irá reagir com a água e formar hidróxido de sódio e o gás hidrogênio, ao mesmo tempo em que acontece grande liberação de calor – tão grande que inflama o hidrogênio e ocorre uma explosão!
2 Na + 2 H2O ( 2 NaOH + H2	 e	2 H2 + O2 ( 2 H2O
O sódio tem a capacidade de provocar mudanças devidas especificamente à sua composição: esse tipo de energia potencial (que se transforma em energia térmica e outras, quando as condições são adeqüadas – a presence de água, neste caso) é a energia química: energia devida à composição.
A energia química geralmente é medida em calorias (cal) ou em joules (J), ou em quilocalorias (kcal) e quilojoules (kJ). 
Uma caloria é a energia necessária para aquecer em 1ºC 1 g de água líquida; um joule é a energia (cinética) de uma massa de 2 kg que se desloca à velocidade de 1m/s. É comum relacionar a energia química à quantidade de substância: kcal/mol ou kJ/mol.
1 cal = 4,18 J
( Energia dos alimentos
A comida tem energia química, que é transfomada pelo organismo em outras formas de energia: energia elétrica (no funcionamento dos neurônios), energia cinética (no movimento dos músculos), energia sonora (da voz) e a energia química das substâncias que o metabolismo prepara a partir do alimento.
Uma maneira de medir a energia contida num alimento é queimar uma quantidade pesada em um calorímetro e medir em quanto o calor liberado aumenta a temperatura de uma dada quantidade de água, ou quanto gelo derrete (80 cal são necessárias para derreter 1 g de gelo a 0º).
Este método funciona porque a energia química, assim como todas as outras formas de energia, pode ser totalmente convertida em calor (energia térmica). [Mas a inversa não é verdadeira: não se pode transformar totalmente calor em trabalho.]
CORREÇÃO
1.	O gasto mínimo de energia de um homem adulto de 70 kg é de 1 a 1,2 kcal por minuto (metabolismo basal) – umas 1600 kcal/dia; no trabalho braçal pesado, o gasto será 12 kcal/min. Em média, um homem adulto precisa de 2700 e uma mulher de 2000 kcal/dia. 
A queima de 1 g de carboidrato libera cerca de 4 quilocalorias e a gordura, 9 kcal/g. (Muitas vezes a informação quanto aos alimentos se refere a “Calorias” quando, na verdade, são quilocalorias (kcal): um Big Mac tem 590 kcal (e não “calorias”), uma porção de batats fritas, 395 e um copo médio de Coca-Cola 78 kcal. 
a) Se uma moça ‘normal’ consome a dieta acima 3 vezes ao dia, quanto lhe sobra após satisfazer suas necessidades ‘normais’?
b) O que ocorre com o excesso?
Resp.: a) 3x(590+395+78)-2000=989 kcal. b) Uma parte é eliminada, outra é acumulada sob a forma de gordura.
2.	Como regra geral, para cada 7000 kcal de energia não usada, vindas de alimentos ingeridos em excesso, a pessoa engorda 1 quilo. O calor de combustão do etanol (que é a energia liberada na reação abaixo) é de 1368 kJ/mol. 
CH3CH2OH + 7/2 O2 ( 2 CO2 + 3 H2O
Quantas doses (50 ml) de cachaça (50% álcool), consumida em excesso, levam o usuário a engordar 1 quilo? 
Resp.: 1 mol de etanol = 2x12+6x1+16=46 g equivalem a cerca de 2x46=92 g de cachaça; tomando a densidade da cachaça como ~ 1g/ml, 92 ml de cachaça ≡ 1368/4,18 ≈ 330 kcal e 1 dose (50 ml) ≡ 180 kcal. Logo, 7000/230 ≈ 39 doses.
3. A energia de ligação (Elig) H-H é de 104 kcal/mol; no flúor, Elig (F-F) = 38 kcal/mol. Isso significa que (marque a(s) alternativa(s) certa(s)):
a) A molécula de H2 é mais estável que a de F2.
b) A molécula de H2 é menos estável que a de F2.
c) É necessário fornecer mais energia para quebrar a molécula de H2 que a de F2.
d) A formação de F2 a partir de 2 átomos de F. libera mais energia que 2 H. ( H2..
Resp.: a) e c).
4. Elig (H-F) = 136 kcal/mol. Qual a variação de energia na reação H2 + F2 ( 2 HF ?
a) Nenhuma. A reação não ocorre, porque tanto H2 quanto F2 são bastante estáveis.
b) 130 kcal são liberadas para o ambiente.
c) A reação consome 136 kcal/mol, retirados do ambiente.
Resp.: 2x136-(104+38)= 130 kcal
5. 	Ao queimar um mol de n-butano libera-se 2.877 kJ de energia sob forma de calor; já a queima de 1 mol de 2-metil-propano libera 2.868 kJ. Disto se conclui que:
a) O n-butano é mais estável que o i-butano.
b) O i-butano é mais estável que o n-butano.
c) N.r.a.
Resp.: O isobutano é mais estável (contem 9 kJ/mol menos energia) que o n-butano;
6.	Metano, metanol, ácido fórmico, aldeído fórmico: ordene estes compostos quanto à energia liberada quando 1 mol é queimado (de mais energia para menos energia). Explique. Repita essa ordenação para a queima de 1 g de cada composto.
Resp.: As ligação C-H é mais fraca e a O-O muito mais fraca que as ligaçães C-O e OH. Em CH4 + 2 O2 ( CO2 + 2 H2O, quatro ligações C-H (4xC-H = 4x) e quatro O-O (4xO-O = 4y) são trocadas por 4xC-O (4z) + 4xOH (4w) = 4 (z+w-x-y)
Em CH3OH + 1,5 O2 ( CO2 + 2 H2O é como se o metanol fosse um metano parcialmente queimado: só 3xC-O e 3xO-H novas surgem com a queima = 4 (z+w) – 3 (x+y) – (z+w) = 3 (z+w-x-y).
Para H2C=O + O2 ( CO2 + H2O surgem 2xC-O e 2xO-H e para HC(=O)OH + 0,5 O2 ( CO2 + H2O só 1xC-O e 1xO-H. 2 (z+w-x-y) e (z+w-x-y), respectivamente. Logo a odem, para queima de 1 mol é: Metano > metanol > aldeído fórmico > ácido fórmico. Se dividirmos por 16, 32, 30 e 46 (os pesos moleculares) , esta ordenação ficará mais forte ainda.
7.	Quando um explosivo é encerrado numa bomba, totalmente fechada e sem ar, e detonado, a força da explosão se deve ao enorme aumento no número de átomos produzidos com a detonação. Você concorda com esta explicação? Se não, explique porque e sugira uma alternativa.
Resp.: Não. O número de átomos nunca aumenta. A decomposição do explosivo geralmente aumenta o número de moléculas e fragmentos moleculares, mas, principalmente, aumenta a energia cinética destes. O TNT (2,4,6-trinitrotolueno), por exemplo se decompõe de acordo com:
A energia liberada é de 4,2 kJ/g, bem menos que os 30 kJ/g de energia que a manteiga fornece ao nosso organismo quando digerida; a diferença é que a explosão do TNT libera essa energia quase instantaneamente...
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