Gabarito 1ª Avaliação QUI 112 e QUI 087

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Gabarito da 1ª avaliação de QUI 112 e QUI 087 – 2º semestre 2013 – Data ____/_____/______ 
Recomendações 
Leia atentamente toda a prova antes de começar a responder. 
Escreva as reações com as convenções adotadas em aula. 
Justifique todas as respostas. 
Justifique as reações em equilíbrio químico com as constantes apropriadas. 
 
1) A figura abaixo mostra a estrutura da nicotina, presente no tabaco. Na tabela abaixo, são 
apresentadas linformações úteis para responder as questões 
 
 
pKa1= 3,15 (N anel aromático); pKa2=7,87 
 
 
 
a. Crie um código adequado para representar o comportamento ácido-base da nicotina. 
N
H
+
NH
+H
CH3
 código H2nic
2+ 
Código sem o desenho da forma mais protonada ou sem justificativa (dizendo 
que são 2 grupos amino aceptores de prótons) não é considerado 
b. Escreva os equilíbrios ácido-base de Bronsted para a nicotina, usando o código que você 
criou. 
H2nic
2+
(aq) ⇌ Hnic
+
(aq)+ H
+
(aq) pKa1=3,15 
 α0 α1 
Hnic+(aq) ⇌ nic(aq)+ H
+
(aq) pKa1=7,87 
 α1 α2 
c. A principal via de absorção da nicotina (na forma mais desprotonada) se dá através do 
pulmão, quando o indivíduo “traga” a fumaça aspirada do cigarro. Existe entre alguns 
fumantes a idéia de que fumar “sem tragar” é menos prejudicial à saúde. Considere que 
quando o indivíduo não traga, a fumaça fica em contato apenas com a boca e a saliva do 
fumante, cujo pH é aproximadamente 6. Se existir uma quantidade apreciável da forma 
ativa dissolvida na saliva esta pode ser absorvida por mecanismo passivo pelas células 
da mucosa. Calcule a concentração no equilíbrio da espécie ativa em pH 6. Para fins de 
cálculo, suponha uma concentração analítica de nicotina na saliva igual a 2.10-3 mol/L e 
considere que uma concentração da espécie ativa superior a 20,3.10-6 mol/L é 
considerada tóxica*. Em pH=6 α0= 1,39.10
-3 ; α1=0,98532 e α2=0,01329. Baseado 
nestas suposições, responda se existe fundamento na idéia de que fumar “sem tragar” 
pode ser menos prejudicial. 
Resolução 
Como a espécie ativa é a base mais desprotonada (neutra) o valor importante para a 
estimativa é α2=0,01329 (associado a espécie nic) em pH=6 
 
[nic] = α2 . CA 
[nic] = 0,01329. 2.10-3 =2,66 .10-5 mol/L 
 
Resp.: como foi mostrado por cálculo, a concentração no equilíbrio da espécie ativa 
(neutra) será superior a 20,3.10-6 mol/L, portanto, fumar mesmo “sem tragar” a fumaça, 
nas condições delimitadas pode ser prejudicial à saúde. 
 
2) Em um trabalho divulgado na Revista Acta Cirurgica Braseira, verificou-se que a solução 
composta por fenol, ácido acético, glicerol e água bidestilada ocasiona, in vitro, a destruição 
(inviabilidade) de células em suspensão do tumor ascítico de Ehrlich. Uma das soluções 
testadas continha fenol 0,300 mol/L (não saturada), ácido acético 0,360 mol/L e glicerol 0,465 
mol/L sendo o pH ajustado em 7,0 com NaOH. As espécies neutras do fenol e do ácido acético 
possuem ação bacteriostática, bactericida e histotóxica. Obs.: O glicerol é um líquido muito 
solúvel em água, sendo um auxiliar na diluição dos princípios ativos. A tabela abaixo apresenta 
as estruturas dos compostos e algumas constantes úteis . 
 
Fenol Ácido acético Glicerol H2O 
OH
pKa=9,99 
 
CH3 C
O
OH pKa=4,76 
 
 
 
C3H8O3 
Densidade=1,26 g/mL 
 
 pKw=14 
)(0
101
1
apKpH 

 
)(1
101
1
pHpKa

 
 
a. Escreva todas as reações possíveis de ocorrerem nesta solução. Se for usar códigos para 
representar os compostos, especifique-os. 
Para representar o fenol, ácido monoprótico = Hfen; íon fenolato = fen
- 
 Ácido acético, ácido monoprótico = HAc; íon acetato = Ac
- 
Glicerol não tem comportamento ácido-base de Bronsted 
H2O(l) ⇌ H
+
(aq)+ OH
-
(aq) pKw=14 
Hfen(s) → Hfen(aq) pois a solução não está saturada 
 
HFen(aq) ⇌ Fen
-
 (aq) +H
+
(aq) pKa=9,89 
HAc(aq) ⇌ Ac
-
(aq) +H
+
(aq) pKa=4,76 
C3H8O3(l) → C3H8O3(aq) 
NaOH(s) → Na
+
(aq)+ OH
-
(aq) devido ao ajuste de pH 
 
b. Escreva as equações de balanço de matéria para o(s) sistema(s) ácido-base de Bronsted. 
Sistema 1: CA=[Hfen]+[fen
-
 ]=0,300mol/L 
Sistema 2: CA=[HAc]+[Ac
-
 ]=0,360 mol/L 
 
c. Escreva a equação do balanço de cargas da solução. (não fazer cálculo aqui) 
[H+] + [Na+]=[OH-]+[Ac-]+[fen-] 
(ou [Na+] + [H+] -[OH-] - [Ac-] - [fen-]=0) 
 
d. Qual a concentração analítica de fenol e ácido acético no meio? 
LmolCC
LmolCC
Ac
A
HAc
A
fen
A
Hfen
A
/360,0
/300,0




 
 
e. Qual a concentração de equilíbrio de fenolato e acetato no meio? 
LmolCAc
LmolCfen
Cfen
Ac
AAc
pHpKAc
fen
Afen
pHpKfen
fen
Afen
a
a
/358,0360,0994,0][
994,0
101
1
101
1
/10.066,3300,010.022,1][
10.022,1
101
1
101
1
][
)776,4()(
43
3
)799,9()(
































 
 
 
f. Qual das espécies ativas (fenol ou ácido acético) está presente na solução com maior 
concentração efetiva disponível. Justifique a sua resposta com valores numéricos 
calculados. 
As espécies ativas são as mais protonadas (tanto do fenol quanto do ácido acético); as 
concentrações efetivas são as concentrações de equilíbrio. 
LmolCHAcou
LmolAcCHAc
LmolCHfen
ou
LmolfenCHfen
Ac
A
Ac
A
fen
A
Hfen
A
/10.160,2360,0.10.6][
/10.000,2358,0360,0][][
/2991,03,0.9997,0][
/2997,029969,010.066,33,0][][
33
0
3
0
4












 
 
Sendo assim, quem possui maior concentração no equilíbrio é o Hfen. 
 
g. Usando o balanço de carga, calcule a concentração analítica de NaOH necessária para 
ajustar o pH dessa solução.Justifique sua resposta. 
[H+] + [Na+]=[OH-]+[Ac-]+[fen-] 
[H+]=10-pH=10-7 mol/L 
[OH-]=10(pH-14)=10(7-14)= 10-7 mol/L 
[Ac-]= 0,358 mol/L , determinada no item e 
[fen-]=3,066.10-4 mol/L determinada no ítem e 
[Na+]=CNa+=CNaOH porque todo íon sódio vem do NaOH usado para ajustar o pH 
Substituindo-se os valores: 
CNaOH=0,358 mol/L 
 
 
3) Nas estruturas apresentadas abaixo, indique os grupos doadores de prótons (marcando com 
um quadrado) e os grupos aceptores de prótons, marcando com um círculo.