Soluções Química – Semana 61

INICIANTE

a) No cloreto de tungstênio (VI), o tungstênio está com uma maior deficiência de elétrons que os outros, fazendo ele puxar as nuvens eletrônicas do cloro com certa intensidade, fazendo a ligação se assemelhar a uma ligação covalente.

Em outra linguagem, o $W^{6+}$ tem um maior poder polarizante, fazendo a ligação se assemelhar a uma covalente.

b) O enxofre tem em sua configuração um orbital d, que dificulta a formação de ligações $\pi$ entre orbitais p, como aconteceria na molécula $S_2$

c) Apesar de ambos os átomos de sódio puxarem a própria nuvem eletrônica com a mesma força, fazer uma ligação covalente deixariam eles mais eletricamente carregados, que é exatamente o contrário da tendência natural do sódio.

d) Fazendo o diagrama de energia para os orbitais moleculares do $He_2$, percebemos que há o mesmo número de elétrons sigma ligantes e sigma antiligantes, isso resulta em uma ordem de ligação 0, ou seja, não existe.

INTERMEDIÁRIO

a) Sabendo a massa inicial, a massa final e a meia-vida, é possível calcular o tempo que passou entre a medição da massa final e da massa inicial. Para seres vivos isso é extremamente eficiente pois o ser humano, por exemplo, está trocando matéria com o meio ambiente constantemente como o carbono-14, logo a quantidade de carbono-14 no corpo humano é aproximadamente constante e a porcentagem de carbono-14 que existe no mundo. Logo a massa inicial é conhecida. Como quando o ser humano morre ele para de trocar matéria com o meio ambiente, a quantidade de carbono-14 vai diminuir na sua taxa normal que é igual a meia vida. Logo medindo a massa final, podemos descobrir a quanto tempo um ser vivo morreu.

b) Como $\log_2(\frac{500}{1,86264*10^{-6}}) = 28$, o tempo decorrido foi 28 meias-vidas, se o tempo decorrido foi 7000 anos, $7000 = 28t_{1/2} \Rightarrow t_{1/2} = 250 \ anos$

c) $t_{1/2} = \dfrac{\ln2}{k} \Rightarrow k = 0,0028 \ ano^{-1}$

d)

A concentração é: $[X]_0 = \dfrac{\frac{m}{M}}{V} \Rightarrow [X]_0 = \dfrac{\frac{500*10^{-3}}{500}}{1} \Rightarrow [X]_0 = 10^{-3}$

Para segunda ordem: $t_{1/2} = \dfrac{1}{k*[X]_0} \Rightarrow k = 4 L \, ano^{-1} \, mol ^{-1}$

 

AVANÇADO

a) $2MnO_{4(aq)}^-$ + $10Cl_{(aq)}^-$ $\longrightarrow$ $2Mn^{2+}_{(aq)}$ + $Cl_{2(aq)}$ + $4H_2O{(l)}$

b) A partir da equação de Clapeyron, calcula-se o volume molar nas CNTP. Partiremos desse valor nesta solução por questão de praticidade.

$PV = nRT$

Nas CNTP,

$Vm = 22,4 \dfrac{L}{mol}$

Sendo $Mm$ a massa molar do gás cloro, temos:

$d = \dfrac{Mm}{Vm}$
$d = \dfrac{71 \dfrac{g}{mol}}{22,4 \dfrac{L}{mol}}$
$d = 3,17\dfrac{g}{L}$

c)

A fim de que analisemos o movimento de $Cl_2$ segundo a proposta do problema, devemos considerar que o gás sofre a ação de seu próprio peso e do empuxo do ar.

Temos, assim,
$Fr$ = $d_{ar} V g$ – $d_{Cl_2} V g$

Dividindo os dois membros da equação pela massa de gás cloro, temos:
$\alpha$ = $g$ – $g \dfrac{d_{Cl_2}}{d_{ar}}$

Calculando a densidade do ar nas condições da questão:
$Mm_{ar}$ = $0.8 Mm_{N_2}$ + $0.2 Mm_{O_2}$
$Mm_{ar}$ = 28.8 $\dfrac{g}{mol}$

Assim,
$d_{ar}$ = $\dfrac{Mm_{ar}}{Vm}$
$d_{ar}$ = $\dfrac{28.8 \dfrac{g}{mol}}{22.4 \dfrac{L}{mol}}$
$d_{ar}$ = 1.28 $\dfrac{g}{L}$

Temos, dessa forma,
$\alpha$ = ( 10 – 10 . $\dfrac{3.17}{1.28}$ ) $\dfrac{m}{s^{-2}}$
$\alpha$ = -30.7 $\dfrac{m}{s^{-2}}$

Uma vez adotado o sentido do solo para cima como positivo, o valor obtido para a aceleração indica que o gás verde é acelerado contra seu movimento ascendente. Conclusão qualitativa: o cloro provavelmente não se distancia muito do chão – o que, perceba, torna a toxicidade do $Cl_2$ um problema ainda mais sério para a personagem da questão. ‘0’

d) Nome sistemático do produto: 1-terc-butil-4-clorobenzeno ou 1-cloro-4-(1,1-dimetiletil)benzeno.
Resposta satisfatória: 1-terc-butil-2-clorobenzeno.

O procedimento descrito no enunciado leva à ocorrência de uma reação de substituição eletrofílica – especificamente, de halogenação, na qual o Cloro é o halogênio a ligar-se ao anel aromático. Nesse contexto, o grupo terc-butila é ativador e favorece a substituição nas posições orto e para (2 e 4 em relação ao grupo terc-butila.
Além disso, é razoável inferir que o tamanho do grupo terc-butila impede a substituição orto: a resposta mais adequada, portanto, é o isômero para do produto.

e) Quando os frascos de amônia e ácido clorídrico – ambos em solução aquosa – são aproximados, se favorece o contato entre $NH_3$ e $HCl$, pois ambas as substâncias são conhecidamente voláteis e seus vapores sofrem difusão até encontrar-se na região entre os recipientes.

$NH_3$ + $HCl$ $\longrightarrow$ $NH_4Cl$

Trata-se de uma reação ácido-base segundo o conceito de Lewis cujo produto, um sal branco, constitui a densa névoa branca formada durante o experimento.