Química - Semana 62

Iniciante

A amônia, $NH_3$. é uma substância útil em síntese orgânica, a qual é produzida pela decomposição de alguns organismos.
O nome "amônia" foi inspirado nos seguidores do deus egípcio Amon, que usavam cloreto de amônio em determinados rituais eclesiásticos. Interessado na química da amônia, Ramsés, o egípcio, tem algumas perguntas para você.

a) O composto $NH_5$ poderia existir? Apresente argumentos para justificar sua estabilidade ou instabilidade.

Tome posse dos seguintes dados termodinâmicos:
$T_{ebulicao, amonia} = -33.34^oC$
$T_{ebulicao, agua} = 100^oC$

b) Explique a diferença entre as temperaturas de ebulição de $NH_3$ e $H_2O$ em termos de estrutura molecular.

O jovem Ramsés pediu a tutela de certos alquimistas do Egito Antigo para realizar um experimento científico.
A uma solução aquosa de ácido acético, $CH_3CH_2COOH$, adicionou, com o auxílio de uma espátula, pó de amideto de sódio - $NaNH_2$. Logo em seguida, uma reação química ocorre pronunciadamente no sistema.

c) Equacione o fenômeno químico que ocorre com a adição de amideto de sódio à solução aquosa de ácido acético.

O mau odor nos banheiros é, em grande parte, consequência da liberação de $NH_3$. Embora não houvesse banheiros como os conhecemos no Egito Antigo, Ramsés ouviu falar que esse fenômeno de produção de $NH_3$ se dá a partir da ureia - $(NH_2)_2CO$.

d) Equacione a reação de formação da amônia a partir da ureia, tão identificada pelo nosso olfato nos banheiros.

Um produto nitrogenado extremamente relevante para a indústria química é o ácido nítrico, $HNO_3$. Embora esse composto já tenha sido relativamente caro no passado, seu custo de produção foi reduzido após o desenvolvimento de um método de obtenção desse ácido a partir da amônia.
O processo envolve mais de uma reação química e é muito divulgado nos livros que tratam de Química Descritiva.

e) Apresente um método de obtenção do ácido nítrico a partir da amônia que atenda às necessidades da indústria.
(Você só precisa representar as reações químicas)

 

Intermediário

Considere a seguinte reação química, conduzida por Jimmy no laboratório de Química Orgânica.

 

a) Apresente um nome sistemático para o reagente orgânico representado. Observação: uma notação que especifique a estereoquímica do composto é importante.

O produto dessa reação foi propositalmente omitido pelo professor de Química, o que deixou Jimmy confuso: a depender das condições reacionais, dois processos químicos diferentes podem ocorrer nesse sistema.
Por isso, o rapaz faz um teste: acrescenta ao frasco que contém o produto obtido uma amostra de $Br_2$ dissolvido em $CCl_4$, observando que o sistema não sofre nenhuma mudança aparente - isto é, teste negativo.

b)Represente a fórmula estrutural do produto obtido por Jimmy.

Jimmy decide acompanhar a reação química com um cronômetro a fim de determinar uma relação entre a velocidade do fenômeno e a concentração do reagente orgânico. O jovem cientista, contudo, não conduz o experimento de mãos vazias: ele já fora capaz de deduzir a lei de velocidade da reação a partir de sua equação química.

c) Prediga a lei de velocidade dessa reação.

Tendo finalizado sua medida, Jimmy não se deu por satisfeito. Notando a presença de um polarímetro naquele laboratório, decidiu medir o desvio da luz plano-polarizada pela solução-problema antes e depois da reação com hidróxido.

O que você espera que Jimmy verifique...

d)...antes da reação?

e)...depois da reação?

Um pouco do excesso de reagente orgânico - cloreto de alquila - é separado da solução aquosa e, então, submetido a tratamento em meio etéreo com Magnésio metálico. A espécie produzida, então, é tratada em meio ácido com etanal, gerando o protudo $P$.

f) Represente a fórmula estrutural de $P$.

 

Avançado

O Nitrogênio ocorre naturalmente em uma vasta gama de possíveis estados de oxidação, o que permite à sua química uma riqueza singular. Por exemplo, entre os óxidos de Nitrogênio, podemos citar $N_2O$, $NO$, $NO_2$, $N_2O_4$ e $N_2O_5$.

a) Represente as estruturas de Lewis dos 5 óxidos citados no texto.

$NO_2$ e $N_2O_4$ coexistem em um equilíbrio dinâmico, no qual o primeiro, um gás castanho-avermelhado, e o segundo, um gás incolor, convertem-se um ao outro.

b) Apresente a reação de interconversão dos dois óxidos. Calcule o trabalho realizado quando 920 mg de $NO_2$ são convertidos em $N_2O_4$ com $30$% de rendimento nas CNTP

c) Considere um sistema contendo $NO_2$ em equilíbrio com $N_2O_4$. Preveja a mudança de coloração da mistura gasosa - se a cor ficará mais ou menos intensa - decorrente das seguintes alterações no sistema:

• Aquecimento da mistura gasosa.
• Compressão do sistema - suposto de volume variável.
• Adição de argônio ao sistema, mantendo-se o seu volume fixo.

Logo no início do século XIX, a Química Orgânica seria marcada por definitivo pelo advento da Síntese de Whöler, com a qual se obteve ureia, um composto orgânico, a partir de matéria inorgânica.

d) Equacione a síntese da ureia conforme o método de Whöler.