Iniciante
Marie Curie é amplamente reconhecida como uma das maiores cientistas da história: foi a primeira pessoa, e única mulher até a atualidade, a receber o prêmio Nobel duas vezes, um em Física, ao demonstrar a existência da radioatividade natural em 1903, e o outro em Química, pela descoberta de dois novos elementos químicos em 1910, o rádio e o polônio (homenagem a sua terra natal, a Polônia).
a) Há duas principais formas de decaimento radioativo: emissão de partículas α e de partículas β. Escreva as equações para o decaimento α do polônio-210 e para o decaimento β do potássio-40.
b) Urânio-232 decai até um nuclídeo estável por meio de uma série de seis decaimentos α e dois β. Que nuclídeo é esse?
c) Em um sítio arqueológico no Egito, encontrou-se um objeto que seria da época de Ramsés II, faraó que morreu em 1213AC. Para checar essa crença, chamou-se um químico especialista em radioatividade. Dos isótopos abaixo, qual deles é adequado para a análise da idade desse material? Explique.
C-14 (5730 anos)
I-131 (8 dias)
K-40 (1,3x10^6 anos)
Cs-137 (30 anos)
Intermediário
A síntese de Haber-Bosch da amônia é uma das descobertas mais importantes da história da química: ao permitir a fixação do nitrogênio atmosférico, possibilitou um aumento exponencial da produção de fertilizantes nitrogenados (e consequentemente de alimentos, invalidando a previsão de Malthus). Seu processo pode ser representado pela equação 3H2 + N2 --> 2 NH3, na qual todas as espécies são gasosas. Sobre esse processo fundamental à sobrevivência humana, responda:
a) Sabe-se que o reator tende a esquentar após a adição de nitrogênio e hidrogênio na presença de catalisador de vanádio adequado. Assim, quais são as condições ideais de pressão e temperatura (alta/baixa), sob um ponto de vista termodinâmico, para máxima conversão em amônia? Explique sua resposta com base no princípio de Le Chatelier.
b) Industrialmente, utilizam-se pressões na casa de 100 atm. De um ponto de vista termodinâmico, isso faz sentido? Se sim, explique sua resposta. Se não, dê uma possível explicação para que sejam adotadas essas condições.
c) Industrialmente, utilizam-se temperaturas na faixa de 300-400°C. De um ponto de vista termodinâmico, isso faz sentido? Se sim, explique sua resposta. Se não, dê uma possível explicação para que sejam adotadas essas condições.
Avançado
Em um laboratório, há uma amostra de sulfato de sódio hidratado, cuja porcentagem em massa de Na2SO4 é de 44,1% (o restante é constituído por águas de hidratação). Um técnico de laboratório colocou a amostra na estufa por um longo intervalo de tempo, buscando secá-la. Porém, a estufa quebrou durante esse processo, de modo que não conseguiu obter o produto anidro. Para determinar o novo grau de hidratação, mediu uma amostra de 1,00g e dissolveu-a em um balão volumétrico de 100mL, preenchendo-o à marca com água deionizada, e titulou alíquotas de 5mL dessa solução com uma solução padronizada de Ba (NO3)2 de concentração 0,01M. A média dos valores utilizados foi de 25,5mL. Para essa situação, determine:
a) A reação balanceada que ocorre na titulação
b) O grau de hidratação da amostra antes e depois da estufa (isto é, número de águas de hidratação)
c) A massa de água liberada pelo aquecimento na estufase 100g da amostra inicial foram adicionados.