Escrito por: Pedro Alonso

As questões de hoje serão temáticas para comemorar os 199 anos de Independência do Brasil, que ocorrem nessa semana!!!

Iniciante

Para comemorar o 7 de Setembro, um professor de química passou uma tarefa especial para seus alunos: fazer aparecer uma bandeira do Brasil, a partir de soluções incolores!

Primeiro, o professor montou um recipiente com três compartimentos, no formato das figuras da bandeira, e os preencheu com água destilada. Em seguida, ele falou para os estudantes colocarem uma das seguintes substâncias em cada um dos compartimentos: $HCl$, $Na_2SO_4$ e $Ba(OH)_2$. Até esse momento, todas as regiões permaneciam incolores. Porém, quando ele pingou um pouco do indicador Azul de Bromotimol em cada um dos compartimentos, o resultado ficou conforme a imagem abaixo:

Essa mudança de cor ocorreu porque o Azul de Bromotimol é um indicador de pH: para valores menor que 6.6 a solução fica amarela, para um valor intermediário a solução fica verde e para um valor maior que 7.6 a solução fica azul.

a)  Dentre as substâncias possíveis, qual foi colocada em cada um dos compartimentos de 1 a 3?

Os compartimentos foram preenchidos completamente com água, e tinham as seguintes proporções:

• Os lados do retângulo maior mediam 50 cm e 35 cm;
• As diagonais do losango mediam 40 cm e 25 cm;
• O círculo tinha diâmetro de 15 cm;
• A profundidade de todos os compartimentos era 10 cm.

b) Qual era a quantidade mínima, em mol, do ácido e da base que deveriam ter sido colocados em seus respectivos compartimentos para que a mudança de cor realmente ocorresse?

Depois de realizar esse experimento com sucesso, o professor decidiu adicionar mais uma etapa: formar um sólido branco para espalhar no compartimento 3, simulando as estrelas no centro da bandeira nacional. Para formar esse sólido, ele pediu a seus estudantes que misturassem, em um frasco separado, duas das mesmas substâncias utilizadas para fazer as soluções coloridas e filtrassem o precipitado formado.

c) Dê a equação balanceada de formação do precipitado

 

Intermediário

José Bonifácio de Andrada e Silva é uma importante figura histórica brasileira, conhecido pelo seu papel decisivo na Independência do país. Porém, o que poucos sabem é que, além de político, José Bonifácio também era cientista. Ele descobriu diversos minerais, incluindo a Petalita, que levou mais tarde à descoberta do elemento químico Lítio.

A Petalita é um mineral formado da junção de três compostos iônicos. Sua proporção em massa contém 4,9% de Óxido de Lítio, 16,7% de Óxido de Alumínio e 78,4% de Óxido de Silício.

a) Dê a fórmula química da Petalita

Só 21 anos depois da descoberta de José Bonifácio, o elemento Lítio seria obtido na forma isolada pela primeira vez. Essa façanha foi realizada por Sir Humphry Davy, a partir da eletrólise do Óxido de Lítio.

Supondo que uma eletrólise do Óxido de Lítio tenha sido realizada na CATP, utilizando uma corrente de 2,5 A por um período de 10 horas, responda:

b) Qual seria a massa de Lítio metálico e o volume de gás Oxigênio formados na eletrólise?

O Lítio foi descoberto pela primeira vez quando o químico sueco Johan August Arfwedson analisava o mineral descoberto por José Bonifácio. Ao estudar esse novo elemento, ele percebeu que o lítio formava compostos similares ao Sódio e ao Potássio, porém o seu Hidróxido era menos solúvel que o dos outros dois.

c) Baseado em seus conhecimentos de Propriedades Periódicas e Solubilidade, explique porque o Hidróxido de Lítio é menos solúvel que o Hidróxido de Sódio ou Potássio.

Obs: Caso necessário, consulte uma Tabela Periódica

 

Avançado

Desde sua descoberta, o Brasil já passou por vários ciclos econômicos. Em alguns deles, a economia brasileira dependia majoritariamente da exportação de algum produto natural, por causa de alguma substância química encontrada nele.

O primeiro desses ciclos, que dá nome ao país, foi o ciclo do Pau-Brasil. A árvore do Pau-Brasil foi muito comercializado no século XVI por causa do pigmento vermelho que pode ser feito a partir de sua madeira. A substância responsável por essa pigmentação vermelha é a Brasilina, junto de sua forma oxidada, a Brasileína.

a) Dê um possível mecanismo para uma oxidação da brasilina em brasileína em meio ácido, supondo que a semirreação de redução complementar seja a redução do $H_2CrO_4$ a $H_2CrO_3$

Um outro ciclo econômico importante para o Brasil foi o ciclo da cana-de-açúcar. A substância extraída da cana que fazia tal produto ter tanto valor econômico era a Sacarose, o famoso açúcar de mesa. A sacarose é um dissacarídeo formado por uma glicose e uma frutose, cujo nome sistemático é "α-D-glucopiranosil-(1→2)-β-D-fructofuranose".

b) Dadas as projeções de Fischer para a Glicose e para Frutose acima, dê a projeção de Haworth para a sacarose

De todos os ciclos econômicos do Brasil, possivelmente o mais importante foi o ciclo do café. O que fazia o café ser tão valioso no século XIX era a cafeína, substância capaz de manter as pessoas acordadas por longos períodos de tempo e, portanto, permitir maior produtividade de trabalhadores durante o período de Revolução Industrial que ocorria na Europa e América do Norte.

Hoje em dia, a cafeína pode ser produzida artificialmente por sínteses orgânicas, embora isso não seja economicamente viável já que extraí-la ainda é mais barato. Uma síntese possível da cafeína é a seguinte:c) Identifique os compostos A, B e C