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.