Dr Kimio - Resolvido - ENEM 2016 - Dia 1

Resolução comentada das questões de Química do ENEM 2016

1° DIA - PROVA BRANCA

Resposta: C

A água é polar, isto significa que ela se mistura com a parte Polar do tenso ativo (representado pelo círculo preto) e não se mistura com a parte Apolar (representado pela linha ondulada), assim o círculo preto ficará em contato com a água (exclui-se a figura B) e a linha ondulada ficará acima da água (como acontece quando colocamos óleo na água, ele não fica dentro da água, mas acima) restando dentre as opções a figura C.

Resposta: D

Na testosterona o grupo X é representado por OH (hidroxila) que é um grupo polar, isto significa que sua afinidade com substâncias apolares não é bom. Ao trocar o grupo OH no composto 1 e 2, retira-se um grupo polar, diminuindo a polaridade da estrutura e, consequentemente, aumenta-se a lipofilia (solubilidade em compostos apolares).

Resposta: D

Para neutralizar os gases que causam a chuva ácida, precisamos desoluções básicas ou seja que liberam íons OH- 

Depois de escolher a solução básica (que contém OH), que poderá ser: piridina, metilamina e hidrogenofosfato de potássio; escolhemos a reação que apresenta a maior constante de equilíbrio: solução de hidrogenofosfato de potássio.

Maior constante de equilíbrio significa que na proporção produto/reagente há maior quantidade de produto (OH que nos interessa para a reação está no produto), assim o maior valor de constante de equilíbrio indica dentre as opções qual possui mais OH disponível para a reação.

Resposta: D

O fenômeno em questão representa as Mudanças de Estado Físico, sendo a diferença entre os estados físicos (sólido, líquido e gasoso) a distância entre as partículas (sólido - muito próximas, líquido - maior grau de liberdade em relação ao sólido - e gasoso - maior espaçamento possível entre os constituintes).

Resposta: B

Resposta: A

Questão de radioatividade (meia vida do Carbono 14). O carbono 14 é o único emissor natural e é  usado para determinar a idade de múmias e animais fósseis. Esse cálculo poderá ser feito pela relação entre C-14 e C-12. Com o passar do tempo o Carbono 14 vai diminuindo, pois é um elemento radioativo e sofre decaimento.

Resposta: C

A técnica em questão é "Arraste a vapor", na qual o vapor extrai e arrasta a essência.

Resposta: D

Tanto o carvão quanto o benzeno são substâncias Apolares, assim, a única interação entre eles é Dipolo induzido - dipolo induzido.

Resposta: A

Resposta: B

Para calcular a DDP (Diferença de Potencial) que a reação fornece, faz-se a conta:

DDP = Potencial do Cátodo - Potencial do Ânodo.

Como se trata de uma reação espontânea de geração de corrente elétrica (no texto temos o termo "Bateria"), para obter o valor de DDP, usa-se a regra: Na reação espontânea, inverte-se o menor potencial e somam-se os valores. Entre os valores 0,8V e -0,3V, o menor é -0,3V, intertendo-se obtemos: 0,3V.

DDP = 0,8V + 0,3V = 1,1V (ou DDP = 0,8V - (-0,3V) usando a fórmula acima) 

Então para obter 4,4V precisamos de 4 células em série (1,1 + 1,1 + 1,1 + 1,1 = 4,4V).

Resposta: D

1) Observar é se a reação está balanceada. Neste caso já está balanceada.

2) calcular as massas molares do metanol, brometo de metila e hidróxido de sódio:

metanol: 1C + 4H + O = 12g + 4x1g + 16g = 32g/mol

brometo de metila: 1C + 3H + 1Br = 12g + 3x1g + 80g = 95g/mol

hidróxido de sódio: 1Na + 1O + 1H = 23g + 16g + 1g = 40g/mol

3) Avaliar quem é o reagente limitante, pois a reação pára quando este reagente é totalmente consumido.

Observando as quantidades fornecidas, 142,5g brometo de metila e 80g de hidróxido de sódio, podemos concluir que o reagente limitante é o brometo de metila (142,5g equivale a 1,6 mols) e o reagente em excesso é o hidróxido de sódio (80g de hidróxido de sódio equivalem a 2 mols).

4) Cálculo do rendimento:

A equação nos diz que 1 mol brometo de etila reage produzindo 1 mol de metanol, como 1 mol de brometo de etila tem massa 95g e 1 mol de metanol tem massa 32g, utilizamos esses valores de massa numa regra de três para calcular qual seria a quantidade formada se a reação tivesse rendimento de 100%, ou seja, se os 142,5g reagissem totalmente:

     95g de brometo de etila ____ 32g de metanol

142,5g  de brometo de etila ____ Xg de metanol

                      X = 48g de metanol

Se tivessem sido formados 48g de metanol, o rendimento seria 100%, ou seja, todo o reagente foi transformado em produto; como o valor experimental obtido foi 32g, significa que nem todo o reagente se transformou em produto pois estava impuro.

48g de metanol ____ 100% de rendimento

32g de metanol ____ Y % de rendimento

                      Y = 66,7% de rendimento.

Resposta: D

O milho tem amido em sua composição, que é um açúcar de cadeia longa. Ao sofrer hidrólise, o amido é quebrado em partes menores chamadas monômeros, que neste caso são moléculas de glicose que são utilizadas pelas leveduras.

Resposta: C

Na reação do carbonato de bário (BaCO3 ) com ácido clorídrico (HCl) temos formação de um sal solúvel chamado de  Cloreto de Bário (BaCl2).

BaCO3 + 2HCl → H2O  +  CO2  +  BaCl2

Como o BaCl2 é sólido ele aparecerá no filtro.

Na reação com ácido sulfúrico (H2SO4) produziremos um sólido branco de sulfato de Bário que é um sal insolúvel

BaCl2  +  H2SO4  → BaSO4  +  2HCl

Resposta: E

O Bombical apresenta Isomeria Geométrica Cis-Trans (presença da Ligação Dupla com dois ligantes diferentes em cada extremidade da dupla ligação).

Resposta: B

Resposta: B

A quantidade de solvente (álcool) presente na mistura não é suficiente para que a água consiga remover a mistura do gás de pimenta, assim, a mistura oleosa do gás de pimenta não pode ser solubilizada pela água (não é possível remover utilizando água).

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Dr Kimio - Ferramenta

Esta parte contém conhecimentos estudados em outras disciplinas que são utilizadas na Química, como Ferramentas.

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Química Geral - Partículas fundamentais do átomo

Partículas Fundamentais do Átomo

Basicamente, para o ensino fundamental e médio, o átomo é constituído por 3 partes: prótons, nêutrons e elétrons.

Por convenção, temos:

	Carga relativa	Massa relativa	Símbolo
Próton	+1	1	p
Nêutron	0	1	n
Elétron	-1	0	e

OBSERVAÇÕES:

1) A massa do elétron é 1837 vezes menor do que a massa do próton, por isso é considerada como 0.

2) Próton: a existência de uma partícula com carga positiva foi evidenciada pela primeira vez quando, em 1886, Goldestein descobriu os raios positivos. A prova definitiva da existência do próton foi dada em 1919 por Rutherford.

3) Nêutron: Sua descoberta é atribuída a Chadwick, em 1932, embora essa descoberta tenha sido feita com apoio em trabalhos dos físicos Bothe, Becker e do casal Irene Curie – Frederic Joliot. É uma partícula neutra. Pelo fato de não ter carga elétrica ele penetra na matéria com relativa facilidade, porque, sendo neutro, não é repelido pelas cargas elétricas dos átomos da substância em que está penetrando. Por causa disso faz-se “bombardeamento” de átomos com neutrons.

4) Além destas três partículas fundamentais, no átomo podem ser encontrados: pósitron, neutrino, méson (o físico brasileiro César Lattes descobriu 2 tipos de mésons em 1947 e conseguiu produzí-los em laboratório em 1948, em conjunto com outro cientista).

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Química Geral - Modelo de Thomson

Descargas elétricas no alto vácuo

As descargas desse tipo são estudadas na "ampola de Crookes". Chama-se "alto vácuo" uma atmosfera onde se tenta produzir o melhor vácuo possível. A ampola de Crookes esta ilustrada a seguir:

Entre o cátodo e o ânodo estabelece-se uma diferença de potencial de alguns milhares de volts.

Observa-se na região em frente ao cátodo uma luminosidade esverdeada no vidro.

Em 1869, Hitterf demonstrou que a luminosidade era devida aos raios provenientes do cátodo pois, se colocasse uma placa metálica entre o cátodo e o vidro, a luminosidade do vidro não apareceria.

Como somente o cátodo emitia esses raios, eles foram chamados de "raios catódicos".

Crookes demonstrou que os "raios catódicos"eram constituídos de partículas de carga negativa pois, sofrem deflexões diante de campos elétricos ou campos magnéticos (Figura a seguir).

Esta evidência veio provar que o cátodo não emitia raios luminosos, mas sim "partículas de carga negativa".

Alguns anos depois (por volta de 1897), o cientista Joseph John Thomson conseguiu determinar a massa dessas partículas de carga negativa, constatando ser bem menor que o mais leve dos átomos, ou seja, mais leve que o hidrogênio.

Ficou assim esclarecido que existem partículas mais leves que o átomo; ou seja, o átomo é constituído de partículas.

As partículas constituintes dos raios catódicos foram chamados elétrons.

Inicia-se, assim, uma nova fase de pesquisa do interior do átomo e, evidentemente, o abandono da teoria atômica de Dalton (átomo indivisível).

Hoje sabe-se que os raios catódicos são formados de elétrons. Os elétrons caminham pelo condutor até o cátodo. Como a diferença de potencial é muito alta, os elétrons saem do cátodo com grande energia cinética rumo ao ânodo. Durante a trajetória, os elétrons quase não perdem energia pois, no meio rarefeito, quase não há colisões entre as partículas. No entanto, os elétrons não conseguem curvar sua trajetória e acabam colidindo contra as paredes do vidro. Na colisão, parte da energia cinética é transformada em energia luminosa (cor esverdeada pode ser vista). A seguir os elétrons são atraídos pelo ânodo.

Após tal teste, Thomson sugeriu que os elétrons estariam mergulhados em uma massa homogênea, como ameixas em um pudim (Plum Pudding). Esta proposta é conhecida como, "Modelo Atômico de Thomson". O modelo de Thomson era conhecido como "modelo do pudim de passas" ou "Panetone", tinha como hipótese a existência de configurações estáveis para os elétrons ao redor das quais estes oscilariam.

Graficamente, o modelo de Thomson é representado:

OBS.: uma das importantes aplicações dos raios catódicos está na televisão de tubo (imagem a seguir). O tubo de imagem da televisão é uma ampola de Crookes que possui o canhão (cátodo) capaz de, ordenadamente, atirar elétrons constra a superfície interna do video, onde se encontra um revestimento de tinta fluorescente. O tubo de imagem da televisão opera com uma tensão de aproximadamente 10.000 volts.

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Química Geral - modelo de Bohr

Contradição à Teoria de Rutherford

Mal a teoria fora lançada e ela teve que vencer vários obstáculos. Uma forte contradição apareceu imediatamente, em relação à trajetória e energia do elétron.

Segundo a teoria clássica de Maxwell, no estudo do eletromagnetismo, qualquer carga elétrica acelerada emite energia em forma de onda eletromagnética.

Ora, o elétron em movimento circular está continuamente sujeito à aceleração centrípeta e, continuamente deveria emitir energia.

Perder energia significa perder velocidade e, para que o elétron continuasse em equilíbrio com o núcleo, seria necessário diminuir o raio da trajetória. Então, o movimento do elétron teria uma trajetória em espiral. Assim o elétron iria girar até cair no núcleo e qualquer átomo teria uma estrutura instável. ABSURDO!!!

A Teoria de Bohr

Foi o físico dinamarquês Niels Bohr quem introduziu a justificação energética para o elétron, aceitando-se o modelo de Rutherford.

Bohr achou que nem todas as leis que eram válidas na Física Clássica (resultantes de observações experimentais) deveriam ser seguidas pelas partículas constituintes do átomo. Foi o caso do elétron girando em torno do núcleo. Para este, Bohr estabeleceu certas proposições baseadas na teoria quântica de Planck, que se tornaram conhecidos como "Postulados de Bohr", fugindo das restrições impostas pela Física Clássica.

Os constituintes dos átomos passam a respeitar novas leis que são baseadas na Mecânica Quântica.

De maneira simples, os postulados de Bohr são:

1) "Os elétrons giram ao redor do núcleo em órbitas circulares bem definidas e, espontaneamente, ao fazê-lo, eles não irradiam energia".

2) "Quando um elétron passa de uma órbita para outra, ele emite ou absorve determinada energia dada pela expressão":

h - constante de Planck

f - frequência da radiação absorvida ou emitida.

A energia "absorvida ou emitida por um elétron" é sempre "um fóton".

Embora os elétrons girem em órbitas circulares, eles não irradiam energia espontaneamente. Quando o elétron se afasta do núcleo, ele absorve um fóton de energia. Quando o elétron se aproxima do núcleo ele emite um fóton de energia.

OBS.: Bohr não enunciou esses postulados apenas com base intuitiva; muitos cientistas já haviam estudado os espectros de emissão do hidrogênio e seus resultados permitiam que fossem enunciados aqueles postulados. Bohr interpretou os resultados dos experimentos com o hidrogênio da seguinte forma: devem existir diversas órbitas, onde os elétrons possam estacionar temporariamente. A cada órbita estacionária deve corresponder uma determinada energia para o elétron. A variação de energia deve ser descontínua, como se fossem "degraus de uma escadaria". No átomo, quando o elétron é colocado numa órbita externa, ele tende a voltar à orbita inicial, pelo processo de "saltos". Porém esses saltos podem ser diferentes nos diferentes átomos. A cada tipo de salto corresponde um determinado comprimento de onda. Resumindo:

a) para um elétron que volta à posição normal através de saltos, em cada salto ele só emite um fóton.

b) se os fótons emitidos possuem energias diferentes, conclui-se que existem diferentes tipos de saltos.

c) cada fóton tem energia quantizada donde se conclui que o número de saltos diferentes corresponde a diferentes frequências (ou diferentes comprimentos de onda).

d) foi assim que Bohr propôs que existissem órbitas circulares bem definidas (distintas) onde os elétrons poderiam girar.

e) O número de raias que aparecem nos espectros eletromagnéticos correspondem a todos os possíveis saltos dos elétrons utilizando-se apenas as órbitas determinadas. Não existem órbitas intermediárias pois, no espectro não se constatou nenhum valor de comprimento de onda que fosse compatível com essa hipótese.

Os diversos estados energéticos do elétron foram relacionados com regiões, de maior ou menor distância, até o núcleo. Estas regiões são chamadas Camadas Eletrônicas ou Níveis Eletrônicos e, cada camada eletrônica pode ter um número máximo de elétrons.

Distribuição eletrônica

Os átomos até hoje conhecidos apresentam seus elétrons em camadas, tendo um máximo de 7 camadas estáveis, denominadas: K, L, M, N, O, P, Q.

O número máximo de elétrons em cada camada é: K (2), L (8), M (18), N (32), O (32), P (18), Q (8).

Experimentalmente foi constatado que um átomo estável possui no máximo 8 elétrons na última camada (camada mais externa ou camada de valência).

Regras para distribuição eletrônica:

1) respeitar a quantidae máxima de elétrons de cada camada;

2) a última camada representada pode ter no máximo 8 elétrons;

3) a penúltima camada representada pode ter no máximo 18 elétrons.

OBSERVAÇÃO: atualmente ensina-se que no modelo atômico de Bohr a eletrosfera (região onde estão os elétrons girando em torno do núcleo) é constituída por diferentes órbitas (como foi postulado por ele) elípticas (esta melhoria na teoria atômica de Bohr foi feita por Sommerfield). Mantendo esta adaptação, apresento a representação gráfica do modelo com essa melhoria:

OBS.: a Tabela Periódica possui 7 períodos, que correspondem a quantidade de camadas eletrônicas que possui o átomos. Ex.: o átomo de sódio (Na) está no 3° período, isto significa que, as fazer a distribuição eletrônica, ele terá 3 camadas eletrônicas com elétrons.

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Quimica Geral - modelo atômico de Rutherford

Foi o cientista inglês Ernest Rutherford quem modificou significativamente o modelo atômico, discordando da indivisibilidade do átomo.

A famosa experiência de Rutherford está representada a seguir:

Utilizando material radioativo (polônio) que emite partículas alfa com grande intensidade dentro de uma caixa de chumbo, Rutherford bobardeou uma finíssima lâmina de ouro (0,0001 mm de espessura) com as partículas alfa.

Ruthertford queria estudar as trajetórias das partículas alfa e também os resultados das colisões com os átomos de ouro. Para isso colocou um anteparo cilíndrico ao redor da lâmina de ouro. Este anteparo é revestido com um material fluorescente (sulfeto de zinco) e quando o anteparo é atingido pela partícula alfa há emissão de luz visível.

Uma região de intensa e constante fluorescência apareceu no anteparo, exatamente na direção das emissões alfa. Em outros pontos do anteparo apareciam, de tempos em tempos, pontos luminosos.

Interpretação:

A maioria das partículas alfa atravessam a lâmina de ouro como se esta fosse uma peneira. Esta observação levou a concluir que a matéria é praticamente oca, isto é, a maior parte da matéria é formada por espaço vazio.

Poucas partículas alfa atravessaram a lâmina de ouro com pequenos desvios. Esta observação levou a concluir que existe uma pequena região com carga igual às partículas alfa, pois houve repulsão.

Poucas partículas alfa foram refletidas de volta, indicando que existe uma pequena região com alta densidade.

Proposições de Rutherford:

1) O átomo deve ser constituído por uma parte central que foi denominada núcleo. Este deve ter carga positiva, pois repele violentamente as partículas alfa, que possuem carga positiva, quando passam próximas ao núcleo.

2) Analisando o número de partículas alfa que sofreram desvios, em relação aquelas que atravessara normalmente a lâmina, conclui-se que o tamanho do núcleo deve ser extremamente pequeno em relação ao átomo. Os cálculos probabilísticos feitos indicaram que o núcleos deveria ter raio de 10.000 a 100.000 menor do que o raio do átomo.

3) Se o átomo tivesse apenas núcleos positivos e nada mais, qualquer matéria, como a lâmina de ouro, seria eletricamente muito positiva. Para contornar esse fato, Rutherford admitiu que a carga nuclear seria equilibrada por elétrons. Esses elétrons não poderiam estar parados, pois seriam atraídos para o núcleo e o átomo seria um sistema instável. Foi admitido um equilíbrio dinâmico: "Os elétrons devem girar ao redor do núcleo, em órbitas circulares". Como o átomo é eletricamente neutro, a carga total dos elétrons deve ser igual à carga do núcleo.

OBS.: este modelo é o primeiro Modelo Atômico Nuclear, ou seja, o átomo possui núcleo.

Representação gráfica:

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