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Universidade Federal de Viçosa QMF100 – Química Geral Lista 1: Classificação geral da matéria/unidades de medida 1- Um gás a 25oC enche um recipiente com um volume predeterminado de 1,05 x 103 cm3. Pesou-se o recipiente com o gás encontrando-se uma massa de 837,6 g. O recipiente, quando vazio, tinha uma massa de 836,2 g. Qual a densidade do gás a 25oC em g/L. Vgás= 1,05x103 cm3 mrecipiente+mgás = 837,6 g mrecipiente= 836,2g Dgás=? mgás= 837,6-836,2= 1,4g D= m / v =1,4/1,05x103=1,333x10-3 g/cm3 = 1,333x10-3 g/mL Transformando g/mL em g/L 1,333𝑥10!! 𝑔 1 𝑚𝑙 = 1,333𝑥10!! 𝑔 0,001𝐿 = 1,33𝑔/𝐿 2- O quadro abaixo mostra a densidade de alguns metais: Metal Alumínio Zinco Prata Ouro D (g /cm3 ) 2,7 7,1 10,5 19,3 Com base na tabela anterior, indique qual o metal adequado para se confeccionar uma esfera de 210 g que ocupa 0,02 litros. Ag→ D=m/v=210/20=10,5g/cm3 3- O esquema representa 3 béqueres de mesmo diâmetro, contendo cada um a mesma massa dos seguintes líquidos incolores: água, acetona e clorofórmio. Dadas as densidades: 3/00,1 2 cmgd OH = , mlgdacetona /80,0= , Lgxd oclorofórmi /105,1 3= . Podemos afirmar que os tubos I, II e III contêm, respectivamente: Primeiramente transformamos todas as densidades para a mesma unidade, por exemplo, g/cm3 Como sabemos que 1cm3 = 1mL= 0,001L Temos: dágua = 1,00g/cm3 dacetona=0,80g/mL = 0,80g/cm3 dclorofórmio= 1,5x103 g/L = 1,5x103g/1000mL = 1,5 g/mL Ou seja: dágua = 1,00 g/cm3; dacetona = 0,80 g/cm3; dclorofórmio = 1,5 g/cm3 Como �d= ! !� logo o que possui maior densidade ocupa o menor volume 0,80 g/cm3, dclorofórmio > dágua = 1,00 g/cm3 > dacetona = = 1,5 g/cm3 I= clorofórmio; II= água; III= acetona 4- Observe a tabela que apresenta as temperaturas de fusão e de ebulição de algumas substâncias. Substância Temperatura de fusão (ºC) Temperatura de ebulição (ºC) I - 117,3 78,5 II - 93,9 65 III 801 1413 IV 3550 4827 V - 95 110,6 Em relação aos estados físicos das substâncias, a alternativa correta é: a) I é sólido a 25ºC. b) II é líquido a 80ºC. c) III é líquido a 1000ºC. d) IV é gasoso a 3500ºC. e) V é sólido a 100ºC. a= líquido; b= vapor; C) LÍQUIDO (RESPOSTA CORRETA); d=sólido; e)líquido 5- Analise o gráfico de resfriamento de uma determinada substância líquida: a) Qual é a temperatura de solidificação dessa substância? -20ºC (correspondente ao patamar constante entre 20 e 30s) b) Quanto tempo durou o resfriamento do líquido, antes que ele iniciasse a mudança de estado? 20s (intervalo de decréscimo da temperatura: de 60º a -20ºC) c) Ao transcorrer 15 segundos, qual era a temperatura da substância? 0ºC (temperatura correspondente ao tempo 15s: entre 10 e 20s) 6- Numa bancada de laboratório temos cinco frascos fechados com rolha comum que contém, separadamente, os líquidos seguintes: Frasco líquido ponto de fusão (ºC) Ponto de ebulição (ºC) 1 Anilina -6 180 2 Benzeno 5 80 3 Etanol -112 78 4 Pentano -100 36 5 Ácido acético 17 120 Num dia de muito calor, em determinado instante, ouve-se no laboratório, um estampido produzido pelo arremesso da rolha de um dos frascos para o teto. De qual dos frascos foi arremessada a rolha? Justifique sua resposta. Frasco 4: Pentano. O estampido produzido pelo arremesso da rolha é devido à mudança de estado físico (s – l) e ao ponto de ebulição. Das substâncias indicadas, num dia de muito calor, o ponto de ebulição possível de ser atingido é 36ºC. 7- Observe a tabela a seguir: Substância Temperatura de fusão Temperatura de ebulição Ácido acético – CH3COOH 17°C 118°C Bromo – Br2 -7°C 59°C Ácido acético e bromo, sob pressão de 1 atm, estão em recipientes imersos em banhos, como mostrado: Nas condições indicadas acima, qual é o estado físico preponderante de cada uma dessas substâncias? O ácido acético - CH3COOH – entra em ebulição a 118ºC, como está imerso em óleo a 150ºC, estará gasoso. O Bromo - Br2 – entra em fusão a -7º e em ebulição a 59ºC, como está imerso em um sistema que está a 0ºC (água líquida em equilíbrio com gelo), estará líquido. 8- Três variedades alotrópicas do carbono são diamante, grafita e fulereno. As densidades dessas substâncias, não necessariamente na ordem apresentada, são: 3,5; 1,7 e 2,3 g/cm3. Com base nas distâncias médias entre os átomos de carbono, escolha a densidade adequada e calcule o volume ocupado por um diamante de 0,175 quilate. Dados: Distância média entre os átomos de carbono, em nanômetro (10-9m) diamante ................................ 0,178 fulereno .................................. 0,226 grafita .................................... 0,207 1 quilate ....0,20 g Das formas alotrópicas do carbono, o diamante apresenta estrutura mais compacta, possuindo assim a MENOR distância média entre os átomos que o compõem e consequentemente a MAIOR densidade (3,5g/cm3). 1 quilate -------------0,20g 3,5= 0,035 0,175 quilates-------x = 0,035g d= m/v v= 0,035/3,5 v = 0,01cm3 9- Observe os dados listados na tabela abaixo: Com base nessas propriedades físicas, é possível, por exemplo, extrair o álcool que é adicionado à gasolina comercial. Este procedimento pode ser feito da seguinte maneira: a um determinado volume de gasolina adiciona-se o mesmo volume de água. A mistura é agitada, e a seguir, colocada em repouso. Forma-se, então, um sistema bifásico que pode ser separado com a ajuda de um funil de separação. Tendo como base os dados da tabela, comente se as seguintes situações são verdadeiras ou falsas: I Quando a gasolina (que contém álcool) é misturada à água, o álcool é extraído pela água, e o sistema resultante é bifásico: gasolina / água-álcool. VERDADEIRA: o álcool se solubilizará na água, formando 1 fase, e a gasolina, que é insolúvel na água, formará a outra fase. II Quando a gasolina (que contém álcool) é misturada à água, a gasolina é extraída pela água, e o sistema resultante é bifásico: álcool / água-gasolina. FALSA: A gasolina é insolúvel na água, portanto não será extraída por ela (não há interação). III A mistura água-álcool formada é um sistema homogêneo (monofásico), com propriedades diferentes daquelas das substâncias que a compõem. VERDADEIRA: De acordo com a tabela, a solubilidade água- álcool é infinita, formando um sistema homogêneo. A mistura dos dois apresentará propriedades diferentes das de cada componente separado (pontos de fusão, ebulição, densidade). 10- Um cientista recebeu uma substância desconhecida, no estado sólido, para ser analisada. O gráfico abaixo representa o processo de aquecimento de uma amostra dessa substância. - - - - - - - - - - - - - - - - - - 10 10 20 30 40 50 60 70 20 80 30 90 40 100 50 110 60 120 Tempo(min.) T( C)° Analisando o gráfico, podemos concluir que a amostra apresenta: a) duração da ebulição de 10 min (F, durou 20 minutos) b) duração da fusão de 40 min (F, durou 20 minutos) c) ponto de fusão de 40ºC (V, fusão entre 10 e 30 minutos: 40ºC) d) ponto de fusão de 70ºC (F) e) ponto de ebulição de 50ºC (F, 70ºC) 11- Para cada situação a seguir, indique PQ quando referir-se à propriedade química ou PF à propriedade física: a) PQ Gás oxigênio sofre combustão. b) PQ Fertilizantes ajudam a aumentar a produção agrícola. c) PF A água entra em ebulição abaixo de 100ºC no topo de uma montanha. d) PF Chumbo é mais denso do que o alumínio. e) PQ Urânio é um elemento radioativo. f) PF Gás hélio dentro de um balão tende a vazar após poucas horas. g) PQ O feixe de luz de uma lanterna vai diminuindo e finalmente se apaga. h) PF Suco de laranja congelado é reconstituído por adição de água. i) PQ O crescimento das plantas depende da energia do sol na fotossíntese. j) PF O sal contido em uma colher é dissolvido em um recipiente com água.
O ponto de fusão corresponde à temperatura em que determinado material passa do estado sólido para o líquido; e o ponto de ebulição é a máxima temperatura em que um material pode existir na fase líquida, sob determinada pressão.
Tanto o ponto de fusão como o ponto de ebulição são funções periódicas de seus números atômicos. Por exemplo, veja os quadros abaixo, que relacionam os pontos de fusão e de ebulição de elementos nas mesmas famílias e no mesmo período:
Observe primeiro as duas primeiras tabelas, que relacionam os pontos de fusão e de ebulição dos elementos na mesma família. Os elementos da família 1 têm os seus pontos de ebulição e de fusão diminuídos à medida que o número atômico aumenta, isto é, aumentam de baixo para cima. Já os elementos da família 17, da outra extremidade da tabela periódica, apresentam o efeito contrário, ou seja, à medida que seu número atômico cresce, seus pontos de fusão e ebulição aumentam, de cima para baixo.
Já no que diz respeito aos elementos de um mesmo período, conforme mostrado na terceira tabela acima, de modo geral, os pontos de fusão e ebulição crescem das extremidades para o centro.
Desse modo, podemos dizer que o ponto de fusão e o ponto de ebulição são propriedades periódicas que crescem nos sentidos mostrados abaixo na tabela periódica:
O carbono está em ênfase na ilustração, porque ele é uma exceção. Por apresentar a propriedade de originar estruturas formadas por um grande número de átomos, ele possui elevados pontos de ebulição (4287 ºC) e de fusão (3550 ºC).
O tungstênio (W) também está destacado, pois ele fica praticamente no centro da tabela, sendo o metal de maior ponto de fusão (3422ºC). Isso significa que ele pode permanecer no estado sólido mesmo em altas temperaturas. Por isso, esse metal é usado em filamentos de lâmpadas incandescentes.
Outra propriedade que se verifica é que, com exceção do hidrogênio, os elementos que possuem menores pontos de ebulição estão situados do lado esquerdo e na parte superior da Tabela Periódica. Esses elementos se apresentam na forma líquida ou gasosa na temperatura ambiente.