PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 14 (Química) do ITA 2014
Texto-base das questões 01 a 20 · Química
Constante de Avogadro = 6{,}02 \times 10^{23}\text{ mol}^{-1}
Constante de Faraday (F) = 9{,}65 \times 10^4\text{ C} \cdot \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\text{ A} \cdot \text{s} \cdot \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\text{ J} \cdot \text{V}^{-1} \cdot \text{mol}^{-1}
Volume molar de gás ideal = 22{,}4\text{ L}\quad (\text{CNTP})
Carga elementar = 1{,}602 \times 10^{-19}\text{ C}
Constante dos gases (R) = 8{,}21 \times 10^{-2}\text{ atm} \cdot \text{L} \cdot \text{K}^{-1} \cdot \text{mol}^{-1} = 8{,}31\text{ J} \cdot \text{K}^{-1} \cdot \text{mol}^{-1} = 1{,}98\text{ cal} \cdot \text{K}^{-1} \cdot \text{mol}^{-1} =
\quad 62{,}4\text{ mmHg} \cdot \text{L} \cdot \text{K}^{-1} \cdot \text{mol}^{-1}
Constante gravitacional (g) = 9{,}81\text{ m} \cdot \text{s}^{-2}
DEFINIÇÕES
Pressão de 1\text{ atm} = 760\text{ mmHg} = 101\,325\text{ N} \cdot \text{m}^{-2} = 760\text{ Torr}
1\text{ J} = 1\text{ N} \cdot \text{m} = 1\text{ kg} \cdot \text{m}^2 \cdot \text{s}^{-2} ; 1\text{ pm} = 1 \times 10^{-12}\text{ m} ; 1\text{ eV} = 1{,}602 \times 10^{-19}\text{ J}
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0\ ^\circ\text{C} e 760\text{ mmHg}
Condições ambientes: 25\ ^\circ\text{C} e 1\text{ atm}
Condições-padrão: 25\ ^\circ\text{C} e 1\text{ atm} ; concentração das soluções = 1\text{ mol} \cdot \text{L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = \text{sólido}. (\ell) = \text{líquido}. (g) = \text{gás}. (aq) = \text{aquoso}. (CM) = \text{circuito metálico}. (conc) = \text{concentrado}.
(ua) = \text{unidades arbitrárias}. [A] = \text{concentração da espécie química } A\text{ em }\text{mol} \cdot \text{L}^{-1}.
MASSAS MOLARES
| Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (\text{g} \cdot \text{mol}^{-1}) | Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (\text{g} \cdot \text{mol}^{-1}) |
|---|---|---|---|---|---|
| H | 1 | 1,01 | Ti | 22 | 47,87 |
| B | 5 | 10,81 | Cr | 24 | 52,00 |
| C | 6 | 12,01 | Ni | 28 | 58,69 |
| N | 7 | 14,01 | Cu | 29 | 63,55 |
| O | 8 | 16,00 | Zn | 30 | 65,38 |
| F | 9 | 19,00 | As | 33 | 74,92 |
| Na | 11 | 22,99 | Se | 34 | 78,96 |
| Mg | 12 | 24,31 | Ag | 47 | 107,90 |
| Al | 13 | 26,98 | Sn | 50 | 118,70 |
| P | 15 | 30,97 | Te | 52 | 127,60 |
| S | 16 | 32,07 | I | 53 | 126,90 |
| \text{C}\ell | 17 | 35,45 | Xe | 54 | 131,30 |
| Ar | 18 | 39,95 | Au | 79 | 197,00 |
| K | 19 | 39,10 | U | 92 | 238,00 |
São feitas as seguintes comparações de valores de \text{pK}_\text{a} de compostos orgânicos:
I. \text{pK}_\text{a}\ (\ce{CH3COOH}) > \text{pK}_\text{a}\ (\ce{C}\ell\ce{CH2COOH})
II. \text{pK}_\text{a}\ (\ce{F3CCOOH}) > \text{pK}_\text{a}\ (\ce{C}\ell_3\ce{CCOOH})
III. \text{pK}_\text{a}\ (\ce{CH3CH2CHC}\ell\ce{COOH}) > \text{pK}_\text{a}\ (\ce{CH3CHC}\ell\ce{CH2COOH})
Das comparações acima, está(ão) CORRETA(S) apenas
- AI.
- BI, II e III.
- CI e III.
- DII.
- EII e III.
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Resolução comentada
O \text{pK}_\text{a} = -\log K_a, então quanto mais forte o ácido, menor o \text{pK}_\text{a}. Em ácidos carboxílicos, átomos eletronegativos ligados ao carbono próximo da carboxila (efeito indutivo negativo) estabilizam o ânion carboxilato e aumentam a acidez. Esse efeito cresce com a eletronegatividade e o número de halogênios, e diminui com a distância até o \ce{COOH}.
I. O \ce{ClCH2COOH} tem um Cl que puxa elétrons, logo é mais forte que o \ce{CH3COOH}. Assim, o ácido acético tem \text{pK}_\text{a} maior. Correta.
II. O \ce{F3CCOOH} tem três F, mais eletronegativos que Cl, então é mais forte que o \ce{Cl3CCOOH}. Logo, o \text{pK}_\text{a} do \ce{F3CCOOH} é menor, e não maior. Errada.
III. No \ce{CH3CH2CHClCOOH}, o Cl está no carbono \alpha (vizinho à carboxila). No \ce{CH3CHClCH2COOH}, o Cl está no carbono \beta, mais distante. O efeito indutivo é maior no primeiro, que é o ácido mais forte e tem o menor \text{pK}_\text{a}. A comparação afirma o contrário. Errada.
Só a afirmação I está correta.
Alternativa A.
Pegadinha: Confundir pKa com força do ácido: quanto mais forte o ácido, menor o pKa, o que faz II e III parecerem corretas.
Por que as outras alternativas estão erradas
- BInclui II e III, ambas falsas: o ácido trifluoroacético e o α-cloro são mais fortes, com pKa menor.
- CA III inverte a distância: Cl no carbono α acidifica mais que no β, então seu pKa é menor.
- DA II é falsa (F é mais eletronegativo que Cl) e deixa de lado a I, que é verdadeira.
- EConsidera II e III corretas, mas ambas invertem a relação entre força ácida e pKa.
Assunto: Funções oxigenadas.
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Fonte: ITA 2014 · Química. Prova oficial ↗