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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 6 (Química) do ITA 2015

Química · Química: Polímeros

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 mol}^{-1} = 9,65 \times 10^4\text{ A s mol}^{-1} = 9,65 \times 10^4\text{ J V}^{-1}\text{ mol}^{-1}
Volume molar de gás ideal = 22,4\text{ L} (CNTP)
Carga elementar = 1,602 \times 10^{-19}\text{ C}
Constante dos gases (R) = 8,21 \times 10^{-2}\text{ atm L K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 8,31\text{ J K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 1,98\text{ cal K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 62,4\text{ mmHg L K}^{-1}\text{ mol}^{-1}
Constante gravitacional (g) = 9,81\text{ m s}^{-2}

DEFINIÇÕES

Pressão de 1\text{ atm} = 760\text{ mmHg} = 101\ 325\text{ N m}^{-2} = 760\text{ Torr} = 1,01325\text{ bar}
1\text{ J} = 1\text{ N m} = 1\text{ kg m}^2\text{ s}^{-2}
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: 1\text{ bar} ; concentração das soluções = 1\text{ mol L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = sólido . (\ell) = líquido . (g) = gás . (aq) = aquoso . (CM) = circuito metálico . (conc) = concentrado .
(ua) = unidades arbitrárias . [\text{X}] = concentração da espécie química X em \text{mol L}^{-1}.

MASSAS MOLARES

Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (\text{g.mol}^{-1}) Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (\text{g.mol}^{-1})
H 1 1,01 K 19 39,10
Li 3 6,94 Ca 20 40,08
B 5 10,81 Cr 24 52,00
C 6 12,01 Mn 25 54,94
N 7 14,01 Fe 26 55,85
O 8 16,00 Zn 30 65,38
F 9 19,00 Br 35 79,90
Na 11 22,99 Ag 47 107,90
P 15 30,97 Pt 78 195,08
S 16 32,07 Hg 80 200,59
Cl 17 35,45 Pu 94 238

Considere as seguintes comparações entre as respectivas temperaturas de fusão dos polímeros representados pelas suas unidades repetitivas:

I. Comparação de temperaturas de fusão: A do H-[OCH2CH2OOC(CH2)4CO]n-OCH2CH2OH é maior que a do H-[OOC-(1,4-fenileno)-COOCH2CH2]n-OH

II. A do \ce{-[CH2CH2]}_n- é maior que a do \ce{-[CH2CH2O]}_n-

III. A do Unidade repetitiva com anel aromático 1,4-para-dissubstituído entre grupos CH2 é maior que a do \ce{-[CH2CH2]}_n-

IV. A do \ce{-[NH(CH2)7CO]}_n- é maior que a do \ce{-[NH(CH2)3CO]}_n-

Assinale a opção que apresenta a(s) comparação(ões) ERRADA(S).

  1. A
    Apenas I
  2. B
    Apenas I e IV
  3. C
    Apenas II e III
  4. D
    Apenas III e IV
  5. E
    Apenas IV
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Resolução comentada

A temperatura de fusão de um polímero cresce com a rigidez da cadeia e com a intensidade das forças intermoleculares. Cadeias com anéis aromáticos são mais rígidas; grupos polares e ligações de hidrogênio aumentam a coesão.

I. À esquerda está o poliéster alifático (adipato de etileno); à direita, o PET, com anel aromático. O PET é mais rígido e funde a cerca de 260 °C, contra cerca de 50 °C do poliéster alifático. Dizer que o alifático funde mais alto está errado.

II. O polietileno tem Tf em torno de 130 °C. O poli(óxido de etileno) funde a cerca de 65 °C, pois a ligação C–O–C gira com mais facilidade e dá mais flexibilidade à cadeia. Portanto o polietileno funde mais alto: correta.

III. O poli(p-xilileno) tem anel aromático na cadeia, que a torna mais rígida do que o polietileno. Sua Tf é bem maior (acima de 400 °C): correta.

IV. São poliamidas, com ligações de hidrogênio entre as cadeias. A que tem (\text{CH}_2)_3 tem mais grupos amida por unidade de massa, ou seja, mais ligações de hidrogênio por comprimento de cadeia. Já a com (\text{CH}_2)_7 tem trechos apolares mais longos e menos grupos amida, então funde mais baixo (náilon 4 funde por volta de 265 °C; náilon 8, cerca de 200 °C). Dizer que a de 7 CH₂ funde mais alto está errado.

As comparações erradas são I e IV.

Alternativa B.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AEsquece que a IV também está errada: mais grupos CH2 diluem as ligações de hidrogênio e reduzem a Tf.
  • CII e III são comparações corretas: o éter é mais flexível e o anel aromático dá rigidez.
  • DA III está correta (o anel aromático eleva a Tf) e a I, errada, ficou de fora.
  • ESó aponta a IV e não percebe que o poliéster alifático funde abaixo do PET aromático (I).

Assuntos: Polímeros, Forças intermoleculares.

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Fonte: ITA 2015 · Química. Prova oficial ↗