PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 3 (Química) do ITA 2018
Texto-base das questões 01 a 20 · Química
Constante de Avogadro (\text{N}_\text{A}) = 6{,}02 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}
Constante de Faraday (F) = 9{,}65 \times 10^4\ \text{C}\ \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{A}\ \text{s}\ \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{J}\ \text{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}\ \text{L}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 8{,}31\ \text{J}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 1{,}98\ \text{cal}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 62{,}4\ \text{mmHg}\ \text{L}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1}
Constante gravitacional (g) = 9{,}81\ \text{m}\ \text{s}^{-2}
Constante de Planck (h) = 6{,}626 \times 10^{-34}\ \text{m}^2\ \text{kg}\ \text{s}^{-1}
Velocidade da luz no vácuo = 3{,}0 \times 10^8\ \text{m}\ \text{s}^{-1}
Número de Euler (e) = 2{,}72
DEFINIÇÕES
Pressão: 1\ \text{atm} = 760\ \text{mmHg} = 1{,}01325 \times 10^5\ \text{N}\ \text{m}^{-2} = 760\ \text{Torr} = 1{,}01325\ \text{bar}
Energia: 1\ \text{J} = 1\ \text{N}\ \text{m} = 1\ \text{kg}\ \text{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}\ \text{L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(\text{s}) = \text{sólido}. (\ell) = \text{líquido}. (\text{g}) = \text{gás}. (\text{aq}) = \text{aquoso}. (\text{CM}) = \text{circuito metálico}. (\text{conc}) = \text{concentrado}.
(\text{ua}) = \text{unidades arbitrárias}. [\text{X}] = \text{concentração da espécie química X em mol}\ \text{L}^{-1}
MASSAS MOLARES
| Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (\text{g}\ \text{mol}^{-1}) | Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (\text{g}\ \text{mol}^{-1}) |
|---|---|---|---|---|---|
| H | 1 | 1,01 | Fe | 26 | 55,85 |
| He | 2 | 4,00 | Cu | 29 | 63,55 |
| C | 6 | 12,01 | Zn | 30 | 65,38 |
| N | 7 | 14,01 | Br | 35 | 79,90 |
| O | 8 | 16,00 | Pt | 78 | 195,08 |
| Na | 11 | 22,99 | Pb | 82 | 207,2 |
| S | 16 | 32,06 | Ra | 88 | (não possui isótopos estáveis) |
| Cl | 17 | 35,45 | U | 92 | 238,03 |
| Ca | 20 | 40,08 |
Entre as substâncias \ce{CH4}, \ce{CH3Cl}, \ce{CH2Br2}, \ce{CH2Cl2}, \ce{CHBr3} e \ce{CBr4},
- A\ce{CBr4} é a de maior ponto de ebulição.
- B\ce{CH2Br2} é mais volátil que o \ce{CH2Cl2}.
- C\ce{CHBr3} tem maior pressão de vapor que o \ce{CH3Cl}.
- D\ce{CH4} é a de maior força de interação intermolecular.
- Equatro destas moléculas são apolares.
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Resolução comentada
Para comparar pontos de ebulição, volatilidade e pressão de vapor, avalie a intensidade das forças intermoleculares. Quanto mais fortes, maior o ponto de ebulição, menor a volatilidade e menor a pressão de vapor. Em moléculas de tamanho parecido, pesa a polaridade (dipolo-dipolo). Em moléculas com muitos elétrons, como as bromadas, pesa a polarizabilidade (dipolo induzido), que cresce com a massa molar e com o tamanho da nuvem eletrônica.
Análise de cada afirmação:
- \ce{CBr4} é apolar (tetraédrica simétrica), mas tem massa molar de cerca de 331{,}6\ \text{g/mol} e a nuvem eletrônica mais polarizável do conjunto. Seu ponto de ebulição, cerca de 190\ ^\circ\text{C}, é o maior da lista. Os demais ficam abaixo: \ce{CHBr3} (~149\ ^\circ\text{C}), \ce{CH2Br2} (~97\ ^\circ\text{C}). A afirmação (A) é verdadeira.
- (B) é falsa: \ce{CH2Br2} tem mais elétrons e maior massa molar que \ce{CH2Cl2}, logo interage mais e é menos volátil.
- (C) é falsa: \ce{CHBr3} interage muito mais que \ce{CH3Cl} (gás), então tem menor pressão de vapor.
- (D) é falsa: \ce{CH4} é a menor e mais fraca em interações (ponto de ebulição de -162\ ^\circ\text{C}).
- (E) é falsa: apenas \ce{CH4} e \ce{CBr4} são apolares; as outras quatro são polares.
Alternativa A.
Pegadinha: A alternativa E engana quem acha que as moléculas com um só tipo de halogênio ou com muitos átomos iguais são apolares; e a A engana quem acha que apolar implica menor ponto de ebulição, esquecendo o efeito da massa e da polarizabilidade.
Por que as outras alternativas estão erradas
- B\ce{CH2Br2} tem maior massa molar e mais polarizabilidade que \ce{CH2Cl2}, portanto é menos volátil, não mais.
- C\ce{CHBr3} tem forças intermoleculares muito mais fortes que \ce{CH3Cl}, logo menor pressão de vapor.
- D\ce{CH4} é a molécula menor e apolar, com a interação mais fraca do grupo.
- ESó \ce{CH4} e \ce{CBr4} são apolares (duas moléculas, não quatro).
Assuntos: Forças intermoleculares, Geometria molecular e polaridade.
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Fonte: ITA 2018 · Química. Prova oficial ↗