Química

A temperatura ideal para uso de um forno a lenha para preparo de pizzas pode ser inferida pela observação da coloração das paredes internas do forno. Abaixo da temperatura ideal, um material particulado preto proveniente da queima da lenha pode ser visto recobrindo as paredes internas. Quando a temperatura ideal é atingida, esse material particulado não é mais observado e a superfície mais clara do interior do forno pode ser vista, como apresentado nas fotos.

Fogareiros abastecidos com pequenos botijões de gás são equipamentos corriqueiros em trilhas e escaladas de duração prolongada para possibilitar o cozimento de alimentos. Em geral, esses botijões são abastecidos com propano, isobutano ou n-butano. A tabela mostra a temperatura de ebulição e o calor liberado na combustão desses três gases, à pressão atmosférica.

Para gerar hidrogênio, foi utilizado o aparato ilustrado na figura

Ao frasco à esquerda adicionou-se uma quantidade prédeterminada de raspas de zinco metálico e ácido clorídrico. Em seguida, o frasco foi fechado com uma rolha conectada a uma tubulação. À medida que o hidrogênio é produzido pela reação Zn⁰ (s) + 2H⁺ (aq) → Zn²+(aq) + H₂(g), o gás se acumula em uma proveta previamente cheia de água. Dado que a solubilidade do hidrogênio na água é desprezível, o volume ocupado pelo gás na proveta corresponde ao volume de hidrogênio produzido durante a reação.

As moléculas de água podem conter o isótopo estável mais abundante de oxigênio, ¹⁶O, ou o isótopo estável menos abundante, ¹⁸O.
Essa pequena diferença de massa entre as moléculas de água é suficiente para alterar a sua pressão de vapor. Por esse motivo, a análise de isótopos de oxigênio na água da chuva possibilita a identificação de períodos secos e de períodos chuvosos.
A figura ilustra a mudança na constituição isotópica da água da chuva ao longo do tempo como resultado da diferença na pressão de vapor.

O gráfico apresentado mostra as concentrações atmosféricas dos principais gases de efeito estufa até o ano 2000, sendo eles: CO₂, quantificado em partes por milhão (ppm), N2O e CH4, ambos quantificados em partes por bilhão (ppb). Em junho de 2022, a Administração Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA) reportou que, naquela data, os níveis de CO₂ na atmosfera encontravam-se em torno de 420 ppm. Esse valor é muito superior à concentração média de aproximadamente 280 ppm, existente antes da Revolução Industrial.

Um tema de grande interesse na química é a ativação seletiva de ligações C-H. Essa ativação permite a substituição de H nessas ligações por outros átomos, como O ou N. A relevância desse tema pode ser verificada em um estudo recentemente publicado no prestigioso periódico Science, que conta com uma egressa da USP dentre seus autores.
A baixa diferença de eletronegatividade entre C e H é um dos motivos que dificulta a ativação da ligação C-H, pois torna a ligação pouco polar e diminui sua reatividade.

No processo de compra e venda de artigos de ouro, é comum testar os objetos para verificar se eles realmente são feitos de ouro ou se são alguma falsificação feita com metais menos nobres. Esse teste pode ser feito adicionando um pequeno volume de ácido forte concentrado às raspas do objeto a ser testado, conforme figura a seguir. Caso o objeto seja feito com ouro, as raspas permanecem visíveis, enquanto as raspas de falsificações são dissolvidas.

Apesar de a África ser considerada o berço das civilizações e existirem indícios de conhecimentos elementares de Química no sul do continente cerca de 100.000 anos atrás, os conhecimentos químicos ensinados são eurocentristas. Entretanto, uma das grandes contribuições para o estudo de reatividade química é atribuída ao químico egípcio Ahmed Hassan Zewail, agraciado com o prêmio Nobel em 1999 por seus estudos de reações químicas usando uma técnica conhecida como espectroscopia de femtossegundos.

A montagem de laboratório ilustrada na figura destina-se à coleta e medida do volume de produto gasoso gerado numa reação química.

Em um experimento, envolvendo a produção de dióxido de carbono gasoso, CO₂ (g), a partir da reação entre carbonato de cálcio, CaCO₃ (s), e solução aquosa diluída de ácido clorídrico, HCl,(aq), o líquido empregado para a coleta do gás foi a água acidulada. Um comprimido de CaCO₃ foi triturado e uma porção do pó resultante foi colocada no erlenmeyer da montagem e posta para reagir com solução de HCl, adicionada a partir da seringa da montagem. Após a reação, o produto gasoso coletado no cilindro graduado teve seu volume determinado, sendo igual a 30 mL. Sabe-se que o produto gasoso recolhido é uma mistura de dióxido de carbono gasoso e vapor de água.

Analise a tabela, que apresenta valores da entalpia padrão de combustão completa (∆_c H⁰ ) de três substâncias diferentes.

Água de cal é o nome dado à solução aquosa saturada de cal hidratada [hidróxido de cálcio, Ca(OH)₂ ]. A concentração dessa solução saturada a 20 ºC é de 1,7 g/L.

Uma das etapas da fermentação láctea consiste na transformação de ácido pirúvico em ácido láctico, pela reação representada pela equação:

Na transformação de ácido pirúvico em ácido láctico ocorre _________ do grupo _________ de um composto opticamente _________, formando um composto opticamente _________.

Olestra é uma gordura artificial com sabor parecido ao do óleo vegetal. Essa substância não é metabolizada pelo organismo humano e, portanto, pode ser usada em dietas de emagrecimento. Seu uso, no entanto, é controverso. Por ser uma molécula semelhante à gordura, ela interage com vitaminas lipossolúveis, transportando-as para fora do organismo, o que pode levar à deficiência destas.

Um estudante (FV), intrigado com a escala de pH entre 0 e 14, perguntou a um sistema de inteligência artificial (IA) sobre a possibilidade de existirem valores negativos de pH, conforme descrito na figura:

“Os experimentos de difração e interferência da luz realizados no período de 1800 a 1803, em analogia com os processos de interferência das ondas acústicas, corroboraram a natureza ondulatória da luz. Por outro lado, Einstein introduziu, em 1905, o conceito de fóton, em que cada componente monocromática de frequência f da radiação seria equivalente a um sistema de partículas idênticas sem massa, cada qual com energia hf sendo h = 6,626 × 10⁻³⁴ J.s a constante de Planck. A hipótese da existência de fótons só teve ampla aceitação após os experimentos de Compton, em 1922, sobre o espalha - mento da radiação eletromagnética na faixa dos raios X por alvos de elementos leves, como o grafite.”

Quando uma solução de NaCl é colocada em contato com uma chama, observa-se uma luz amarela (figura I). Quando esse mesmo experimento é realizado na presença de uma lâmpada de Na, a chama aparenta estar preta (figura II).

Com o objetivo de mitigar problemas ambientais e encontrar alternativas viáveis para a produção de combustíveis, muitas propostas têm sido sugeridas. As figuras a seguir mostram rotas de transformação que possibilitariam alcançar o objetivo citado.

Os cigarros eletrônicos, de modo geral, contêm uma cápsula com uma solução líquida de nicotina e aromatizantes que são vaporizados e posteriormente inalados pelo usuário. Apesar de as propagandas afirmarem que a concentração de substâncias tóxicas nos cigarros eletrônicos é menor, a principal substância causadora da dependência, a nicotina, está presente em grande parte desses produtos. A nicotina é inicialmente absorvida e, em seguida, metabolizada no organismo. Após um período, a diminuição de sua concentração no plasma sanguíneo faz com que o usuário sinta a necessidade da inalação de uma nova dose. O gráfico abaixo mostra a concentração de nicotina no plasma sanguíneo de três indivíduos, em função do tempo, após utilização de um cigarro eletrônico, aspirando a mesma dosagem da substância.

A caiação ou pintura com cal hidratada (Ca(OH)₂) é uma das formas mais antigas para o revestimento da fachada de edifícios. A cal virgem (CaO) – produzida a partir do aquecimento do calcário (CaCO₃) –, ao ser colocada em água, forma a cal hidratada que, uma vez aplicada à parede e em contato com o CO₂ do ar atmosférico, vai se transformando em seu precursor, o carbonato de cálcio. Dessa forma, o carbonato de cálcio fica aderido à parede, protegendo-a, conservando-a e embelezando-a.
Considere as equações a seguir:
i) CaCO₃ → CaO + CO₂ ; ΔH = 178 kJ/mol
ii) CaO + H₂O → Ca(OH)₂; ΔH = –109 kJ/mol
iii) Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O; ΔH= ?

Num estudo cientifico publicado em 2022 no Chemical Science, os autores aqueceram amostras de casca seca de banana, utilizando, num curto período de tempo, uma lâmpada de alta intensidade luminosa. Essa técnica de aquecimento denomina-se pirólise por luz. Essa irradiação promoveu a formação de um tipo de carvão e produtos gasosos. Em um experimento, a quantificação dos gases produzidos encontra-se na figura abaixo.

O provocativo artigo intitulado, em tradução livre, “O nitrogênio é o próximo carbono?”, publicado em 2017, enfatiza, já no início, que, assim como o carbono abasteceu a revolução industrial, o nitrogênio teria abastecido a revolução na agricultura (a dita “revolução verde”), o que continuaria ocorrendo nos dias atuais. O gráfico a seguir mostra o crescimento do nitrogênio antropogênico reativo em comparação com o crescimento da emissão de CO₂, apontando para um futuro de potenciais problemas ambientais.

Os cães podem ser treinados para identificar certas substâncias, dentre elas, a cocaína. Contudo, no treinamento, os cães não precisam ser expostos à cocaína para aprenderem a reconhecer o seu odor. O treinamento pode ser realizado com o benzoato de metila, um éster de odor pungente, produto volátil da degradação da cocaína.

Em um estudo, pesquisadores mostraram que a energia de interação (E) de SO₃ com diversas espécies tem relação com a distância da ligação S=O (D_S=O), como representado na figura.

A energia de interação de uma espécie com outra pode ser entendida como a energia necessária para desfazer a interação entre o SO3 e os compostos estudados (X), como representado na figura abaixo.

O odor característico de peixes deve-se à base metilamina (CH₃ — NH₂). Esse odor pode ser minimizado lavando-se o peixe, por exemplo, com suco de limão. Assinale a alternativa que apresenta a estrutura de um dos produtos dessa reação ácido-base.

Poluentes orgânicos persistentes (POPs) são compostos que persistem no ambiente por longos períodos, ou seja, são pouco degradados naturalmente, magnificam-se ao longo da teia trófica e provocam efeitos adversos à saúde e ao meio ambiente. Entre eles estão alguns compostos orgânicos clorados utilizados como pesticidas e isolantes de chamas.

Uma das características dos POPs é que são pouco hidrossolúveis, com elevada tendência de interagir com lipídeos. Uma forma padronizada de se medir essa tendência é pelo cálculo do coeficiente de partição octanol-água (K_OW).

Esse coeficiente representa a razão entre a concentração de um composto na fase de n-octanol e sua concentração na fase aquosa (K_OW = C_O/C_W) após a mistura e separação das fases.

A “barrilha leve”, carbonato de sódio (Na₂CO₃), é um produto de grande uso industrial, sendo também utilizado no tratamento da água de piscinas. A obtenção da barrilha leve envolve o processo Solvay, no qual dióxido de carbono gasoso (CO₂) é borbulhado em uma solução aquosa que contém amônia (NH₃) e cloreto de sódio (NaCl), de acordo com a reação:

A solução iônica resultante desse processo é resfriada de modo que apenas o bicarbonato de sódio, NaHCO₃ (s), forma um precipitado, e os demais íons permanecem em solução.
O NaHCO₃ (s) é separado da mistura por filtração e submetido a aquecimento, decompondo-se e originando o carbonato de sódio, Na₂CO₃ (s).

(www.aviacaocomercial.net)

Para se calibrar o pneu do carro num posto de serviços, a recomendação é colocar cerca 30 PSI, sigla em inglês para a unidade de pressão “libra-força por polegada quadrada”.
Para o pneu de um avião, que é preenchido com nitrogênio puro em vez de ar, a regulagem recomendada é cerca de 200 PSI à temperatura ambiente de 300 K. No entanto, no momento do pouso, essa pressão interna pode aumentar significativamente, como consequência do calor gerado pelo impacto e atrito com o solo e pela ação dos freios, com a temperatura podendo atingir 1 200 K.

No Brasil, enfatiza-se que o Valor Máximo Permitido (VMP), destacado na portaria MS nº 2.914/2011, que dispõe sobre normas e padrão de potabilidade da água para consumo humano, relacionado com os fluoretos, é de 1,5 mg de F⁻ por litro de água.

Considere as seguintes informações sobre o óleo diesel, uma mistura de hidrocarbonetos de fórmula geral C_nH_2n+2:
Fórmula molecular média: C₁₂H₂₆
Massa molar média: 170 g/mol
Poder calorífico aproximado: 45 000 kJ/kg

Quando cianeto de hidrogênio, um gás extremamente tóxico, é borbulhado em água, ocorre a produção de uma solução aquosa de ácido cianídrico, que se ioniza conforme a equação:

Uma solução aquosa 0,2 mol/L de ácido cianídrico apresenta pH = 5 na temperatura de 25ºC. A partir desse dado, pode-se estimar o valor da constante K_a desse ácido nessa temperatura.

Alguns aviões empregam fibra de carbono em uma porcentagem significativa de suas estruturas, tornando-as muito menos densas. Partes da estrutura, no entanto, são compostas por metais. Devido à baixa densidade, o alumínio seria uma boa alternativa de metal a ser usado. Entretanto, quando em contato com fibra de carbono, o alumínio é corroído. Esse processo é denominado corrosão galvânica e acontece quando dois materiais que possuem potencial elétrico diferentes são colocados em contato com um eletrólito, como uma solução salina. Para abordar esse problema, pode-se avaliar os potenciais elétricos, densidade e preço aproximado de diversos materiais apresentados na figura a seguir.

O óxido de cério (CeO₂), utilizado em catalisadores automotivos, é obtido pela reação entre cério metálico e oxigênio. Nessa reação, o número de oxidação do cério varia de ______________ para ______________ , sendo, portanto, o agente ______________ .

Considere a estrutura do polímero conhecido pela sigla PET (polietilenotereftalato).

Combustíveis fósseis, como o diesel, contém em sua composição uma fração de enxofre. Durante o processo de combustão, o enxofre é convertido em SO₂, tornando-se um poluente ambiental. Em postos de combustível, normalmente são comercializados dois tipos de diesel, o Diesel S10 e o Diesel S500. O primeiro contém 10 ppm de enxofre, e o segundo, 500 ppm de enxofre.
Considere que na combustão do diesel, todo enxofre seja convertido em SO₂, conforme reação a seguir:

S(s) + O₂(g) → SO₂(g)

A tabela fornece informações sobre fatores ambientais relacionados a duas regiões de floresta, uma com alto grau de degradação (I) e outra com baixo grau de degradação (II).

Um raio de luz monocromática, propagando-se pelo ar, incide sobre um líquido em equilíbrio contido em um recipiente, é refratado e passa a propagar-se por esse líquido em uma direção inclinada de um ângulo α em relação à superfície do líquido, conforme a figura.

A tabela apresenta cinco líquidos que podem estar no interior desse recipiente e seus respectivos índices de refração absolutos.

O cientista Richard Feynman, prêmio Nobel de Física em 1965, fez comentários sobre o processo de combustão em uma entrevista chamada Fun to Imagine. Segundo ele, à primeira vista, é impressionante pensar que os átomos de carbono de uma árvore não entram em combustão com o oxigênio da atmosfera de forma espontânea, já que existe uma grande afinidade entre essas espécies para a formação de CO₂.
Entretanto, quando a reação tem início, o fogo se espalha facilmente.

O carbono 14, um isótopo radioativo com meia-vida de 5700 anos, é gerado de forma constante na atmosfera a partir da interação de nêutrons com o nitrogênio atmosférico. Esse ¹⁴C reage com o O₂ e produz ¹⁴CO₂. Em função de seu decaimento e de suas taxas de deposição e formação, a proporção de ¹⁴CO₂ e de ¹²CO₂ na atmosfera é razoavelmente constante ao longo da história geológica da Terra. Esses gases são absorvidos por produtores primários pela fotossíntese, e os isótopos de C são transferidos aos organismos heterotróficos pela teia alimentar.

Com a queima de combustíveis fósseis, produzidos há milhões de anos, quantidades significativas de CO₂ têm sido lançadas na atmosfera, aumentando a concentração desse gás.

O sabão é formado por um sal de ácido graxo, apresenta uma extremidade hidrofílica (iônica) e outra lipofílica, que é uma longa cadeia linear e apolar. Essa constituição explica a ação tensoativa e emulsificante do sabão em solução aquosa, formando estruturas micelares em que a gordura é dispersa em água.

Uma das apostas para a produção de energia limpa, sem emissão de gases de efeito estufa e sem geração de resíduos radioativos, é a fusão nuclear, como a que ocorre nas estrelas. Em laboratório, são utilizados os isótopos de hidrogênio deutério (²₁H) e trítio (³₁H), que, dentro de um intenso campo magnético, são aquecidos a 150 milhões de graus Celsius. Nessas condições, ²₁ H e ³₁ H fundem-se formando ⁴₂He e um outro subproduto, além de liberar uma grande quantidade de energia.

O radioisótopo estrôncio-90 (⁹⁰Sr) é subproduto importante da fissão nuclear do ²³⁵U, fazendo parte do resíduo nuclear de reatores de usinas termonucleares. Esse isótopo foi um dos responsáveis pela contaminação do solo e da água nos arredores das usinas de Chernobil e Fukushima, após os acidentes nucleares ocorridos em 1986 e 2011, respectivamente.

Leia o texto para responder às questões 53 e 54.

A pólvora negra é um explosivo bastante comum e antigo, formado por uma mistura sólida de nitrato de potássio (KNO₃), carvão (C) e enxofre (S).

Os componentes de uma amostra de pólvora negra foram isolados a partir do procedimento esquematizado a seguir.

O quadro apresenta a solubilidade dos componentes da pólvora negra em água e em dissulfeto de carbono (CS₂).

Na ignição da pólvora negra ocorre a transformação química representada a seguir:

A obra “Rosa e Azul”, também conhecida como “As Meninas Cahen d’Anvers”, é uma pintura a óleo de Pierre-Auguste Renoir.

Numa aula de artes, solicitou-se aos alunos que fizessem uma releitura dessa obra utilizando uma “tinta” preparada com extrato de repolho roxo. Esse extrato fica rosa em valores de pH menores que 5 e azul em valores próximos a 8, conforme figura a seguir, que mostra a cor da solução em diferentes valores de pH.

A combustão completa do acetileno (C₂H₂) gera exclusivamente gás carbônico (CO₂) e água (H₂O), conforme a reação representada:

Devido ao grande desprendimento de energia nesse processo, o acetileno é utilizado como combustível em maçaricos para corte de metais ou fabricação de objetos de vidro (solda oxiacetilênica).

A tabela nutricional de determinado refrigerante indica a presença de 21 g de sacarose (C₁₂H₁₂O₁₂) a cada 200 mL da bebida.

A carga comum dos íons mononucleares de elementos representativos é uma propriedade periódica e está relacionada com a distribuição eletrônica de cada elemento. As fórmulas de alguns ânions polinucleares estão representadas na tabela.

Para determinar a fórmula de um hidrocarboneto gasoso, uma amostra de 0,6 L dessa substância foi completamente queimada na presença de excesso de gás oxigênio, gerando exclusivamente 4,4 g de gás carbônico (CO₂) e 1,8 g de água (H₂O). Considere que, nas condições em que essa determinação foi realizada, o volume molar dos gases é igual a 24,0 L/mol.

O comprimento de ligação é a distância entre os núcleos de dois átomos ligados e está relacionado ao tamanho dos átomos (raio atômico) e à quantidade de pares de elétrons envolvidos na ligação.
Considere a molécula de etanoato de metila, cuja fórmula estrutural é:

O estudo cinético de determinado processo químico permitiu a construção de coordenadas de reação como a ilustrada no gráfico.

A produção de hidrogênio requer grande quantidade de energia. Dependendo da fonte de energia utilizada no processo de produção dessa substância, o hidrogênio é classificado por cores:

A figura mostra as fontes de energia e o modo como estão relacionadas à produção de hidrogênio.

O hidrogênio é matéria-prima fundamental na produção de produtos químicos como amônia, indispensável na indústria de fertilizantes. Na produção de amônia, temos o equilíbrio químico representado pela equação química:

N₂(g) + 3 H₂(g) →← 2 NH₃(g)

Agora, considere a equação química que representa o equilíbrio químico da reforma a vapor do gás natural:

CH₄(g) + H₂O(g) 3 H₂(g) + CO(g)

Platão (428 a.C. – 347 a.C.), filósofo e matemático grego, defendia uma teoria segundo a qual a natureza era composta por sólidos minúsculos, conhecidos hoje pelo nome sólidos platônicos.
Um sólido platônico, na matemática, é descrito como um poliedro convexo no qual
• todas as faces são formadas por polígonos regulares e congruentes entre si;
• o mesmo número de arestas encontra-se em todos os vértices; e
• os ângulos poliédricos são congruentes entre si.

Muitos séculos depois, os químicos estabeleceram teorias que lhes permitiram a criação de modelos de geometrias moleculares, algumas das quais estão mostradas na imagem.

Um professor criou um jogo de estratégia em que um grupo de cinco integrantes entram em uma sala temática, na qual eles devem resolver desafios para escapar do local no menor tempo possível.
Durante o jogo, na procura por pistas, o grupo formado por Amanda, Beatriz, Carol, Daniela e Eduarda encontra um teclado com o formato de uma tabela periódica simplificada (conforme figura) e, ao lado, a mensagem: “Descubra os quatro elementos químicos descritos nas pistas. A seguir, pressione as teclas correspondentes aos elementos químicos na ordem em que foram descritos. Se acertar, da sala você irá escapar”.

Após ler atentamente as pistas, cada integrante do grupo selecionou alguns elementos para serem digitados no teclado e a ordem que foram digitados.

A variação de entalpia de uma reação química pode ser calculada pela Lei de Hess. Nessa lei a variação de entalpia da reação global corresponde à soma das variações de entalpia das reações sucessivas do processo.

A pirólise do metano é dada pela equação
CH₄(g) → C(s) + 2 H₂(g) △H = ?

Para calcular a variação de entalpia da pirólise do metano, considere as reações sucessivas (I), (II) e (III) e seus respectivos valores de entalpia.
(I) CH₄(g) + 2 O₂(g) → CO₂(g) + 2 H₂O(l)
ΔH = – 890 kJ/mol
(II) C(s) + O2₂(g) → CO₂(g) ΔH = – 393 kJ/mol
(III) H₂(g) + 1/2O₂(g) → H₂O(l) ΔH = – 286 kJ/mol

Um artigo científico relata a construção e a eficiência de um reator fotocatalítico de fluxo contínuo para a degradação de hormônios presentes em águas tratadas para consumo humano. Num trecho desse estudo, os autores afirmam: “é interessante notar que 80% de estrogênio foram removidos numa alimentação a 200 ng/L, 25 mW/cm² e 300 L/(m²h), enquanto que as remoções de progesterona e testosterona ficaram em 44% e 33%, respectivamente”.

Texto 1
A Química Verde é uma área multidisciplinar que cria, desenvolve e aplica produtos e processos químicos que visam à redução ou eliminação do uso e da geração de substâncias nocivas ao meio ambiente e ao homem. Em 2019, para reunir várias ações relativas à Química Verde, os pesquisadores Paul T. Anastas e Julie B. Zimmerman propuseram a Tabela Periódica dos Elementos Figurativos da Química Verde e Sustentável – TPQVS (figura abaixo). Assim como na Tabela Periódica dos Elementos Químicos, a TPQVS apresenta “elementos”, os quais, porém, representam ações associadas aos preceitos da Química Verde, sendo que cada grupo (G) da TPQVS reúne ações com os mesmos preceitos.

Texto 2
“A Química é pura beleza;
Os átomos e as moléculas são a realeza,
reagindo no compasso da natureza
para transformar o mundo com delicadeza.
Sou um simples menestrel da ciência
que defende suas ideias com veemência.
Como Químico, quero atuar com sapiência,
desenvolvendo processos de alta eficiência.
A Química não é mais poluição;
para o fóssil ela tem a substituição;
renovando o verde como solução.
Vivemos num tempo de ambiguidade,
onde a terra, a água e o ar estão em vulnerabilidade.
Façamos da Química o caminho para a sustentabilidade”

Texto 1
A Química Verde é uma área multidisciplinar que cria, desenvolve e aplica produtos e processos químicos que visam à redução ou eliminação do uso e da geração de substâncias nocivas ao meio ambiente e ao homem. Em 2019, para reunir várias ações relativas à Química Verde, os pesquisadores Paul T. Anastas e Julie B. Zimmerman propuseram a Tabela Periódica dos Elementos Figurativos da Química Verde e Sustentável – TPQVS (figura abaixo). Assim como na Tabela Periódica dos Elementos Químicos, a TPQVS apresenta “elementos”, os quais, porém, representam ações associadas aos preceitos da Química Verde, sendo que cada grupo (G) da TPQVS reúne ações com os mesmos preceitos.

Texto 2
“A Química é pura beleza;
Os átomos e as moléculas são a realeza,
reagindo no compasso da natureza
para transformar o mundo com delicadeza.
Sou um simples menestrel da ciência
que defende suas ideias com veemência.
Como Químico, quero atuar com sapiência,
desenvolvendo processos de alta eficiência.
A Química não é mais poluição;
para o fóssil ela tem a substituição;
renovando o verde como solução.
Vivemos num tempo de ambiguidade,
onde a terra, a água e o ar estão em vulnerabilidade.
Façamos da Química o caminho para a sustentabilidade”

A produção do vidro tem por base a modificação da estrutura cristalina do quartzo (SiO2) por meio do seu aquecimento e da adição de óxidos alcalinos, dentre eles o Na2O. Esse processo adiciona cátions sódio à estrutura do quartzo, tornando-a amorfa. Alguns vidros, como os utilizados em telas de smartphones, passam ainda por processo de troca iônica para aumentar a resistência a quedas e riscos. Para isso, o vidro é banhado em uma solução salina contendo íons potássio.
Dessa forma, o potássio substitui o sódio na estrutura, sem que o volume do vidro se altere.

Uma das formulações para os adesivos “silicones” usados na construção civil é chamada de “silicone acético”. Essa nomenclatura é utilizada porque o componente ativo libera ácido acético durante a formação do precursor, espécie que promoverá a polimerização, como representado genericamente a seguir.

Oxigênio (O₂) e ozônio (O₃) estão em constante processo de consumo e produção na estratosfera, como representado pelas equações químicas a seguir. As reações I e II ilustram etapas da produção de ozônio a partir de oxigênio, e a reação III mostra a restauração de oxigênio a partir de ozônio.

Oxigênio (O₂) e ozônio (O₃) estão em constante processo de consumo e produção na estratosfera, como representado pelas equações químicas a seguir. As reações I e II ilustram etapas da produção de ozônio a partir de oxigênio, e a reação III mostra a restauração de oxigênio a partir de ozônio.

Alguns equipamentos de visão noturna têm seu funcionamento baseado no efeito fotoelétrico, uma das primeiras descobertas que contribuíram para o surgimento da mecânica quântica. Nesses equipamentos, fótons de frequência f emitidos por um objeto incidem sobre uma superfície metálica. Elétrons são então liberados da superfície e acelerados por um campo elétrico. Em seguida, o sinal eletrônico é amplificado e produz uma imagem do objeto.
Diferentemente do que a física clássica prevê, apenas os elétrons com energia hf acima de uma certa energia mínima E0 são liberados da superfície metálica.

O Purificador de Água P & G T M (anteriormente conhecido como PUR) é um pacote único de pó que usa as mesmas técnicas, princípios e produtos químicos usados no tratamento de água numa estação convencional. Um sachê do produto trata, em 30 minutos de ação, 10 litros de água, sendo que a água tratada contém cloro livre de resíduos, o qual serve para proteger contra recontaminação. A tecnologia P & G T M de purificação de água em ação é mostrada na figura a seguir.

Na natureza, o metano pode se originar de processos termoquímicos ou biológicos. A atividade microbiana é o principal responsável pela biodegradação anaeróbia subterrânea de substratos orgânicos, sendo, assim, de importância fundamental no ciclo do carbono. Por outro lado, não se pode desconsiderar a importância de substratos inorgânicos na geração desse mesmo metano na natureza. A figura a seguir, incompleta, é uma forma sintética de classificar essas possíveis formas de origem natural de gás metano.

Usando um modelo típico da termodinâmica, os autores de um trabalho científico fazem previsões sobre a exposição de pessoas a vapores de substâncias adsorvidas em material sólido particulado (MP) ou a vapores de MP semivolátil. O estudo se refere a exposições aos vapores (gases) no interior climatizado (20-25°C) de residências e escritórios em países industrializados, já que essas pessoas passam 90% de seu tempo nesses ambientes. O estudo considerou também as condições climáticas do ambiente interno e externo. Levando-se em conta as informações dadas, pode-se concluir que os lados A e B da figura a seguir, correspondem, respectivamente, a

Resíduos de papel contribuem para que o clima mude mais do que a maioria das pessoas pensam. A Blue Planet Ink anunciou que sua tinta de impressora autoapagável Paper Saver® agora está disponível em cartuchos remanufaturados para uso em impressoras de uma determinada marca. A tinta autoapagável (economizadora de papel) é uma tinta roxa de base aquosa, que pode ser impressa em papel sulfite normal. Um cartucho rende a impressão de até 4000 folhas. Com a exposição ao ar, ao absorver dióxido de carbono e vapor de água, o componente ativo (corante) da tinta perde sua cor, a impressão torna-se não visível e o papel fica branco, tornando possível sua reutilização.


Sabe-se que o componente ativo da tinta Paper Saver® é o indicador o-cresolftaleína. As formas estruturais A e B, a seguir, representam o componente ativo quando se mostra incolor e quando se mostra roxo, não necessariamente nessa sequência.

Resíduos de papel contribuem para que o clima mude mais do que a maioria das pessoas pensam. A Blue Planet Ink anunciou que sua tinta de impressora autoapagável Paper Saver® agora está disponível em cartuchos remanufaturados para uso em impressoras de uma determinada marca. A tinta autoapagável (economizadora de papel) é uma tinta roxa de base aquosa, que pode ser impressa em papel sulfite normal. Um cartucho rende a impressão de até 4000 folhas. Com a exposição ao ar, ao absorver dióxido de carbono e vapor de água, o componente ativo (corante) da tinta perde sua cor, a impressão torna-se não visível e o papel fica branco, tornando possível sua reutilização.

O crescente interesse em combustíveis renováveis, derivados tanto da cana de açúcar quanto da cana de energia, tem impulsionado estudos no sentido de permitir o maior aproveitamento desses dois tipos de cana na produção de bioetanol de primeira e segunda geração, sendo este último um biocombustível produzido a partir de fibras presentes na cana. Em um simpósio brasileiro sobre bioetanol e biorrefino, realizado em 2017, foram apresentados dados relativos à produção de bioetanol a partir de cana de açúcar e cana de energia. Um pequeno extrato desses dados encontra-se na tabela a seguir.

Os benefícios da reciclagem são consideráveis e se situam para além de uma sensação de realização pessoal, advinda de uma responsável deposição de embalagens e demais produtos plásticos separados do restante do lixo. A figura a seguir registra o consumo e o destino de materiais plásticos nos Estados Unidos da América, o que não é muito diferente de outros locais ao redor do mundo.

O sistema PSA (Pressure Swing Adsorption) é uma alternativa à produção de oxigênio para hospitais ou indústrias distantes de fornecedores. Esse sistema é também uma opção para os casos em que a produção por destilação criogênica não supre a demanda. O funcionamento do PSA se baseia na adsorção seletiva do oxigênio ou do nitrogênio. O ar pressurizado é forçado a passar por colunas contendo substâncias sólidas. Tais substâncias adsorvem seletivamente ou o oxigênio ou o nitrogênio. Quando o sólido fica saturado, promove-se uma despressurização do sistema e então o gás se dessorve do sólido. Dessa forma, os dois principais gases do ar são separados um do outro. A figura A esquematiza o sistema de funcionamento do PSA e os gráficos 1 e 2 representam isotermas de adsorção (estudo do equilíbrio a uma temperatura constante) de N₂ e O₂ para dois adsorventes distintos. O gráfico 1 diz respeito a um complexo do metal cobalto denominado CoBTTri, enquanto o gráfico 2 diz respeito a um zeólito representado pela fórmula NaX.

O limão “Tahiti”, por não apresentar sementes e ter suco abundante, com elevado teor de ácido cítrico [C₃H₅O(COOH)₃]₂, pode ser fonte desse ácido puro obtido no estado sólido. A primeira etapa dessa obtenção consiste na precipitação do ácido cítrico presente no suco do limão, como citrato de cálcio {Ca₃[C₃H₅O(COO)₃]₂}, por adição de solução aquosa saturada de hidróxido de cálcio [Ca(OH)₂] ao suco, conforme a reação:
2C₃H₅O(COOH)₃ (aq) + 3Ca(OH)₂ (aq) → → {Ca₃[C₃H₅O(COO)₃]₂} (s) + 6H₂O (l)
Considere que:
– nessa reação foram obtidos 640 g de citrato de cálcio;
– as massas molares do citrato de cálcio e do ácido cítrico são, respectivamente, 498 g/mol e 192 g/mol;
– o rendimento da reação é 100%;
– cada limão “Tahiti” apresenta em média 2,5 g de ácido cítrico.

A tabela mostra valores de solubilidades em água, expressas em g de soluto por 100 g de solvente, em duas temperaturas, de dois compostos iônicos empregados como fertilizantes agrícolas.

A variação de entalpia, associada à formação de um cristal iônico sólido a partir de seus íons no estado gasoso, é conhecida como energia reticular. Essa energia é difícil de ser medida diretamente, mas pode ser calculada de forma indireta, utilizando-se a Lei de Hess, a partir de outras transformações, cuja variação de entalpia é conhecida. Esse caminho para a determinação da energia reticular é conhecido como ciclo de Born-Haber. O diagrama a seguir mostra as etapas desse ciclo para o cloreto de sódio (NaCl).

A tabela mostra os valores aproximados de pH de diferentes soluções aquosas, todas com a mesma concentração de 0,1 mol/L e a 25°C.

Considere os seguintes fenômenos:
1. Formação de um depósito de prata metálica sobre um fio de cobre imerso em uma solução aquosa de nitrato de prata (AgNO₃).
2. Formação de água pela reação explosiva entre oxigênio e hidrogênio gasosos.
3. Formação de um precipitado de carbonato de cálcio quando dióxido de carbono é borbulhado em solução aquosa saturada de hidróxido de cálcio.
4. Formação de uma solução límpida quando vinagre é adicionado a uma suspensão opaca de hidróxido de magnésio (leite de magnésia).

Considere a estrutura da vitamina K₁.

Analisando-se a fórmula estrutural da vitamina K1, nota-se que essa vitamina é _______, apresenta cadeia carbônica _________, átomo de carbono __________e apresenta isômeros __________.

Etanolamina no espaço

Uma equipe internacional e multidisciplinar, envolvendo astrofísicos, astroquímicos e bioquímicos, detectou pela primeira vez no espaço interestelar a substância prebiótica etanolamina.
A etanolamina (NH₂CH₂CH₂OH), uma molécula que contém quatro dos seis elementos químicos essenciais à vida, faz parte dos fosfolipídios, moléculas que compõem as membranas celulares, e pode servir como precursora do aminoácido glicina.

(www.inovacaotecnologica.com.br. Adaptado.)

A fórmula estrutural da glicina está representada a seguir.

Os modelos atômicos elaborados ao longo do tempo buscavam explicar fenômenos naturais, alguns dos quais reproduzidos experimentalmente.

Acefato é o nome de um inseticida de fórmula molecular C₄H₁₀NO₃PS (M = 183 g/mol), indicado para aplicação em culturas de algodão, soja e feijão. A formulação recomendada para uso é de 0,75 a 1 kg dissolvido em 300 a 400 L de água.

O ponto de ebulição das substâncias está relacionado com o tipo de interação existente entre suas moléculas e com a massa molecular. O quadro apresenta substâncias com massas moleculares próximas e suas respectivas fórmulas estruturais.

O fenômeno da condutividade elétrica de soluções foi explorado pelo químico Svante August Arrhenius em sua tese de doutorado de 1884, intitulada “Pesquisas sobre a Condutividade Galvânica”. Segundo Arrhenius, para que uma substância seja condutora de eletricidade em meio aquoso, deve ser capaz de se dissolver e liberar ou produzir cargas elétricas.

Quando ferro metálico é mergulhado em uma solução de ácido clorídrico, ocorre a seguinte reação:

Segundo a teoria das colisões efetivas, para que uma reação ocorra é necessário que as moléculas dos reagentes colidam umas com as outras com orientação espacial adequada e energia mínima. Assim, qualquer alteração no meio reacional que interfira nesses dois fatores modifica a velocidade da reação. A figura mostra o sistema reacional gasoso 1 submetido a modificações que proporcionaram os sistemas 2 e 3.

O hipoclorito de sódio (NaClO) apresenta propriedades bactericidas por promover a oxidação de proteínas, lipídeos e carboidratos existentes nas células bacterianas. A equação mostra a reação entre a glicina e o íon hipoclorito (ClO^–).

Nessa reação, verifica-se que o átomo de carbono do ___________ glicina é ____________ pelo íon hipoclorito e o átomo de cloro tem seu número de oxidação alterado de ______________ para _______________.

O flúor-18 (¹⁸F) é um radioisótopo utilizado em diagnósticos de câncer, com meia-vida igual a 110 minutos, produzido a partir da reação entre núcleos de neônio (²⁰Ne) e o isótopo X, conforme a equação a seguir:

O geraniol é um álcool terpênico insolúvel em água naturalmente encontrado nos óleos essenciais de citronela, gerânio, limão e rosas, entre outras espécies vegetais. Sua molécula contém um grupo funcional álcool, dois carbonos terciários e 18 átomos de hidrogênio.
Considere as estruturas de vários compostos que possuem odores característicos.

A matriz de transporte do Brasil está centrada em rodovias, sendo que a principal fonte de energia dos veículos que utilizam esse modal é derivada do petróleo. No entanto, grande parte desse combustível fóssil é constituído por moléculas de cadeias carbônicas muito longas, inviáveis para o uso como combustíveis automotores.

Mineração oceânica

A abundância de lítio na forma de íons nas águas dos oceanos é cerca de 5 000 vezes maior do que na crosta terrestre, o que tem estimulado a mineração oceânica. No entanto, apesar de mais abundante nas águas dos mares do que na crosta terrestre, o lítio nos oceanos está presente em concentrações extremamente baixas, cerca de 0,2 parte por milhão (ppm). Íons maiores, como sódio, magnésio e potássio, estão presentes na água do mar em concentrações muito mais altas que a do íon Li⁺. Isso tem inviabilizado a extração de lítio dessa mistura, de forma técnica ou economicamente viável.
Esse desafio acaba de ser vencido por uma equipe de pesquisadores da Arábia Saudita, que utilizam uma célula eletroquímica contendo uma membrana cerâmica porosa, que permite a passagem dos íons de lítio, mas bloqueia eficientemente os íons dos outros elementos citados.

O carbeto de silício (SiC), também conhecido como carborundum, é amplamente utilizado como abrasivo em pedras de esmeril, em pedras de afiar facas e também em materiais refratários.

Esse composto é obtido a partir de uma mistura de carvão com areia com alto teor de sílica, por meio de processo eletrotérmico envolvendo a reação global, com rendimento médio de 75%, representada a seguir. SiO₂ (s, cristalino) + 3C (s, amorfo) →
→ SiC (s, cristalino) + 2CO (g)

Todas as soluções aquosas cujos solutos estão indicados nas alternativas são de mesma concentração em mol/L.

Certo spray antisséptico contém como princípio ativo o digliconato de clorexidina, na concentração de 10 mg/mL. Sabendo que a massa molar desse princípio ativo é, aproximadamente, 5,0 × 10² g/mol e que a constante de Avogadro é igual a 6,0 × 10²³ mol^-1, o número de moléculas de digliconato de clorexidina presentes em um frasco contendo 50 mL desse antisséptico é

Otto Tachenius (c.1620 – c.1690), médico, farmacêutico, iatroquímico e alquimista alemão, dizia que tudo no Universo é constituído por dois “princípios”, o ácido e o álcali. Em termos de “ácido” e “álcali”, explicava uma série de fenômenos, alguns deles de forma ainda hoje consistente. Por exemplo:
– A força dos ácidos varia, e os ácidos mais fortes deslocam os mais fracos de seus sais.

O equilíbrio químico representado a seguir se estabelece durante o processo de reforma do gás natural para produção de hidrogênio.

Considere os seguintes procedimentos:
1. Aumento de pressão.
2. Aumento de temperatura.
3. Adição de catalisador.
4. Remoção de monóxido de carbono.

Os compostos responsáveis pelo aroma característico de muitas frutas maduras são formados a partir de aminoácidos ramificados, como a leucina. Esse caminho inicia-se pela perda de substituintes típicos de aminoácidos, em reações em etapas, catalisadas por enzimas, onde ocorrem desaminação (— NH₂), descarboxilação (— CO₂) e oxidação (+[O]), formando um aldeído. Esse aldeído, dependendo da transformação que sofre, pode originar um composto com o aroma característico da banana ou um composto com o aroma característico da maçã. O esquema mostra esse conjunto de transformações.

O quadrinho a seguir mostra uma paródia entre situações cotidianas e descobertas científicas.

Funcionamento de uma folha artificial

As folhas artificiais estão entre as tecnologias mais promissoras para um mundo mais limpo, pois podem tanto capturar o dióxido de carbono da atmosfera quanto transformá-lo em combustíveis limpos, além de gerar energia sob outras formas.
Essas folhas biomiméticas convertem o dióxido de carbono em combustível e decompõem a água em oxigênio e hidrogênio, tudo isso usando energia solar. Os dois processos ocorrem simultaneamente, mas um de cada lado de uma célula fotovoltaica: o oxigênio é produzido no lado “positivo” da célula e o combustível é produzido no lado “negativo”.

Analise as equações termoquímicas.

O álcool isopropílico (CH₃CH(OH)CH₃), entre outras aplicações, é empregado na limpeza de circuitos eletrônicos. Em um experimento, um estudante utilizou um frasco conta-gotas com álcool isopropílico a 20ºC e verificou que eram necessárias 65 gotas desse álcool para perfazer o volume de 2 mL.