Olimpíada Brasileira de Química

Exame final – Escolha dos componentes da delegação Brasileira

22.04.2002

• PROBLEMA 1

Modelo atômico de Bohr

As teorias são construções nascidas da especulação e/ou experimentação que procuram explicar ou predizer os fatos experimentais. Associada às teorias existem os modelos. A finalidade dos modelos é principalmente didática. Por isso, embora as teorias sejam constantemente ultrapassadas por teorias mais modernas e com maior poder explicativo, os modelos de maior potencial didático sobrevivem na sua faixa de ação.

Embora a teoria de Bohr tenha sido rapidamente ultrapassada pelas novas teorias quânticas, a simplicidade matemática de seu modelo e seu potencial didático em explicar qualitativamente os espectros atômicos torna obrigatório o seu estudo.

O modelo de Bohr é de fácil dedução a partir de seus postulados. Supõe a existência de órbitas circulares por onde giram os elétrons sem alterarem sua energia (órbitas estacionárias). A distância destas órbitas ao núcleo e suas energias dependem do número quântico n. Quando um elétron muda de órbita ganha ou perde energia. A perda de energia pode se dar na forma de radiação eletromagnética de comprimento de onda (l) bem definido.

Relacionado ao modelo de Bohr responda:

1.1. Em que se fundamenta (sob a ótica do modelo de Bohr) o teste da chama ?

1.2. Como este modelo pode ser usado para explicar os espectros atômicos?

1.3. Por que o modelo de Bohr só funcionou bem para o átomo de hidrogênio?

1.4. Como é possível descobrir os constituintes químicos de uma estrela distante pela análise da luz emitida?

• PROBLEMA 2

Aminoácidos

2.1. Os dois átomos de hidrogênio do carbono a da Gly são considerados pró-quirais, pois, quando um deles é substituído por outro grupo, o carbono a se torna quiral. Desenhe uma projeção de Fischer da Gly e indique qual hidrogênio deve ser substituído por CH₃ para que se obtenha a D-Ala.

2.2. O tratamento de um polipeptídeo com 2-mercaptoetanol produz dois polipeptídeos:

Ala-Val-Cys-Arg-Thr-Gly-Cys-Lys-Asn-Phe-Leu

Tyr-Lys-Cys-Phe-Arg-His-Thr-Lys-Cys-Ser

Indique as posições das pontes de dissulfeto no polipeptídeo original.

• PROBLEMA 3

Equilíbrio químico

Os dados da tabela abaixo, foram obtidos a 25°C para a reação:

4HCl_(g) + O_2(g) 2Cl_2(g) + 2H₂O_(g)

3.1. Calcule a constante de equilíbrio;

3.2. Escreva a expressão para a constante de equilíbrio, K_p, utilizando a função-energia livre de Gibbs;

3.3. Transforme a constante relativa à pressões em valores relativos à concentração e frações molares.

3.4. Qual o significado de D H⁰₀ ?

3.5. Assinale a opção que corresponde ao efeito do aumento da pressão do sistema sobre a concentração de Cl₂ no equilíbrio.

( A ) aumenta

( B ) diminui

( C ) não altera

• PROBLEMA 4

Espectroscopia

Os espectros de infravermelho, massas, ressonância magnética nuclear de hidrogênio e carbono-13 fornecidos, são de um composto natural, com forte ação antimicrobiana, encontrado em óleos essenciais de alecrim. O espectro de UV apresenta absorções fracas acima de 200 nm.

4.1. Qual grupo funcional é responsável pela absorção forte acima de 3000 cm^-1 no espectro de infravermelho?

4.2. O hepteto em d 3,20 e o dubleto em d 1,28 são indicativos da presença de quais grupos?

4.3. Qual a fórmula molecular do composto?

4.4. Qual o equivalente de insaturação do composto?

4.5. A análise dos espectros fornecidos permite verificar que existem mais de uma possibilidade estrutural para o composto. Desenhe suas estruturas.

• PROBLEMA 5

Reações orgânicas

Um grupo de compostos com atividade antileucêmica, apresenta um anel aromático como parte de sua estrutura complexa. A síntese destas moléculas pode ser realizada a partir de um anel aromático com quatro substituintes diferentes:

A preparação do composto aromático tetrassubstituído (1) ocorre de acordo com a seqüência de reações mostrada a seguir:

• Escreva as estruturas dos compostos representados pelas letras A, B, C, D, E, e F.

NOTA: Observe que nesta seqüência, há duas substituições eletrofílicas aromáticas, dentre as quais, uma não usual. Há também, dentre as demais reações, uma reação de substituição nucleofílica aromática.

• PROBLEMA 6

Energia de ligação

O álcool etílico líquido tem calor de vaporização igual a 39,3 kJ/mol e as energias das ligações: C-C, C-O, O-H e O-O, em kJ/mol, são, respectivamente: 348; 356; 463 e 493.

6.1. Elabore um esquema (ciclo de Born-Haber) para indicar a obtenção de álcool etílico a partir de seus constituintes.

6.2. Estes dados são suficientes para se calcular o DH_f^o do álcool etílico? Justifique.