UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ

CENTRO DE CIÊNCIAS

 

OLIMPÍADA BRASILEIRA DE QUÍMICA 2004

FASE VI

 

 Questão 1

 Em uma análise química desejava-se determinar o teor percentual de zinco em 96,57g de uma amostra de um sal de Zn2+. Esta amostra foi solubilizada em 100mL de HCl 1,2 mol/L e diluída para 1 L. Uma alíquota de 100mL desta solução foi retirada e submetida a uma resina de troca catiônica (Res-H+), que contém como contra-íon H+. A solução obtida foi neutralizada por titulação com 154 mL de NaOH 1 mol/L.

a)      Expresse a equação de troca iônica da resina.

b)      Determine o teor percentual do zinco na amostra.

 

Questão 2

 O esquema abaixo representa a síntese de um produto orgânico com características de um OLEDs (Organic Ligth Emitting Diodes). Proponha as estruturas dos reagentes (i) e (ii), bem como dos compostos B e E.

  

                                       

 

   

Questão 3

 

 

                                                    

 

 

Quando o composto I é adicionado a uma solução, em tolueno, contendo excesso de trifenilfosfina (PPh3) e a mistura é aquecida a refluxo, primeiro o composto II é formado, e em seguida o composto III. O espectro de infravermelho de II mostra bandas em 2038, 1958, e 1906 cm-1, e de III mostra bandas em 1944 e 1860 cm-1. Os dados de RMN de 1H e 13C estão apresentados na tabela abaixo:

 

Composto

d, ppm 1H (área)

d, ppm, 13C  

I

4,83 s

224,31

187,21

185,39

184,01

  73,33

II

7,62 , 7,41 m (15)

4,19 m (4)

231,02

194,98

189,92

188,98

129,03 – 134,71 (vários picos)

 72,76

III

7,70, 7,32 m (15)

3,39 s (2)

237,19

201,85

193,83

127,75 – 134,08 (vários picos)

  68,80

              s = singleto, m = multipleto

 

Informações adicionais úteis: o sinal de 13C para o composto I em 224,31 ppm é similar deslocamento químico de carbonos carbeno em compostos similares; os picos entre d 184 e 202 ppm correspondem ao ligante carbonil; e o pico em d 73,33 ppm é típico para CH2CH2 em ponte nos complexos dioxocarbeno.

Identifique os compostos II e III e compare a intensidade de backbonding ReàCO nos dois compostos.

  

 

 Questão 4

Item 1 – Diagrama de Fase

  a)      O que ocorre com a densidade da fase líquida e o que acontece com a densidade da fase gasosa ao percorrer a linha que separa as duas fases na direção do aumento de temperatura?

b)      Acima do ponto crítico, como a densidade se apresenta?

 

Item 2 – Eletroquímica de Compostos Inorgânicos

  Dado os potenciais de redução das semi-reações abaixo em meio ácido, construir o diagrama simples, também conhecido como diagrama de Latimer, que resume os processos:

a) HClO2 + 3H+ + 2 e- à HClO + H2O                      Eo = 1,65 V

b) HClO +  H+  + 2 e- à Cl2 + H2O                          Eo = 1,67 V

c) ClO4- + 2 H+ + 2 e- à ClO3- + H2O                     Eo = 1,20 V

d) ClO3- + 3H+ + 2 e- à HClO2 + H2O                     Eo = 1,18 V

e) Cl2 + 2 e- à 2Cl-                                                Eo = 1,36 V

 

Item 3 – Preparação e Aplicações de Radioisótopos

  Na série de decaimentos naturais do urânio, o nuclídeo  92U-238 decai em uma sucessão de partículas emitidas, até o nuclídeo  85At-218, passando por Th-234, Pa-234, U-234, Th-230, Ra-226, Rn-222 e Po-218. Escreva uma equação mostrando a seqüência de partículas emitidas.

 DADOS:

Números atômicos:     U -  92;     At – 85;     Th – 90;     Pa – 91;     Ra – 88;     Rn – 86;     Po - 84

 

Questão 5

  Os elétrons π de uma molécula X, presente em um material desenvolvido em laboratório, podem ser visualizados como  elétrons sujeitos a um potencial de um oscilador harmônico bidimensional. De acordo com esse modelo, a energia do elétron é limitada aos valores

     

 E       =   h     wo (n + p + 1),     n, p = 0, 1, 2, . . .    onde h é a constante de Planck, wo é a freqüência natural de oscilação do

   n, p     2 p     

                                                                                            oscilador e  n e p são os números quânticos principais.

   

5-1 Construa um diagrama dos níveis de energia, incluindo os 21 primeiros orbitais.

5-2 Sabendo-se que a molécula possui 26 elétrons, determine o número de elétrons presentes nos orbitais ocupados do nível de mais alta energia do estado fundamental.

5-3 Assumindo que a regra de Hund possa ser aplicada a esse sistema, determine se o sistema é paramagnético ou diamagnético. Justifique a sua resposta.

5-4 Luz é absorvida somente quando a condição hν = ΔE é satisfeita. Qual é o maior comprimento de onda da luz que pode levar a molécula do estado fundamental a um estado excitado?

   

Questão 6

Item 1

Abaixo são dados os espectros de massa de cinco compostos orgânicos halogenados, A-E. Dadas as porcentagens relativas dos isótopos de Cloro (35Cl 75,77%; 37Cl 24,23%) e de Bromo (79Br 50,7%; 81Br 49,3%) em sua abundância natural, pede-se, com base na intensidade conferida pela contribuição isotópica para o íon molecular, o tipo e o número de halogênio(s) presente em cada substância.

 

A

B

C

D

E

 

 

Item 2

Abaixo são dados os espectros de massa (70eV), infravermelho (filme) e RMN 1H (100 MHz, CDCl3) das substâncias F (91,5% C; 8,5% H) e G (80,0% C; 6,7% H). Com relação a isto pede-se:

  1. Escrever as fórmulas moleculares de F e G;
  2. Escrever as estruturas químicas de F e G;
  3. Escolher, para cada substância, somente duas bandas quaisquer acima de 1200 cm-1, e duas abaixo, para indicar o número de onda e o tipo de vibração responsável pela absorção;
  4. Escrever a estrutura (pelo menos três unidades) do produto de policondensação da substância F, em meio ácido;
  5. Escrever a estrutura (pelo menos três unidades) de qualquer produto de copolimerização de G e F, em meio ácido.
  6. Escrever a estrutura do produto acetilado pelo tratamento do copolímero do ítem “e” com anidrido acético/piridina.