A síntese da amônia a partir de hidrogênio e nitrogênio, utilizando ósmio como catalisador, realizada por Fritz Haber (1868-1934) e seu assistente Robert Le Rossignol (1884-1976) no laboratório da Universidade Técnica de Karlsruhe, em 2 de julho de 1909, onde demonstraram para Alwin Mittasch (18691953) e Julius Kranz, ambos da BASF (Badische Anilin und SodaFabrik), apesar das controvérsia envolvendo suas aplicações, tem sua importância reconhecida como uma das maiores descobertas da ciência.

Adaptado de: A síntese da amônia: alguns aspectos históricos.

Quim. Nova, Vol. 30, Nº . 1, 240-247, 2007.

Considere as afirmativas abaixo relativas a reação de síntese da amônia, representada pela equação abaixo, bem como as características das moléculas envolvidas e marque a alternativa em que toda(s) a(s) afirmativa(s) esteja(m) correta(s).

I - Segundo o modelo de repulsão dos pares de elétrons de valência a molécula da amônia apresenta uma geometria trigonal plana.

II – A molécula de nitrogênio molecular (N₂) é formada por 1 ligação sigma (σ) e 2 ligações pi (π), apresentando hibridização sp² , enquanto a amônia é formada por 3 ligações sigma (σ) e apresenta hibridização sp³ .

III – A composição da mistura de reação da síntese da amônia no equilíbrio apresenta energia livre de Gibbs (∆G) igual a zero.

IV - Considerando que a constante de equilíbrio (Keq) da reação de síntese da amônia seja igual a 1,45 x 10^-5 a 500 °C, ao alterar a temperatura do sistema reacional para 600 ºC o valor da constante de equilíbrio permanecerá o mesmo.

V – Ao aumentar a pressão do sistema reacional, espera-se que o equilíbrio seja deslocado favorecendo a formação de amônia.

Um laboratorista precisava preparar 500 mL de uma solução de ácido nítrico (HNO₃) com concentração de 0,3 mol.L^-1 , para um determinado procedimento no laboratório. Contudo, por um equívoco, ele preparou 200 mL da solução de HNO₃ com concentração de 0,1 mol.L¹ . Para tanto, ele usou uma solução de ácido nítrico comercial. A fim de corrigir o seu erro, o laboratorista aproveitou toda a solução com concentração de 0,1 mol.L^-1 , que havia preparado, e acrescentou a ela uma alíquota da solução comercial, completando, na sequência, o volume com água para 500 mL. Determine o volume da alíquota da solução comercial, utilizada no preparo da solução de 0,3 mol.L^-1 , de interesse do laboratorista.

Dados da solução comercial: HNO₃ com concentração de 58,5% (m/m); densidade 1,4 g.mL^-1 ; Massa molar: H = 1 g.mol^-1 ; N = 14 g.mol^-1 ; O = 16 g.mol^-1 .

Qual a massa de ferro metálico e de dióxido de carbono, respectivamente, produzida a partir de 12,5 toneladas de minério de ferro por redução com monóxido de carbono em alto forno, através da reação química não balanceada apresentada abaixo. Sabendo que o minério de ferro usado tem em sua composição 80% de óxido de ferro(III) e 20% de impurezas.

Fe₂O₃ (s) + CO(g) → Fe(s) + CO₂(g)

Dados:

Massa Molar C = 12 g.mol^-1 ; O = 16 g.mol^-1 ; Fe = 56 g.mol^-1 ; Fe₂O₃ = 160 g.mol^-1 ; CO = 28 g.mol^-1 .

Sobre as propriedades químicas do carbono e seus compostos, assinale a alternativa CORRETA.

Em um erlenmeyer foi adicionado certa quantidade de limalha de um metal M. Na sequência, foi adicionado, lentamente, uma solução de ácido nítrico até que o metal tenha sido totalmente consumido, observando-se um gás, G, de coloração vermelho-acastanhado. À solução final, obtida no erlenmeyer, de coloração verde, foi adicionado solução de amônia, observando-se o aparecimento da cor azul forte, indicando a formação de um complexo C. Sabe-se que o metal M é de transição e de configuração (n-1) d¹⁰ , na sua forma eletricamente neutra e que a valência primária de M, no complexo C, é 2+ e sua valência secundária é 4.

Sobre as espécies M, G e C e suas propriedades, analise as afirmativas abaixo e assinale a alternativa INCORRETA.

As propriedades periódicas dos elementos influenciam na natureza química de seus compostos, que por sua vez, estão relacionadas às configurações eletrônicas da camada de valência dos elementos. Baseado nas propriedades periódicas e dos compostos do grupo 13, avalie as afirmativas a seguir:

( ) O boro e o alumínio, com Nox 3+, apresentam uma alta razão carga/raio, favorecendo ligações direcionais em seus compostos.

( ) O raio do Ga é ligeiramente menor que o raio do Al devido à baixa eficiência de blindagem dos elétrons nd¹⁰ no átomo de gálio.

( ) Ao longo do grupo 13, a acidez de Lewis aumenta com o aumento do raio devido à melhor acomodação dos pares de elétrons provenientes da base de Lewis.

( ) O Boro tem uma relação diagonal com o silício. Ambos são ácidos de Lewis, e podem formar os íons complexos tetracoordenados: [Si(CH₃)₄]^- e [B(CH₃)₄] ^- .

( ) O íon Tl⁺ é diamagnético e ele é mais comum que o íon Tl³⁺, devido ao efeito do par inerte.

Marque a opção que contenha a sequência CORRETA, de cima para baixo:

A busca pelo entendimento das estruturas moleculares e dos conceitos das ligações químicas têm sido alvo dos pesquisadores há anos. Em 2024, Takeshi Hara e colaboradores (JAC,. 2024, 146, 23825−23830) conseguiram “enxergar a densidade eletrônica de ligações químicas” através dos elétrons de valência das moléculas glicina e citidina, utilizando o síncrotron na técnica de observação. O efeito de ressonância do íon carboxilato, formado pela glicina, foi observado através da igual densidade eletrônica formada entre os dois oxigênios da molécula, como pode ser visto pela imagem abaixo. As regiões mais escuras em torno dos átomos indicam maior densidade eletrônica:

Baseando-se na imagem acima e nos conceitos de ligações químicas e de ácido-base, analise as afirmativas abaixo e assinale a alternativa INCORRETA.

Através do cálculo da variação de entalpia de formação (ΔHf) de um composto iônico, é possível prever a existência de um determinado composto. A tabela abaixo mostra os valores da entalpia de cada etapa para a possível formação de um composto genérico AB e BA.

Considere as informações do quadro acima e avalie as afirmativas abaixo:

I - O elemento A, provavelmente, pertence ao grupo 2 da tabela periódica.

II - O valor da entalpia de formação do sólido AB é igual a -438 kJ/mol.

III - O fator que governa a formação espontânea do produto AB é entálpico, já que a entropia para a formação de ligação química é desfavorecida.

IV - A entalpia de formação do produto BA seria igual a +695 kJ/mol, considerando o mesmo valor de entalpia de rede da formação de AB. O fator determinante que torna a formação do composto BA não espontânea é a baixa afinidade eletrônica de A.

Assinale a alternativa com as afirmações CORRETAS.

Considere a distribuição eletrônica dos elementos da família dos metais alcalinos a seguir:

₃Li  1s² 2s¹

₁₁Na  1s² 2s² 2p⁶ 3s¹

₁₉K  1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹

₃₇Rb  1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s¹

A parte sublinhada da distribuição dos elementos está relacionada ao efeito de blindagem.

Sobre as propriedades periódicas dos metais alcalinos e de seus compostos, assinale a alternativa CORRETA:

Complexos são termodinamicamente mais estáveis quando formados por agentes quelantes, que são ligantes polidentados, em comparação a um número equivalente de ligantes monodentados. Um exemplo importante na medicina é a aplicação de agentes quelantes para a remoção seletiva de íons metálicos tóxicos como Hg²⁺ e Pb²⁺, preservando os metais biologicamente importantes.

As figuras abaixo mostram alguns exemplos de ligantes quelantes:

Com base na estabilidade dos íons complexos e agentes quelantes, analise as afirmações abaixo:

I. A constante de formação do quelato é extremamente alta quando comparada a ligantes monodentado de mesma natureza. Isso se deve à energia livre de Gibbs ser mais negativa, sendo governada pelo efeito entálpico em detrimento ao efeito entrópico.

II. O EDTA é um ácido poliprótico cuja estrutura pode ser dada pela fórmula H₄Y, um quelante hexadentado muito utilizado na indústria de alimentos e na medicina. O EDTA forma complexos octaédricos com o centro metálico.

III. Quelatos com íons metálicos das séries mais elevadas tendem a ser mais lábeis, o que pode explicar a preferência de ligantes quelantes por íons como Hg²⁺+ e Pb²⁺ .

IV. Os anéis porfirínicos possuem 4 pontos de coordenação e formam uma classe de ligantes quelantes, responsável, por exemplo, pela estabilidade do grupo heme, onde o centro metálico é um íon de ferro.

Assinale a alternativa com as afirmações CORRETAS.