FÍSM

AT

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

BIO

GEO

LPO

FIL

HIS

SOC

Química

231232

RES

Parte do Grande Colisor de Hádrons (LHC) do CERN

Capítulo 16 ..............144Módulo 85 ............156Módulo 86 ............161Módulo 87 ............165Módulo 88 ............168Módulo 89 ............172Módulo 90 ............177

CINO

BY /

ISTO

CK

1. Introdução ao equilíbrio químico 1462. Constante de equilíbrio em termos de concentração (Kc) 1473. Constante de equilíbrioem termos de pressão (Kp) 1494. Cálculo das quantidades no equilíbrio 1505. Quociente de equilíbrio (Qc) 1516. Princípio de Le Chatelier: concentração, pressão e temperatura 1527. Organizador gráfico 155Módulo 85 – Introdução ao equilíbrio químico 156Módulo 86 – Constante de equilíbrio em termos de concentração (Kc) 161Módulo 87 – Constante de equilíbrio em termos de pressão (Kp) 165Módulo 88 – Cálculo das quantidades no equilíbrio 168Módulo 89 – Quociente de equilíbrio (Qc) 172Módulo 90 – Princípio de Le Chatelier: concentração, pressão e temperatura 177

• Reconhecer as características do estado de equilíbrio.

• Calcular a constante de equilíbrio e defi nir o grau de extensão do equilíbrio químico de reações químicas homogêneas e heterogêneas.

• Aplicar o princípio de Le Chatelier em situações-problema que envolvam variações de pressão, de temperatura e de concentração.

CINO

BY /

ISTO

CK

145

Nos oceanos, existem várias associações biológicas que vivem em constante equi-líbrio. Uma das mais importantes está localizada nos recifes de corais, onde se encon-tram, basicamente, 65% dos peixes marinhos. Os corais são constituídos principalmente por carbonato de cálcio (CaCO3), e sua formação está ligada intimamente com a concen-tração de CO2 dissolvido na água. O aumento da temperatura média da água, ocasionado principalmente pelo efeito estufa, altera a concentração de CO2 dissolvido nela, dificul-tando a formação ou até destruindo muitos corais, o que compromete o equilíbrio bioló-gico nestas regiões.

Equilíbrio químico – Parte I 16

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1. Introdução ao equilíbrio químicoPara que ocorra equilíbrio químico, é imprescindível que

exista, em uma reação química, diferença no potencial quími-co entre os reagentes e os produtos. A reação química, como qualquer outra transformação, espontaneamente, ocorre em um dado sentido e, macroscopicamente, cessa quando o sis-tema entra em equilíbrio. O sistema em equilíbrio tende a ca-minhar para um estado de mínima energia e máxima entropia (medida da variação ou desordem em um sistema).

STUR

TI /

ISTO

CK

Para que estas pessoas não caíam, o equilíbrio é fundamental.

As reações químicas podem ser classificadas em dois grandes grupos: as irreversíveis, que se processam em ape-nas um sentido, a de formação dos produtos, como a combus-tão da gasolina; e as reversíveis, que se processam, simulta-neamente, nos dois sentidos, com reagentes convertendo-se em produto e vice-versa.

O equilíbrio químico ocorre somente em reações reversí-veis sendoque são realizadas em recipientes fechados, em temperatura constante.

Consideremos a seguinte reação genérica:

A B C Dv

v+ →← +1

2

em que V1 é a velocidade da reação direta (formação) e V2 a velocidade da reação inversa.

O equilíbrio químico é atingido quando as duas velocida-des, a direta e a inversa, igualam-se, sob temperatura cons-tante, sendo considerado um equilíbrio dinâmico, isto é, rea-

gentes e produtos transformam-se um no outro durante todo o processo.

No início da reação, a velocidade direta (V1) tem o máxi-mo valor, pois as concentrações de A e B apresentam valores máximos, enquanto a velocidade da reação inversa (V2) é igual a zero, pois os produtos C e D ainda não foram formados. À medida que a reação ocorre, as quantidades de A e B dimi-nuem, e C e D aumentam, provocando uma diminuição de V1 e um aumento de V2, até que as duas velocidades se igualem. No instante em que V1 = V2, podemos dizer que o sistema al-cança o estado de equilíbrio.

Atingido tal estado, a reação química continua a ocorrer (nível microscópico) nos dois sentidos, com a mesma veloci-dade, e, portanto, as concentrações de reagentes e produtos ficam constantes, mas dificilmente iguais.

Ao considerarmos o sistema como um todo (nível ma-croscópico), aparentemente a reação “parou” de ocorrer, por-que as concentrações de reagentes e de produtos permane-cem inalteradas indefinidamente.

Veja a representação gráfica da obtenção do tetróxido de dinitrogênio (N2O4), por meio de dióxido de nitrogênio (NO2):

2 NO2(g) N2O4(g)

[ ]

Tempo

[ NO2]

[ N2O4]

teq.

(A)

[ NO2] = [ N2O4]

[ ]

Tempoteq.

(B)

[ NO2]

[ N2O4]

[ ]

Tempoteq.

(C)

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ObservaçãoNo gráfico (A), temos a [NO2] > [N2O4]; no gráfico (B), a

[NO2] = [N2O4] e, no gráfico (C), a [NO2] < [N2O4].

Os equilíbrios químicos podem ser classificados em ho-mogêneos e heterogêneos.

O equilíbrio homogêneo é aquele no qual todos os partici-pantes se encontram em uma única fase. Portanto, classifica-mos o sistema como sendo homogêneo.

ExemplosN H NHHBr H Br

g g g

aq aq aq

2 2 33 2( ) ( ) ( )

( ) ( )+

( )

++

–

O equilíbrio heterogêneo é aquele em que os participan-tes se encontram em mais de uma fase. Portanto, classifica-mos o sistema como sendo heterogêneo.

ExemploC(s) + O2(g) CO2(g)

01. UFRGS-RSO gráfico a seguir representa a evolução de um sis-

tema em que uma reação reversível ocorre até atingir o equilíbrio.

V

t1

t

Sobre o ponto t1, neste gráfico, pode-se afirmar que indica:

a. uma situação anterior ao equilíbrio, pois as veloci-dades das reações direta e inversa são iguais.

b. um instante no qual o sistema já alcançou o equilíbrio.c. uma situação na qual as concentrações de reagen-

tes e produtos são necessariamente iguais.d. uma situação anterior ao equilíbrio, pois a velocida-

de da reação direta está diminuindo e a velocidade da reação inversa está aumentando.

e. um instante no qual o produto das concentrações dos reagentes é igual ao produto das concentra-ções dos produtos.

ResoluçãoO estado de equilíbrio é atingido quando as velocida-

des se igualam e, no ponto t1, estamos em um instante an-terior a este estado.

Alternativa correta: D

APRENDER SEMPRE 22

02. Unicamp-SPA reação de íons de ferro (III) com íons tiocianato pode

ser representada pela equação:

Fe SCN FeSCN( )aq( )aq ( )N F( )N Faq( )aq ( )aq( )aq++3 2SC3 2SCN F3 2N FeSCN3 2eSCN+3 2+ +3 2+ N F3 2N F–N F3 2N FN FN F3 2

3 2N F3 2N FN F3 2N F

Nessa reação, a concentração dos íons varia segun-do o gráfico a seguir, sendo a curva I correspondente ao íon Fe( )aq( )aq

+3 .

Conc

entra

ção

(mol

/L)

15 ∙10–3

10 ∙10–3

5 ∙10–3

0 200 400 600 800 1 000

Tempo / milissegundos

I

II

III

A partir de que instante podemos afirmar que o siste-ma entrou em equilíbrio? Explique.

ResoluçãoA partir de 400 milissegundos, pois as concentrações

de reagentes e de produtos permanecem constantes.

2. Constante de equilíbrio em termos de concentração (Kc)

Lei da ação das massasO conceito que descreve o equilíbrio quími-

co em termos quantitativos foi proposto pelos noruegueses Cato Guldberg e Peter Waage em 1864. Eles observaram que a concentração em quantidade de matéria dos reagentes e produ-tos em uma reação química em equilíbrio sem-pre obedecia a certa relação, característica para cada tipo de reação e dependente apenas da temperatura, a qual eles denominaram de cons-tante de equilíbrio. Para resumir suas conclu-sões, eles propuseram a lei da ação das massas, cujo enunciado é o seguinte: “a velocidade de uma reação química é diretamente proporcio-nal às concentrações dos reagentes”. Observa-ram que o fator importante na determinação da velocidade ou taxa de uma reação química não é apenas a quantidade de reagente, mas sim a quantidade de reagente por unidade de volume.

Disponível em: <http://www.lce.esalq.usp.br/arquimedes/Atividade03.pdf>. Acesso em: 6 nov. 2015.

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Consideremos o equilíbrio representado pela equação genérica:

a A b B c C dDv

v+ →← +1

2

ObservaçãoEm um equilíbrio químico como A + B C + D, conven-

cionamos chamar A e B de reagentes e C e D de produtos. No entanto, trata-se de um equilíbrio dinâmico; nele, A reage com B ao mesmo tempo em que C reage com D. Portanto, dizer quais são os reagentes e quais são os produtos é apenas uma questão de referencial.

Aplicando-se a lei das velocidades de Guldberg-Waage para as duas reações (direta e inversa), temos:

– para a reação direta: V1 = k1 · [A]a · [B]b

– para a reação inversa: V2 = k2 · [C]c · [D]d

Como vimos anteriormente, quando o equilíbrio químico é atingido, V1 = V2. Sendo assim:

k A B k C D

kk

C D

A B

a b c d

c d

a b

1 2

1

2

⋅ [ ] ⋅ [ ] = ⋅ [ ] ⋅ [ ]= [ ] ⋅ [ ]

[ ] ⋅ [ ]

Como a relação de kk

1

2

é constante numa dada temperatu-

ra, denomina-se constante de equilíbrio em termos de con-centração molar (Kc), portanto:

KcC D

A B

c d

a b= [ ] ⋅ [ ][ ] ⋅ [ ]

A constante de equilíbrio Kc é, portanto, a razão das concentrações em quantidade de matérias dos produtos da reação, elevados aos seus respectivos coeficientes pelas concentrações em quantidade de matérias dos reagentes, elevados aos seus respectivos coeficientes.

Observaçõesa. A constante Kc varia somente com a variação da tem-

peratura. Esse valor pode aumentar ou diminuir com o aumento da temperatura.

b. Quanto maior for o valor de Kc, maior o rendimento da reação.

c. O valor numérico do Kc depende de como é escrita a equação química.

Exemplo Equação 1: 1 H2(g) + 1 C2(g) 2 HC(g)

KHC

H CC1

2

2

1

2

1= [ ][ ] ⋅ [ ]

Equação 2: 2 H2(g) + 2 C2(g) 4 HC(g)

KHC

H CK K

C

C C

2

1 2

4

2

2

2

2= [ ][ ] ⋅ [ ]

≠

d. Na expressão do Kc, entram apenas substâncias que podem ter suas concentrações alteradas; dessa for-ma, as substâncias que se encontram no estado físico sólido não entram na expressão, sendo consideradas como valor 1.

ExemplosI. CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)

KCI =[ CO2]

II. Zn Cu Zn Cu

KZnCu

s aq aq s

CII

( ) ( )+

( )+

( )+

+

+ +

= [ ][ ]

2 2

2

2

III. SO2(g) + Na2O(s) Na2SO3(s)

KSOCIII

= [ ]1

2

01. A uma determinada temperatura, a reação

2 HI(g) H2(g) + I2(g)

admite as seguintes concentrações de equilíbrio:[H2] = 1,0 · 10–3 mol/L[I2] = 2,5 · 10–2 mol/L[HI] = 2,2 · 10–2 mol/LQual é o valor da constante (Kc) dessa reação?

Resolução

2 2 2

2 22

3 2

HI H I2 2H I2 2

KcH I2 2H I2 2 Kc

g g2 2g g2 2( )g g( )g g( )2 2( )2 2H I( )H I2 2H I2 2( )2 2H I2 2g g( )g g2 2g g2 2( )2 2g g2 2( )g( )g

3 2− −3 2

H I+H I2 2H I2 2+2 2H I2 2

= [ ]2 2[ ]2 2H I[ ]H I2 2H I2 2[ ]2 2H I2 2H I⋅H I[ ]2 2[ ]2 2H I[ ]H I2 2H I2 2[ ]2 2H I2 2

[ ]HI[ ]HI⇒ =Kc⇒ =Kc

( )1 0( )1 0 10( )10 3 2( )3 2− −( )− −3 2− −3 2( )3 2− −3 2⋅( )⋅ ⋅ ⋅3 2⋅ ⋅3 2

g gg g

, ,( ), ,( )1 0( )1 0, ,1 0( )1 0 10( )10, ,10( )10 ( )2 5( )2 5 10( )103 2( )3 22 53 22 5( )2 53 22 5 103 210( )103 2103 2− −3 2( )3 2− −3 22 53 22 5− −2 53 22 5( )2 53 22 5− −2 53 22 5 103 210− −103 210( )103 210− −103 210⋅ ⋅( )⋅ ⋅2 5⋅ ⋅2 5( )2 5⋅ ⋅2 53 2⋅ ⋅3 2( )3 2⋅ ⋅3 22 53 22 5⋅ ⋅2 53 22 5( )2 53 22 5⋅ ⋅2 53 22 5, ,( ), ,2 5, ,2 5( )2 5, ,2 5(( )(3 2(3 2( )3 2(3 23 2− −3 2(3 2− −3 2( )3 2− −3 2(3 2− −3 2(( )(⋅ ⋅(⋅ ⋅( )⋅ ⋅(⋅ ⋅3 2⋅ ⋅3 2(3 2⋅ ⋅3 2( )3 2⋅ ⋅3 2(3 2⋅ ⋅3 2, ,(, ,( ), ,(, ,

( )⋅( )⋅= ⋅

( )−( )−

( )2 2( )( )10( )5 2= ⋅5 2= ⋅ 10

( )2( )2

2

( ),( )( )2 2( ),( )2 2( ),5 2,5 2Kc

02. Fuvest-SP O equilíbrio de dissociação do H2S gasoso é repre-

sentado pela equação:

2 H2S(g) 2 H2(g) + S2(g)

Em um recipiente de 2,0 dm3, estão em equilíbrio 1,0 mol de H2S, 0,20 mol de H2 e 0,80 mol de S2. Qual é o valor da constante de equilíbrio Kc?

Resolução

l L

H m L

S m L

H S2H S2H S

12

0 5

0 2H m0 2H m2

0 1H m0 1H m

0 8S m0 8S m2

S m0 4S m

2

[ ]H S[ ]H S2[ ]2H S2H S[ ]H S2H S = == =

[ ]H m[ ]H m2[ ]2H m2H m[ ]H m2H mH m= =H mH m= =H m

[ ]S m[ ]S m2[ ]2S m2S m[ ]S m2S mS m= =S mS m= =S m

, /mo, /mol L, /l L0 5, /0 5

H m,H m0 2,0 2H m0 2H m,H m0 2H m, /H m, /H mol, /ol0 1, /0 1H m0 1H m, /H m0 1H m

S m,S m0 8,0 8S m0 8S m,S m0 8S m, /S m, /S mol, /olS m0 4S m, /S m0 4S m

( )g( )g(( )( ( ) ( )

= [ ] [ ][ ] ⇒ =

( ) ⋅

( )=

2

( )0 1( ) 0 4

( )0 5( )1 6

2 2( )2 2( )

[ ]2[ ]2 [ ]2[ ][ ]2[ ]

2

2

H S( )H S( ) +H S+2 2H S2 2( )2 2( )H S( )2 2( ) +2 2+H S+2 2+

KcH S[ ]H S[ ] ⋅H S⋅ [ ]H S[ ][ ]2[ ]H S[ ]2[ ]2H S

2

[ ]H S[ ][ ]2[ ]H S[ ]2[ ] Kc⇒ =Kc⇒ =

g g( )g g( ) ( )g g( )2 2g g2 2( )2 2( )g g( )2 2( )

, ,( ), ,( )( )0 1( ), ,( )0 1( ) 0 4, ,0 4

( ),( )( )0 5( ),( )0 5( ),1 6,1 6 ⋅⋅ −10 2

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03. Numa dada temperatura, a constante Kc para a se-

guinte equação tem valor de 50. Determine o valor de [HI] no equilíbrio, sabendo que as concentrações molares de hidrogênio e de iodo, depois de estabelecido o equilíbrio, são, respectivamente, 0,01 e 0,08 mol/L.

H2(g) + I2(g) 2 HI(g)

ResoluçãoH I HI

KcH I

g g2 2H I2 2H Ig g2 2g g2

2 2H I2 2H I2

2

500 01 0 08

( )H I( )H Ig g( )g g2 2( )2 2H I2 2H I( )H I2 2H Ig g2 2g g( )g g2 2g g( )g g( )g g ( )g( )gH I+H IH I2 2H I+H I2 2H I

= [ ]HI[ ]HI

[ ]H I[ ]H I2 2[ ]2 2H I2 2H I[ ]H I2 2H IH I⋅H I[ ]H I[ ]H I2 2[ ]2 2H I2 2H I[ ]H I2 2H I⇒

= [ ]HI[ ]HI1 0⋅1 0

⇒

[ ]HI[ ]HI

, ,0 0, ,0 01 0, ,1 0=== 0 2, /0 2, /0 2, /mo, /l L, /l L, /

3. Constante de equilíbrio em termos de pressão (Kp)

Quando os componentes do equilíbrio químico são subs-tâncias gasosas, além do Kc, podemos expressar a constante de equilíbrio em termos de pressões parciais (Kp).

Assim, para a reação:

a A(g) + b B(g) c C(g) + d D(g),

a constante de equilíbrio pode ser:

KcC D

A B

c d

a b= [ ] ⋅ [ ][ ] ⋅ [ ]

→ constante de equilíbrio em termos

de concentração molar Kcou

KppC pD

pA pB

c d

a b=( ) ⋅ ( )( ) ⋅ ( )

→ constante de equilíbrio em ter-

mos de pressões parciais Kp, em que pA, pB, pC e pD são as pressões parciais dos gases A, B, C e D, respectivamente. No-ta-se que a pressão total do sistema (P) é a soma de todas as pressões parciais. Sendo assim:

P = pA + pB + pC + pD

ObservaçõesPara equilíbrio em sistema heterogêneo, o estado sólido

não participa das expressões Kp e Kc, o estado líquido parti-cipa apenas de Kc e o estado gasoso, das duas expressões.

Exemplosa. Na2CO3(s) Na2O(s) + CO2(g)

Kc = [CO2] Kc = pCO2

b. Fe H Fe H

KpFe H

HKp pH

s aq aq g( ) ( )+

( )+

( )+

+

+ +

= [ ] ⋅ [ ][ ]

=

2 22

22

2

2

c. Fe H Fe H

KpFe H

HKp pH

s aq aq g( ) ( )+

( )+

( )+

+

+ +

= [ ] ⋅ [ ][ ]

=

2 22

22

2

2

O Kp para esta equação não é definido, pois não en-contramos substâncias no estado gasoso.

A. Relação entre Kc e KpAs constantes de equilíbrio Kc e Kp podem ser relaciona-

das da seguinte forma:

a A + b B c C + d D

KcC D

A Be Kp

p C p Dp A p B

c d

a b

c d

a b= [ ] ⋅ [ ]

[ ] ⋅ [ ]= ⋅

⋅( ) ( )( ) ( )

Da equação de Clapeyron, temos:

P · V = n · R · T ∴ P = nV

R T⋅ ⋅

Como: nV = [ ], então P = [ ] · R · T

Assim:p[C] = [C] · R · T p[D] = [D] · R · Tp[A] = [A] · R · T p[B] = [B] · R · T

Substituindo essa igualdade na expressão de Kp:

KpC R T D R T

A R T B R T

KpC D

c d

a b

c d

=[ ]( ⋅ ⋅ ) ⋅ [ ] ⋅ ⋅ )([ ] ⋅ ⋅ ) ⋅ [ ] ⋅ ⋅ )((

=[ ] ⋅ [ ] ⋅ RR T R T

A B R T R T

c d

a b a b

⋅ ) ⋅ ⋅ )(([ ] ⋅ [ ] ⋅ ⋅ ) ⋅ ⋅ )((

Kp = Kc · (R · T)((c + d) – (a + b))

Portanto:

Kp = Kc · (R · T)∆n e Kc = kp · 1R T

n

⋅

∆

em que:Kp = valor numérico da constante de equilíbrio em termos

de pressões parciaisKc = valor numérico da constante de equilíbrio em termos

de concentrações em quantidade de matériasR = constante dos gases (0,082 L · atm · mol– · K–)T = temperatura absoluta(K)Δn = variação da quantidade de mols (quantidade de

mols de gases do produto – quantidade de mols de gases do reagente)

Exemplosa. N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)

Δn = 2 (NH3) – 4 (1 N2 + 3 H2) Δn = – 2 Então: Kp = Kc · (RT)–2

b. H2(g) + I2(g) 2 HI(g)

Δn = 2 ( HI) – 2 ( 1 H2 + 1 I2) Δn = 0

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0

Então: Kp = Kc · (RT)0

Kp = Kc Quando a quantidade de mols de gases do reagente

for igual à quantidade de mols de gases do produto, o valor de Kc é igual ao valor de Kp.

01. A uma determinada temperatura, a reação

2 CO2(g) O2(g) + 2 CO(g)

apresenta as seguintes pressões parciais de equilíbrio:pCO2 = 0,6 atm; PO2 = 0,4 atm; CO = 1,0 atmCalcule o valor de Kp para a reação.

Resolução

2 22 22 22 22 22

2

2

CO2 2CO2 2O C2 2O C2 22 2O C2 22 22 22 2O C2 22 22 2 O

Kp Kp

g g2 2g g2 2( )2 2( )2 22 2( )2 22 22 22 2( )2 22 22 2g g( )g g2 2g g2 2( )2 2g g2 2( )O C( )O C2 2O C2 2( )2 2O C2 2g g( )g g ( )g( )g2 2O C2 2+2 2O C2 2

=( )2( )2pO( )pO ⋅ ( )pC( )pCO( )O

( )2( )2pC( )pCO( )O⇒ =Kp⇒ =Kp

( )0 4( )0 4 ⋅ ( )1 0( )1 0

2 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 2g g2 22 2g g2 2

, ,( ), ,( )0 4( )0 4, ,0 4( )0 4 ( ), ,( )1 0( )1 0, ,1 0( )1 0

1 11

2

,1 1,1 1( )0 6( )0 600 60( )00 60,( ),0 6,0 6( )0 6,0 6

=Kp

02. Fuvest-SP A reação para a formação do NOC foi estudada a 25 °C.

2 NO(g) + C2(g) 2 NOC(g)

Nessa temperatura, e a partir de determinadas condi-ções iniciais, as pressões encontradas no equilíbrio foram:

pNOC = 1,2 atmpNO = 5,0 · 10–2 atmpC2 = 3,0 · 10–1 atma. Escreva a expressão para o Kp dessa reação.b. Calcule o valor do Kp para essa reação a 25 °C.

Resoluçãoa. 2 2

2

2

NO2 2NO2 2C N2 2C N2 2 OC

KpO p

2O p

2C

g g2g g2( )2 2( )2 2g g( )g g( )g g( )g g ( )g( )g2 2+2 2

= ( )pN( )pNOC( )OC

( )pN( )pNO p( )O pO p⋅O p

� �2� �2C N� �C N2 2C N2 2� �2 2C N2 22C N2� �2C N22 222 2C N2 222 2� �2 222 2C N2 222 2g g� �g g2g g2� �2g g2( )� �( )C N( )C N� �C N( )C N2 2C N2 2( )2 2C N2 2� �2 2C N2 2( )2 2C N2 2g g( )g g� �g g( )g g �( )�( )

�

b. Kp =( )

( ) ⋅ ⋅≅ ⋅

− −

( )1 2( )( )5 1( )⋅( )⋅5 1⋅( )⋅ 0 3( )0 3( ) ⋅ ⋅0 3⋅ ⋅− −0 3− −( )− −( )0 3( )− −( ) 10− −10− −

3 1≅ ⋅3 1≅ ⋅ 02

( )2( )( )0 3( )2( )0 3( )( )− −( )0 3( )− −( )2( )− −( )0 3( )− −( )20 3

20 3 1

3( ),( )( )1 2( ),( )1 2( )

APRENDER SEMPRE 24

4. Cálculo das quantidades no equilíbrio

Como vimos anteriormente, as constantes de equilíbrio, Kc e Kp, só podem ser determinadas em recipientes fechados e a uma dada temperatura. No tempo inicial de uma reação, não temos equilíbrio químico, pois a concentração dos reagentes é máxima, e a dos produtos, nula. Com o passar do tempo, as concentrações dos reagentes vão diminuindo e a dos produtos aumentando até ficarem constantes (equilíbrio químico). Mui-tos exercícios fornecem concentrações iniciais de reagentes e pedem para calcular o valor das constantes (Kc ou Kp) ou fornecem um dado valor de Kc ou Kp e pedem para calcular as concentrações de produtos e reagentes. Para realizar este tipo

de interpretação, teremos de determinar as concentrações no equilíbrio, como veremos no seguinte exemplo.

ExemploEm um recipiente fechado, a uma dada temperatura, é

adicionada inicialmente uma substância AB2 até uma concen-tração de 4 mol/L. Sabe-se que AB2 se decompõe em A e B, de acordo com a equação. Ao atingir o equilíbrio, nota-se a presen-ça de 2 mol/L de B. Determinar o valor do Kc para esta reação.

AB2(g) A(g) + 2 B(g)

ResoluçãoComo podemos notar, o exercício forneceu a concen-

tração inicial de AB2. Para determinar o valor de Kc, teremos de calcular as concentrações presentes no equilíbrio. Para calcular tais concentrações, é aconselhável fazer uma “ta-bela”, como a mostrada a seguir, identificando o início, o que foi formado, o que reagiu e quais as concentrações finais no equilíbrio.

[AB2] [A] [B]

Início 4 mol/L 0 0

Reagiu (reagentes)

Formou (produtos)

Eq. químico (final)

No exercício, ocorreu a formação de 2 mol/L de B; conse-quentemente, formou-se também 1 mol/L de A (proporção es-tequiométrica de 1 : 2, de acordo com a reação). Como a propor-ção estequiométrica de AB2 e B é de 1 : 2, o fato de ter formado2 mol/L de B indica que ocorreu um consumo de 1 mol/L de AB2 (reagiu). Colocando estes valores na tabela, teremos:

[AB2] [A] [B]

Início 4 mol/L 0 0

Reagiu (reagentes) 1 mol/L – –

Formou (produtos) – 1 mol/L 2 mol/L

Eq. químico (final)

Para determinar as concentrações dos reagentes no equilíbrio, é só subtrair do que tínhamos no início (4 mol/L) o que reagiu efetivamente (1 mol/L). Já para determinar as quantidades de produto, basta somar as concentrações for-madas com a inicial (nula). Sendo assim:

[AB2] [A] [B]

Início 4 mol/L 0 0

Reagiu (reagentes) 1 mol/L – –

Formou (produtos) – 1 mol/L 2 mol/L

Eq. químico (final) 3 mol/L 1 mol/L 2 mol/L

Em posse das concentrações em equilíbrio, temos:

KcA B

ABKc Kc= [ ] ⋅ [ ]

[ ]⇒ = [ ] ⋅ [ ]

[ ]⇒ =

2

2

2

2

2

1 2

30 44,

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01. Em um recipiente fechado, foram misturados, inicial-

mente, 0,80 mol/L de A com 0,80 mol/L de B. Esses dois compostos reagem lentamente, produzindo C e D, de acor-do com a reação:

A(g) + B(g) C(g) + D(g)

Quando o equilíbrio é atingido, a concentração de C é medida, encontrando-se o valor 0,60 mol/L. Qual é o valor da constante de equilíbrio Kc dessa reação?

Resolução

A + B C + D

Início 0,80 mol/L 0,80 mol/L 0 0

Reage 0,60 mol/L 0,60 mol/L – –

Forma – 0,60 mol/L 0,60 mol/L

EQ. 0,2 mol/L 0,2 mol/L 0,60 mol/L 0,60 mol/L

KC D

A BK KK Kc cA Bc cA Bc c c= [ ]C D[ ]C DC D⋅C D[ ]C D[ ]C D

[ ]A B[ ]A Bc c[ ]c cA Bc cA B[ ]A Bc cA BA B⋅A B[ ]A B[ ]A Bc c[ ]c cA Bc cA B[ ]A Bc cA B⇒ =K K⇒ =K Kc c⇒ =c cK Kc cK K⇒ =K Kc cK K

[ ]K K

[ ]K K

⋅ [ ]K K

[ ]K K[ ]K K[ ]K K

⋅⇒ =K K⇒ =K Kc⇒ =c

[ ]0 6[ ] [ ]0 6[ ][ ]0 2[ ] 0 5

9, ,

K K, ,

K K[ ], ,[ ]

K K[ ]

K K, ,

K K[ ]

K K[ ], ,[ ]

K K[ ]

K K, ,

K K[ ]

K K[ ]0 6[ ], ,[ ]0 6[ ] [ ]0 6[ ], ,[ ]0 6[ ]

, ,[ ], ,[ ][ ]0 2[ ], ,[ ]0 2[ ] 0 5, ,0 5

02. Fuvest-SP A 430 °C, temos o equilíbrio H2(g) + I2(g) 2 HI(g). Partiu-se

de um sistema em que 0,200 mol de H2 e 0,200 mol de I2 são misturados em um recipiente de 10,0 L. No equilíbrio, verifi-cou-se que a concentração de HI era 0,0310 mol/L. Pedem-se:

a. as concentrações de H2(g) e I2(g) presentes no equilíbrio;b. o valor de Kc para a reação.

Resolução

a. H m L

I m L

0 2H m0 2H m10

0 0H m0 0H m2

0 2I m0 2I m10

0 0I m0 0I m2

[ ]H m[ ]H m2[ ]2H m2H m[ ]H m2H mH m= =H mH m= =H m

[ ]I m[ ]I m2[ ]2I m2I m[ ]I m2I mI m= =I mI m= =I m

H m,H m0 2,0 2H m0 2H m,H m0 2H m, /H m, /H mol, /ol0 0, /0 0H m0 0H m, /H m0 0H mH m2H m, /H m2H m

I m,I m0 2,0 2I m0 2I m,I m0 2I m, /I m, /I mol, /ol0 0, /0 0I m0 0I m, /I m0 0I mI m2I m, /I m2I m

H2(g) + I2(g) 2 HI(g)

Início 0,02 0,02 0

Reage 0,0155 0,0155 –

Forma – – 0,031

Equilíbrio 0,0045 0,0045 0,031

[H2] = [I2] = 4,5 · 10–3 mol/L

b. KcH I

= [ ]HI[ ]HI

[ ]H I[ ]H IH I⋅H I[ ]H I[ ]H I=

( )( )

≅2

2 2H I2 2H I[ ]2 2[ ]H I[ ]H I2 2H I[ ]H I[ ]2 2[ ]H I[ ]H I2 2H I[ ]H I

2

2

( )0( )( )031( )( )0( )( )045( )

47 5( ),( )( ),( )

,

APRENDER SEMPRE 25

5. Quociente de equilíbrio (Qc)Em um recipiente fechado, a uma dada temperatura, es-

tão presentes certas quantidades de reagentes e produtos. Como verificar se a reação se encontra ou não em equilíbrio?

Será que a velocidade da reação direta é maior do que a inver-sa? Para tal interpretação, consideremos tal situação:

Dada a seguinte equação:N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)

KcNH

N Hnuma dada temperatura T= [ ]

[ ] ⋅ [ ]= ( )3

2

2 2

3 250

São fornecidas três misturas que contêm os participan-tes dessa reação:

Sistema I[N2] = 1,0 mol/L; [H2] = 2,0 mol/L; [NH3] = 4,0 mol/L

Sistema II[N2] = 1,0 mol/L; [H2] = 0,1 mol/L; [NH3] = 0,5 mol/L

Sistema III[N2] = 1,0 mol/L; [H2] = 0,2 mol/L; [NH3] = 4,0 mol/L

Qual dos sistemas está em equilíbrio?Para responder à pergunta, definiremos o quociente das

concentrações, Qc:

QcNH

N H= [ ]

[ ] ⋅ [ ]3

2

2 2

3

Ao determinar o Qc para cada situação, teremos:

Situação I

QcNH

N HQc

Qc Kc

= [ ][ ] ⋅ [ ]

⇒ = [ ][ ] ⋅ [ ]

= < ( )

3

2

2 2

3

2

3

4 0

1 0 2 02 0 250

,

, ,,

Como o valor de Qc < Kc, o sistema não atingiu ainda o equi-líbrio químico. Esse quociente tem de aumentar até atingir o va-lor do Kc (250), isto é, aumentar a concentração de NH3 (produ-to) e diminuir as concentrações de N2 e H2 (reagentes).

Sistema II

QcNH

N HQc

Qc Kc

= [ ][ ] ⋅ [ ]

⇒ = [ ][ ] ⋅ [ ]

= = ( )

3

2

2 2

3

2

3

0 5

1 0 0 1250 250

,

, ,

Como nesta situação o valor de Qc = Kc , o sistema se en-contra em equilíbrio químico.

Situação III

QcNH

N HQc

Qc Kc

= [ ][ ] ⋅ [ ]

⇒ = [ ][ ] ⋅ [ ]

= > ( )

3

2

2 2

3

2

3

4 0

1 0 0 22 000 250

,

, ,

Como o valor do quociente Qc é maior do que o valor de Kc, o sistema não está em equilíbrio. O valor de Qc tem de di-minuir, isto é, a concentração de NH3 tem de diminuir, e a de N2 e H2 aumentar.

ResumoSe Q < K, o equilíbrio favorece à direita.Se Q = K, o equilíbrio é atingido.Se Q > K, o equilíbrio favorece à esquerda.

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6. Princípio de Le Chatelier: concentração, pressão e temperatura

Como vimos anteriormente, toda reação química reversí-vel tende a um equilíbrio químico (dinâmico) quando as velo-cidades das reações direta e inversa se igualam:

Re Pragentes odutos

v v

V

v

1

2

1 2

→←=

Em consequência, as concentrações de cada substância presente no equilíbrio permanecem inalteradas. Qualquer fa-tor que altere esta condição (V1 = V2) desequilibra a reação, até se atingir uma nova situação de equilíbrio, na qual as con-centrações dos reagentes e dos produtos modificam-se em relação aos valores originais. Essa perturbação no equilíbrio químico é denominada deslocamento de equilíbrio.

Se, no novo equilíbrio, a concentração dos reagentes for maior do que a concentração original, dizemos que houve um favorecimento na formação dos reagentes, sentido para a esquerda, já que V2, durante um breve intervalo de tempo, foi maior que V1:

Re Pragentes odutos

V V

v

v

1

2

1 2

→←<

Consequentemente, se, no novo equilíbrio, a concentra-ção dos produtos for maior do que a concentração original, di-zemos que houve favorecimento na formação dos produtos, sentido para a direita, já que V1, durante um breve intervalo de tempo, foi maior que V2:

Re Pragentes odutos

V V

v

v

1

2

1 2

→←>

Em 1884, Le Chatelier enunciou o Princípio da modera-ção ou Princípio da fuga ante a força que trata dos desloca-mentos dos estados de equilíbrio e que ficou conhecido como Princípio de Le Chatelier.

“Quando uma força externa age sobre um sistema em equilíbrio, este se desloca, procurando anular a ação da for-ça aplicada.”

As forças capazes de deslocar o equilíbrio químico são:a. concentração dos reagentes e produtos;b. pressão sobre o sistema;c. temperatura.

A. Concentração dos reagentes e produtos no equilíbrio

Um aumento na concentração de qualquer substância (reagentes ou produtos) favorece o equilíbrio no sentido de consumir a substância adicionada. O aumento na concentra-ção provoca aumento na velocidade, fazendo com que a rea-ção ocorra em maior escala no sentido direto ou inverso.

Diminuindo a concentração de qualquer substância (rea-gentes ou produtos), o equilíbrio é favorecido no sentido de refa-zer a substância retirada. A diminuição na concentração provoca uma queda na velocidade da reação direta ou inversa, fazendo com que a reação ocorra em menor escala nesse sentido.

Exemplos1o) 2 22 2

1

2CO O COg g

v

v( ) ( )+ →←

O aumento na concentração de CO ou O2 provoca au-mento em V1, fazendo com que V1 > V2, portanto o equilíbrio favorece para a direita.

A diminuição na concentração de CO ou O2 provoca queda em V1, fazendo com que V1 < V2, portanto o equi-líbrio desloca-se para a esquerda.

O aumento na concentração de CO2 provoca um au-mento em V2, fazendo com que V1 < V2, portanto o equilíbrio desloca-se para a esquerda.

A diminuição na concentração de CO2 provoca queda em V2, fazendo com que V1 > V2, portanto o equilíbrio desloca-se para a direita.

2o) C(s) + CO2(g) 1 CO(g)

Para equilíbrio em sistema heterogêneo, a adição de sólido (C(s)) não altera o estado de equilíbrio, pois a concentração do sólido é constante e não depende da quantidade. Para esse exemplo, as únicas subs-tâncias que conseguem deslocar o equilíbrio são CO2(g) e CO(g).

Tudo o que foi discutido para a concentração também é válido para as pressões parciais em sistemas gasosos.

ExemploH2(g) + I2(g) 2 HI(g)

– Com o aumento na pressão parcial de H2 ou I2, o equilí-brio desloca-se para a direita.

– Com a diminuição da pressão parcial de H2 ou I2, o equilíbrio desloca-se para a esquerda.

ObservaçãoA variação da concentração de reagentes e produtos

desloca o equilíbrio, porém não varia o valor da constante de equilíbrio Kc e Kp. O único fator que altera o valor das constan-tes é a temperatura.

B. Pressão sobre o sistemaO aumento da pressão de um sistema gasoso em equi-

líbrio geralmente é provocado por diminuição do volume do recipiente, uma vez que a pressão e o volume são grandezas inversamente proporcionais.

Um aumento da pressão favorece o equilíbrio no sentido de menor volume gasoso, ou seja, no sentido da reação que possuirá menor quantidade em mol de gases. Consequente-mente, uma diminuição da pressão favorecerá o equilíbrio no sentido de maior volume gasoso.

ExemploI. 3 22 2

4

3

2

H N NHg g

V

g

V

( ) ( ) ( )+� ��� ���

���� ��

Na reação de produção da amônia (NH3), observamos que, no lado dos reagentes, encontramos 3 mols de H2(g) (3 volumes) reagindo com 1 mol de N2(g) (1 volu-me), dando um total de 4 volumes gasosos. Já no lado dos produtos, encontramos apenas a formação de 2 mols de amônia, perfazendo um total de 2 volumes gasosos. Sendo assim:

– Um aumento da pressão neste sistema favorecerá o equilíbrio químico no sentido dos produtos (menor volume gasoso).

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– Uma diminuição da pressão neste sistema favorecerá o equilíbrio químico no sentido dos reagentes (maior volume gasoso).

II. C CO COs g

V

g

V

( ) ( ) ( )+ 2

2

2� �� ��

����

Neste equilíbrio heterogêneo, a quantidade de gás no lado dos reagentes é de apenas 1 volume (1 mol de CO2(g)), já que o carbono se encontra no estado sólido (C(s)), e no produto é de 2 volumes (2 mols de CO(g)). O aumento da pressão, neste caso, favo-recerá o equilíbrio no lado dos reagentes (menor volume).

Existem equilíbrios que não são afetados pela pressão. Exemplo– Não é observada variação de volume:

2

2

2 2

2

HI H Ig

V

g g

V

( ) ( ) ( )+���

�� �� ��

Observe que há o mesmo número de mols de gases em ambos os lados (2 volumes) da equação química.

– Não encontramos reagentes nem produto no estado gasoso:

CH3COOH() + CH3CH2OH() CH3COOC2H5() + H2O()

Observaçõesa. A alteração da pressão de um sistema pode favorecer

o equilíbrio, porém não altera o valor de Kc nem de Kp.b. A adição de um gás inerte no meio reacional pode au-

mentar a pressão do recipiente, porém não favorece o

equilíbrio, pois as pressões parciais dos reagentes e produtos se mantêm.

C. TemperaturaLembre que uma reação química pode ser exotérmica,

liberando calor, ou endotérmica, absorvendo calor.Um aumento na temperatura favorece o equilíbrio no sen-

tido endotérmico. Uma diminuição na temperatura favorece o equilíbrio no sentido exotérmico.

ExemploN2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) ΔH = –26,2 kcalQuando for apresentada uma equação termoquímica, o

ΔH se refere à reação direta.Nesse exemplo, a reação direta é exotérmica (ΔH < 0), e

a reação inversa é endotérmica.– Um aumento na temperatura favorece o equilíbrio

para a esquerda (endotérmico).– Diminuindo a temperatura, o equilíbrio é favorecido

para a direita (exotérmico). A temperatura é o único fator que desloca o equilíbrio e

altera o valor da constante de equilíbrio. Por exemplo, um aumento na temperatura provoca aumento do valor da constante de equilíbrio para reações endotérmicas (ΔH > 0) e diminuição para exotérmicas (ΔH < 0).

ObservaçãoO catalisador não favorece o equilíbrio, porque aumenta a

velocidade das reações direta e inversa na mesma proporção. O catalisador apenas diminui o tempo necessário para que o estado de equilíbrio seja atingido.

01. A figura a seguir representa um diagrama de energia para

uma reação genérica:A(g) + B(g) C(g), a 25 °C e 1 atm

(E) Energia

E2 E1

A(g) + B(g)

C(g)

Sentido da reação

01. A reação apresentada é exotérmica.02. E1 representa a energia de ativação da reação catali-

sada.04. E2 – E1 representa, efetivamente, variação de ener-

gia da reação.08. Um aumento da temperatura no sistema em equilí-

brio provoca um aumento na concentração de C(g).16. Um aumento da pressão sobre o sistema provoca

uma diminuição nas concentrações de A(g) e B(g).

32. Adicionando-se maior quantidade de A(g) ao sistema, a concentração de C(g) diminui.

64. O aumento de temperatura provoca a diminuição da constante de equilíbrio da reação.

Dê a soma dos números dos itens corretos.

Resolução01. Correto. Como a energia dos produtos é menor do que a

dos reagentes, a reação é exotérmica (ΔH < 0).02. Correto. Como a E1 é a menor energia de ativação,

comparada com E2, corresponde à energia de ativa-ção da reação catalisada.

04. Incorreto. O valor da variação da energia da reação é dado por: ΔH = HP – HR.

08. Incorreto. Como se trata de uma reação exotérmica, um aumento de temperatura favorece a reação en-dotérmica (formação de A e B).

16. Correto. Um aumento da pressão favorecerá o equilí-brio no sentido de menor volume gasoso, para a di-reita, ocasionando uma diminuição na concentração dos reagentes.

32. Incorreto. Um aumento na concentração dos reagentes (A) favorecerá o equilíbrio para o lado dos produtos (C).

64. Correto. Em reações exotérmicas, o aumento da tem-peratura reacional provoca uma diminuição no Kc.

Resposta: 83 (01 + 02 + 16 + 64)

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02. A reação de combustão de monóxido de carbono a dióxido de carbono é um processo de equilíbrio químico homogêneo

gasoso.a. Escreva a equação química balanceada do equilíbrio químico.b. Para aumentar a produção de dióxido de carbono, a pressão do sistema deve ser aumentada. Justifique.

Resolução

a. CO O COg g( )g g( )g g( )g g( )g g+ 12g g2g g2O C2O Cg g2g g2g g2g gO CO Cg gg g

b. CO O COg g

V V

( )g g( )g g( )O C( )O Cg g( )g g ( )g( )g+ 12g g2g g2O C2O Cg g2g g

1 5

2

1,1 5,1 5� �� ��� �� �� �� �� �� ��� �� �� ��� �� ���� �� �� �� ���� �� �� �

�O C�O C�

Um aumento de pressão desloca o equilíbrio no sentido do menor volume gasoso (formação de CO2).

03. Em um frasco fechado, a única reação que ocorre é:

SO O SOg g2 2O S2 2O Sg g2 2g g 312g g2g g2 222 2g g2 2g g2g g2 2g g( )g g( )g g2 2( )2 2g g2 2g g( )g g2 2g g( )O S( )O Sg g( )g g ( )g( )g+2 2+2 2 O SO S

Sugira quatro meios pelos quais a concentração de SO3(g) pode ser aumentada.

Resolução

SO O SOg gEndo

Exo2 2O S2 2O Sg g2 2g g2 2 312g g2g g2 222 2g g2 2g g2g g2 2g g( )g g( )g g2 2( )2 2g g2 2g g( )g g2 2g g( )O S( )O Sg g( )g g ( )g( )g+2 2+2 2

� ⇀O S� ⇀O SEndo� ⇀EndoO SEndoO S� ⇀O SEndoO SO S� ⇀O S��O S� ⇀O S↽ �O S↽ �O SEx↽ �Ex

O SEx

O S↽ �O SEx

O So↽ �oO S↽ �O S��O S↽ �O S

Para deslocar este equilíbrio para a direita (produção de SO3), podemos:– aumentar a concentração de SO2;– aumentar a concentração de O2;– aumentar a temperatura;– aumentar a pressão total do sistema.

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7. Organizador gráfico

A. Equilíbrio químico

Kc =Representados matematicamentepela constante de equilíbrio

Constante devalor alto

Constante de valor baixo

Reação"produto-favorecida"

Reação"reagente-favorecida"

CaracterísticasApenas

textoTema Tópico Subtópico destaqueSubtópico

H

H

H

H

NN

H H

HH

NH

H

HN

H

Equilíbrio químicodinâmico

As reaçõesquímicas reversíveis

formam

Representadosgeralmente por

aA + bB cC +dD

Alteração depressão

Constante deequilíbrio inalterada

Alteração na concentraçãodas substâncias envolvidas

Alteração detemperatura

que podem serperturbados por

Constante é alterada

[C]c∙[D]d

[A]a∙[B]b

OXFORD DESIGNERS & ILLUSTRATORS LTD. PEARSON EDUCATION LTD

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02. UFMGNa fase gasosa, ocorre a reação descrita pela equação:

A + B C + DO gráfico representa a variação das concentrações das

espécies em função do tempo.

3

Tempo

Concentração(mol/L)

(A) ou (B)

(C) ou (D)

2

1

0t1 t2 t3

Considerando essas informações, todas as alternativas estão corretas, exceto:

a. A velocidade da reação direta em t1 é menor que em t2.b. As concentrações das espécies em t3 são as mesmas

em t2.c. O equilíbrio químico é atingido em um sistema fechado.d. O sistema atinge o equilíbrio em t2.e. Em t2, a velocidade da reação direta é igual à velocida-

de da reação inversa.

Módulo 85Introdução ao equilíbrio químico

Exercícios de Aplicação

01. Fatec-SPPara que uma transformação química esteja em estado de

equilíbrio dinâmico, é necessário, entre outros fatores, que:a. os reagentes e os produtos sejam incolores. b. os reagentes e os produtos estejam em estados físi-

cos diferentes. c. haja liberação de calor do sistema para o ambiente. d. haja coexistência de reagentes e produtos no sistema. e. as concentrações dos produtos aumentem com o tempo.

ResoluçãoNum equilíbrio dinâmico, as concentrações dos reagen-

tes e dos produtos são constantes, pois a velocidade da rea-ção direta é igual à velocidade da reação inversa.

Alternativa correta: D

ResoluçãoÀ medida que a reação ocorre, diminui a velocidade da

reação direta e aumenta a velocidade da reação inversa.A velocidade da reação direta em t1 é maior que em t2.Alternativa correta: A

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03. UFES Considere a reação hipotética A + 2 B → C. O gráfico a

seguir representa a variação da concentração de reagentes e produtos em função do tempo à temperatura constante.

t1 t2

C

ABCo

ncen

traçã

o

3

2

1

0 1 2 3 4 5 6 7 8Tempo (t)

Com base no gráfico, pode-se afirmar:a. quando t1 < t < t2, a reação atinge o equilíbrio.b. quando t > t2, a reação atinge o equilíbrio.c. a velocidade inicial de consumo de A é maior que a ve-

locidade inicial de consumo de B.d. a velocidade de formação de C é máxima quando t > t2.

e. quando t está próximo de zero, a relação C

AB

[ ][ ] ⋅ [ ]2

é maior que 1.

Exercícios Extras

04. Fuvest-SP Em condições industrialmente apropriadas para se obter

amônia, juntaram-se quantidades estequiométricas dos ga-ses N2 e H2.

N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)

Depois de alcançado o equilíbrio químico, uma amostra da fase gasosa poderia ser representada corretamente por:

Legenda: ; H = N =

a.

b.

c.

d.

e.

05. UEMG O gráfico mostra a variação das velocidades das reações

direta e inversa em função do tempo para o processo repre-sentado pela equação:

2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g)

a b c Tempo

V

Sobre esse processo, todas as afirmativas são corretas, exceto:

a. A velocidade da reação direta é maior que a da inversa no tempo “a”.

b. No tempo “c”, o sistema é constituído apenas por SO3.c. As duas velocidades são iguais no tempo “c”. d. O equilíbrio é atingido no tempo “b”.

ResoluçãoAs concentrações de reagentes e produtos ficam cons-

tantes e diferentes de zero.Alternativa correta: AHabilidadeReconhecer as características do estado de equilíbrio.

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Exercícios Propostos

Da teoria, leia o tópico 1.

Exercícios de tarefa reforço aprofundamento

06. UFC-CE (adaptado)Um estudante introduziu 0,4 mol de NH3 gasoso em

um recipiente fechado de 1,0 L, a 25 °C, e observou as va-riações de concentração das espécies que participam do equilíbrio químico:

2 NH3(g) 3 H2(g) + N2(g),ilustradas no gráfico a seguir.

Conc

entra

ção

(mol

/L)

0,4

0,1

10 13 16 27 38 Tempo (s)

[H2]

[N2]

[NH3]

Com relação a este experimento, determine:a. o tempo em que o sistema atingiu o equilíbrio;b. a velocidade média de consumo de NH3 no intervalo

de 0 a 16 s em mol · L– · s–.

07. UFACUma reação atinge o equilíbrio químico: I. quando não há mais reagentes, somente produtos.II. quando as concentrações dos reagentes são iguais às

concentrações dos produtos.III. quando a velocidade da reação direta é igual à veloci-

dade da reação inversa.

IV. quando as concentrações de reagentes e produtos tornam-se constantes.

V. quando não existe mais reação química. As afirmações corretas são:a. I e II, apenas.b. II e III, apenas. c. III e IV, apenas. d. IV e V, apenas.

08. VunespA reação de combustão de monóxido de carbono a dióxi-

do de carbono é um processo de equilíbrio químico homogê-neo, gasoso, em um sistema fechado.

a. Escreva a equação química balanceada do equilíbrio químico.

b. Represente em um gráfico qualitativo as concentra-ções molares do monóxido de carbono e do dióxido de carbono em função do tempo, até o equilíbrio equimo-lar dos dois óxidos.

09. Com relação ao equilíbrio químico, afirma-se: I. O equilíbrio químico só pode ser atingido em sistema

fechado (em que não há troca de matéria com o meio ambiente).

II. Num equilíbrio químico, as propriedades macroscó-picas do sistema (concentração, densidade, massa e cor) permanecem constantes.

III. Num equilíbrio químico, as propriedades microscópi-cas do sistema (colisões entre as moléculas, forma-ção de complexos ativados e transformações de umas substâncias em outras) permanecem em evolução, pois o equilíbrio é dinâmico.

Seu espaço

Sobre o móduloDiferenciar reações reversíveis e irreversíveis.Enfatizar que as reações reversíveis caminham para o favorecimento de equilíbrio.Esclarecer que os equilíbrios químicos são dinâmicos.Fazer a distinção entre estar em equilíbrio dinâmico e terminar a reação.Interpretar os equilíbrios químicos homogêneos e heterogêneos.

EstanteEquilíbrio químico e a síntese de Haber-Bosch

Acesse: <http://www.uepg.br/pet/Material%20Didatico/2014/Equil%C3%ADbrio%20Qu%C3%ADmico.pdf>.

CinematecaO vídeo versa sobre o equilíbrio químico dinâmico.

Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=X4hM_yTRVp4>.

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É correto o que se afirma em:a. I e II somente.b. I e III somente.c. II e III somente.d. I somente.e. I, II e III.

10. Cesgranrio-RJ (adaptado)Observe o gráfico relativo ao estabelecimento do equilí-

brio da reação a seguir, a uma temperatura T (°C).

Conc

entra

ção

(mol

/L)

02 4 6 8 10 Tempo (s)

B2C(g)

B(g)

A(g)

AC(g)

2

4

6

8

10

Com relação a este sistema em equilíbrio, responda ao que se pede.

a. Qual é o tempo em que o sistema atingiu o equilíbrio químico?

b. Qual á variação da concentração de AC do início até o equilíbrio químico?

11. Cesgranrio-RJ (adaptado)Julgue os itens a seguir, colocando V se for verdadeiro ou

F se for falso com relação a um dado sistema em equilíbrio químico, em temperatura constante:

( ) Coexistem reagentes e produtos.( ) Há sempre uma única fase envolvida, ou seja, é sem-

pre homogêneo.( ) Ocorrem reações químicas opostas, simultâneas, e

com mesma rapidez.( ) Há troca de matéria e energia com o ambiente.

12. Fatec-SPNas condições ambientes, é exemplo de sistema em es-

tado de equilíbrio uma:a. xícara de café bem quente. b. garrafa de água mineral gasosa fechada. c. chama uniforme do bico de Bunsen.d. porção de água fervendo em temperatura constante.e. tigela contendo feijão cozido.

13. EnemA figura representa dois recipientes de mesmo volume,

interconectados, contendo quantidades iguais de I2(g) e H2(g), à mesma temperatura.

Inicialmente, uma barreira separa esses recipientes, im-pedindo a reação entre os dois gases.

Retirada essa barreira, os dois gases reagem entre si, até que o sistema atinja um estado de equilíbrio, como descrito na equação:

H2(g) + I2(g) 2 HI(g)

Considerando o conceito de equilíbrio químico e as pro-priedades de moléculas gasosas, assinale a alternativa que contém a representação mais adequada do estado de equilí-brio nessa reação.

a.

b.

c.

d.

e.

14. UFPROs gases hidrazina (N2H4) e dióxido de nitrogênio rea-

gem produzindo vapor-d’água e gás dinitrogênio (nitrogê-nio molecular). O processo da reação de um mol de hidra-zina e um mol de dióxido de nitrogênio em um recipiente fechado, à temperatura ambiente, pode ser representado pelo gráfico a seguir.

Concentração(mol/L)

0,4

0,3

0,2

0,1

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 Tempo dereação

Produto y

Produto x

Reagentes

a. Escreva a equação química balanceada para a reação entre a hidrazina e o dióxido de nitrogênio.

b. Qual das curvas do gráfico representa as variações da concentração de vapor-d’água no tempo? Jus-tifique.

c. Qual a coordenada de tempo em que o sistema gasoso atinge o estado de equilíbrio? Justifique.

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15. Fuvest-SP A reação de persulfato com iodeto

S O I SO Iaq aq aq2 82

42

22 2( )− −

( )−

( )+ +

pode ser acompanhada pelo aparecimento da cor do iodo. Se, no início da reação, persulfato e iodeto estiverem em proporção estequiométrica (1 : 2), as concentrações de persulfato e de iodeto, em função do tempo de reação, serão representadas pelo gráfico:

a. 10

5

Conc

entra

ção

00 1 2 3 4 T

b. 10

5

Conc

entra

ção

00 1 2 3 4 T

c. 10

5

Conc

entra

ção

00 1 2 3 4 T

d. 10

5

Conc

entra

ção

00 1 2 3 4 T

e. 10

5

Conc

entra

ção

00 1 2 3 4 T

Legenda

Na alternativa (C), as duas linhas coincidem.

concentração de I–

concentração de S2O82–

16. Os gases dióxido de nitrogênio e tetróxido de dinitrogênio

estabelecem um equilíbrio representado pela equação:2 NO2(g) N2O4(g)

O dióxido de nitrogênio é castanho, enquanto o tetróxido de dinitrogênio é incolor. Certa quantidade de NO2 foi coloca-da num frasco a uma temperatura constante. Que evidência visual uma pessoa poderia utilizar para reconhecer que o sis-tema entrou em equilíbrio químico?

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Módulo 86Constante de equilíbrio em termos de concentração (Kc)

Exercícios de Aplicação

01. FEI-SPCalcule a constante de equilíbrio, em termos de concen-

tração (Kc), para a reação representada pela equação quími-ca 2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g), sabendo que, nas condições de temperatura e pressão em que se encontra o sistema, exis-tem as seguintes concentrações dos compostos presentes no equilíbrio: SO3 = 0,3 mol/L; O2 = 1,5 mol/L; SO2 = 1,0 mol/L.

03. Observe o gráfico relativo ao estabelecimento do equilíbrio

da reação a seguir, a uma temperatura T (°C),

A(g) + B2C(g) AC(g) + 2 B(g)

Conc

entra

ção

(mol

/L)

Tempo

B2C(g)

A(g)

B(g)

AC(g)

10

8

6

4

2

0

A constante de equilíbrio (Kc) para a reação acima a T (°C) é:a. 0,4b. 1,6c. 2 d. 10 e. 40

02. Fuvest-SP A altas temperaturas, N2 reage com O2 produzindo NO, um

poluente atmosférico: N2(g) + O2(g) 2 NO(g)

À temperatura de 2 000 K, a constante do equilíbrio aci-ma é igual a 4,0 · 10–4. Nessa temperatura, se as concentra-ções de equilíbrio de N2 e O2 forem, respectivamente,

4,0 · 10–3 e 1,0 · 10–3 mol/L, qual será a de NO?a. 1,6 · 10–9 mol/Lb. 4,0 · 10–9 mol/Lc. 1,0 · 10–5 mol/Ld. 4,0 · 10–5 mol/Le. 1,6 · 10–4 mol/L

Resolução

KcSO

SO O

Kc

Kc mol L

= [ ][ ] ⋅ [ ]

= [ ][ ] ⋅ [ ]

= ( )−

3

2

2

2

22

2

1

0 3

1 0 1 5

0 06

,

, ,

, /

Resolução

KNO

N O

NO

NO

C = [ ][ ] ⋅ [ ] ∴ ⋅ = [ ]

⋅ ⋅ ⋅

[ ] = ± ⋅

−− −

2

2 2

4

2

3 34 0 10

4 0 10 1 0 10

16

,, ,

110 4 1010 5− −= ⋅ mol L/

Alternativa correta: D

Resolução

KAC B

A B C

K

K

c

c

c

= [ ][ ][ ][ ]

=⋅ ( )

⋅ =

=

2

22

1 42 5

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1 6,

Alternativa correta: BHabilidadeCalcular a constante de equilíbrio e definir o grau de

extensão do equilíbrio químico de reações químicas ho-mogêneas e heterogêneas.

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Exercícios Extras

04. UECESão colocados 8,0 mols de amônia num recipiente fecha-

do de 5,0 litros de capacidade. Acima de 450 °C, estabelece--se, após algum tempo, o equilíbrio

2 NH3(g) 3 H2(g) + N2(g)

Sabendo que a variação da quantidade em mols dos par-ticipantes está registrada no gráfico, podemos afirmar que, nessas condições, a constante de equilíbrio, Kc, é igual a:

Quan

tidad

e em

mol

Tempo

H2

N2

NH3

10

8

6

4

2

0

05. UFESA constante de equilíbrio Kc é igual a 10,50 para a seguin-

te reação, a 227 °C:CO(g) + 2 H2(g) CH3OH(g)

O valor de Kc para a reação a seguir, na mesma tempera-tura, é:

2 CO(g) + 4 H2(g) 2 CH3OH(g)

a. 3,25b. 5,25 c. 10,50d. 21,00 e. 110,25

Seu espaço

a. 27,0b. 5,4

c. 1,08d. 2,16

Sobre o móduloAplicar a expressão da constante de equilíbrio em termos de concentração.Interpretar o valor de Kc em relação ao predomínio de produtos ou de reagentes no sistema de equilíbrio.Interpretar o valor de Kc e a extensão da reação.Explicar que a expressão de Kc permite que a constante possa ou não ter unidade.Fixar que a constante de equilíbrio de uma dada reação é função apenas da temperatura, e não de outras possíveis interfe-

rências no sistema reagente (como adicionar ou retirar substâncias).Enfatizar que os sólidos não têm concentração porque não estão dispersos no sistema.Destacar que, na expressão Kc, não devem ser representados os componentes sólidos e não deve ser representada a H2O()

para reações em meio aquoso.

Na webComo quantificar se um ácido é forte ou fraco.

Acesse: <http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/recursos/10175/constante_equilibrio.swf>.

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0Exercícios Propostos

Da teoria, leia o tópico 2.

Exercícios de tarefa reforço aprofundamento

06. No equilíbrio 2 HI(g) H2(g) + I2(g), encontraremos as se-

guintes concentrações molares: 10 mol/L de H2, e 0,001 mol/L de I2. Qual é a concentração molar do HI, sabendo-se que, nas condições de experiência, Kc vale 10–3?

07. Funrei-MG (adaptado)Dada a seguinte reação química:

2 NO(g) + 1 Br2(g) 2 NOBr(g),dê a representação correta de Kc.

08. Fuvest-SP A uma determinada temperatura, as substâncias HI, H2

e I2 estão no estado gasoso. A essa temperatura, o equilíbrio entre as três substâncias foi estudado, em recipientes fecha-dos, partindo-se de uma mistura equimolar de H2 e I2 (experi-mento A) ou somente de HI (experimento B).

Tempot1

H2 + I2

HI

Conc

entra

ção

H2 + I2 2 HI Constante de equilíbrio = K1

Tempot1

H2 + I2

HI

Conc

entra

ção

2 HI H2 + I2 Constante de equilíbrio = K2

Pela análise dos dois gráficos, pode-se concluir que: a. no experimento A, ocorre diminuição da pressão total no

interior do recipiente, até que o equilíbrio seja atingido.b. no experimento B, as concentrações das substâncias

(HI, H2 e I2) são iguais no instante t1.c. no experimento A, a velocidade de formação de HI au-

menta com o tempo.

d. no experimento B, a quantidade de matéria (em mols) de HI aumenta até que o equilíbrio seja atingido.

e. no experimento A, o valor da constante de equilíbrio (K1) é maior do que 1.

09. UespiUm exemplo do impacto humano sobre o meio ambien-

te é o efeito da chuva ácida sobre a biodiversidade dos seres vivos. Os principais poluentes são ácidos fortes que provêm das atividades humanas. O nitrogênio e o oxigênio da atmos-fera podem reagir para formar NO, mas a reação, mostrada a seguir, endotérmica, é espontânea somente a altas tempera-turas, como nos motores de combustão interna dos automó-veis e centrais elétricas:

N2(g) + O2(g) 2 NO(g)

Sabendo que as concentrações de N2 e O2 no equilí-brio acima, a 800 °C, são iguais a 0,10 mol · L−1 para am-bos, calcule a concentração molar de NO no equilíbrio se K = 4,0 · 10−20 a 800 °C.

a. 6,0 · 10−7

b. 5,0 · 10−8

c. 4,0 · 10−9

d. 3,0 · 10−10

e. 2,0 · 10−11

10. Determine a expressão de equilíbrio, Kc, para as equa-

ções a seguir:a. N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)

b. S(s) + O2(g) SO2(g)

c. Zn(s) + 2 HC(aq) ZnC2(aq) + H2(g)

11. Dada a reação: X2(g) + 3 Y2(g) 2 XY3(g), verificou-se, no

equilíbrio, a 1 000 °C, que as concentrações em mol/litro são:[X2] = 0,20, [Y2] = 0,20, [XY3] = 0,60

Determine o valor da constante de equilíbrio da reação química nesta temperatura.

12. UFRGS-RSA constante de equilíbrio da reação

CO(g) + 2 H2(g) CH3OH(g)

tem o valor de 14,5 a 500 K. As concentrações de meta-nol (CH3OH) e de monóxido de carbono foram medidas nes-ta temperatura em condições de equilíbrio, encontrando-se, respectivamente, 0,145 mol · L–1 e 1 mol · L–1.

Com base nesses dados, é correto afirmar que a concen-tração de hidrogênio, em mol · L–1, deverá ser:

a. 0,01b. 0,1c. 1d. 1,45e. 14,5

13. UEG-GOA presença de tampão é fundamental para manter a esta-

bilidade de ecossistemas menores, como lagos, por exemplo. Íons fosfato, originários da decomposição da matéria orgâni-

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ca, formam um tampão, sendo um dos equilíbrios expressos pela seguinte equação:

H PO HPO Haq aq aq2 4 42

( ) ( ) ( )− − ++

Se no equilíbrio foram medidas as concentrações molares [ ]H PO L2 4

12− −= ⋅ mol , [ ]HPO L42 11− −= ⋅ mol e

[ ] ,H L+ −= ⋅0 2 1 mol , o valor da constante de equilíbrio é:a. 2b. 0,2c. 0,1d. 0,01

14. Fatec-SP (adaptado)O gráfico mostra a variação das concentrações de NH3, H2

e N2, durante a reação de decomposição de 8 mols de amônia, num balão de 2 L a uma temperatura de 480 °C, em função do tempo. A equação da reação é:

2 NH3(g) N2(g) + 3 H2(g)

Tempo0

2

4

6

8

10

H2

NH3

N2

Núm

ero

de m

ols

Com a análise dos dados mencionados, calcule o valor numérico da constante de equilíbrio, Kc, dessa reação.

15. ITA-SPConsidere as seguintes reações químicas e respectivas

constantes de equilíbrio:N2(g) + O2(g) 2 NO(g) K1

2 NO(g) + O2(g) 2 NO2(g) K2

NO2(g) 1/2 N2(g) + O2(g) K3

Então, K3 é igual a:

a. 1

1 2K K( )

b. 1

2 1 2K K( )

c. 1

4 1 2K K( )

d. 11 2

12

K K

e. 11 2

2

K K

16. UFRGS-RS A seguir, estão mostradas duas reações em fase gasosa,

com suas respectivas constantes de equilíbrio.CO(g) + H2O(g) → CO2(g) + H2(g) K = 0,23 CH4(g) + H2O(g) → CO(g) + 3 H2(g) K = 0,20Pode-se concluir que, nessas mesmas condições, a cons-

tante de equilíbrio para a reação CH4(g) + 2 H2O(g) → CO2(g) + 4 H2(g) é de:

a. 0,030b. 0,046c. 0,230

d. 0,430e. 1,150

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Módulo 87Constante de equilíbrio em termos de pressão (Kp)

Exercícios de Aplicação

01. Escreva a expressão de Kp para as equações a seguir:a. 2 NH3(g) N2(g) + 3 H2(g)

b. Ca(HCO3)2(s) CaCO3(s) + H2O(g) + CO2(g)

c. Fe(s) + 2 HC(aq) FeC2(aq) + H2(g)

02. Considere o equilíbrio químico:

Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g) 2 NaHCO3(s)

Sabendo-se que as pressões parciais de CO2 e H2O no equilíbrio são, respectivamente, 0,4 atm e 0,5 atm, determine o valor para a constante de equilíbrio Kp dessa reação.

03. UEL-PR Para o equilíbrio

2 NbC4(g) NbC3(g) + NbC5(g),foram obtidas, a 1,0 · 103 kelvins, as pressões parciais: NbC4 = 1,0 · 10–2 atmNbC3 = 5,0 · 10–3 atmNbC5 = 1,0 · 10–4 atmCom esses dados, calcula-se o valor da constante, Kp, do

equilíbrio acima. Seu valor numérico é:a. 1,0 · 10–3

b. 1,0 · 10–5

c. 5,0 · 10–3

d. 5,0 · 10–5

e. 5,0 · 10–7

Resolução

a. Kpp N p H

p NH=

( ) ⋅ ( )( )

2 2

3

3

2

b. Kp = p(H2O) · p(CO2)c. Kp = p(H2)

Resolução

kpp

p

kppCO pH O

K

kp

produtos

reagentes

p

=

= ⋅

= ( ) ⋅ ( )=

1

10 4 0 5

5

2 2

, ,

Alternativa correta: B

Resolução

KppNbC pNbC

pNbC

Kp

= ⋅

= ⋅ ⋅ ⋅⋅

− −

−

( ) ( )( )

( ) ( )( )

3 5

42

3 4

2 2

5 10 1 101 10

KKp = ⋅ −5 0 10 3,

Alternativa correta: CHabilidadeCalcular a constante de equilíbrio e definir o grau de

extensão do equilíbrio químico de reações químicas ho-mogêneas e heterogêneas.

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Exercícios Extras

04. Cesesp-PE Para a reação

3 H2(g) + N2(g) 2 NH3(g),

as pressões parciais de H2 e N2 no equilíbrio são, respectiva-mente, 0,400 e 0,800 atm. A pressão total do sistema é 2,80 atm. Qual é o valor de Kp quando as pressões são dadas em atmosferas?

a. 1,00 b. 3,13 c. 5,00d. 50,0e. 153,0

05. Dentre as equações de equilíbrio representadas a seguir,

qual delas tem o mesmo valor de Kc e Kp numa mesma tem-peratura?

a. N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)

b. 2 H2(g) + O2(g) 2 H2O(g)

c. H2(g) + C2(g) 2 HC(g)

d. C(s) + 12

O2(g) CO(g)

e. 2 NO2(g) N2O4(g)

Seu espaço

Exercícios Propostos

Da teoria, leia os tópicos 3 e 3.A.

Exercícios de tarefa reforço aprofundamento

06. Escreva as expressões de Kp para os seguintes equilíbrios:a. Fe2O3(s) + CO(g) 2 FeO(s) + CO2(g)

b. 4 CuO(s) 2 Cu2O(s) + O2(g)

c. 4 Fe(s) + 3 O2(g) 2 Fe2O3(s)

d. H2(g) + Br2(g) 2 HBr(g)

07. Para a reação:

2 CO(g) + O2(g) 2 CO2(g),as pressões parciais de CO(g) e O2(g) no equilíbrio são, respec-tivamente, 0,2 e 0,4 atmosfera. A pressão total do sistema é 1,4 atmosfera. O valor de Kp para a reação é:

09. Os óxidos de nitrogênio desempenham papel-chave na

formação de smog fotoquímico.A queima de combustíveis a alta temperatura é a princi-

pal fonte de óxidos de nitrogênio. Quantidades detectáveis de óxido nítrico são produzidas pela reação em equilíbrio:

N2(g) + O2(g) 2 NO(g)

Supondo o sistema em equilíbrio e que em uma determi-nada temperatura as pressões parciais dos gases em equilí-brio são iguais a:

pNO = 0,1 atm; pN2 = 0,2 atm; pO2 = 0,01 atm, indique o valor correto da constante de equilíbrio (Kp).

a. 0,2 b. 4c. 5 d. 40 e. 50

10. Escreva a expressão da constante de equilíbrio Kp para

cada uma das seguintes reações:a. CO(g) + 2 H2(g) CH3OH(g)

b. C(s) + 2 H2O(g) CO2(g) + H2(g)

c. 2 NO2(g) + 4 H2(g) N2(g) + 4 H2O(g)

d. 2 H2S(g) + 3 O2(g) 2 H2O(g) + 2 SO2(g)

11. Sabendo-se que no equilíbrio: H2(g) + I2(g) 2 HI(g) a pres-

são parcial do hidrogênio é 0,16 atm, a do iodo é 0,08 atm e a do ácido iodídrico é 2,56 atm, calcule o valor do Kp nestas condições.

a. 56,2b. 40,0c. 35,6

d. 28,4e. 25,60

08. Cesgranrio-RJ Assinale, entre as opções a seguir, a razão

KpKc

relativa à reação:

2 NaHCO3(s) Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)

a. 1b. 2c. RTd. (RT)2

e. (RT)3

Sobre o móduloAplicar a expressão da constante de equilíbrio em termos de pressões parciais dos gases.Esclarecer que, na expressão de Kp, só devem ser representados os componentes gasosos.Explicar que Kp só varia com a temperatura.

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12. Fuvest-SP (adaptado)A altas temperaturas, N2 reage com O2 produzindo NO, um

poluente atmosférico:N2(g) + O2(g) 2 NO(g)

Numa dada temperatura, a constante Kp é igual a 4,0 · 10–4. Nesta temperatura, se as pressões parciais de equilíbrio de N2 e O2 forem, respectivamente, 4,0 · 10–3 e 1,0 · 10–3 atm, qual a pressão parcial de NO em atm?

a. 1,6 · 10–9

b. 4,0 · 10–9

c. 1,0 · 10–5

d. 4,0 · 10–5

e. 1,6 · 10–4

13. UEL-PRPara a reação representada por

3 Fe(s) + 4 H2O(g) Fe3O4(s) + 4 H2(g),a constante de equilíbrio Kp é expressa pela equação:Dado: p = pressão parciala. Kp = (pH2)4

b. Kp = pH2O

c. KppFe

pFe O=

3 4

d. KppH pFe O

pH O pFe

=( ) ⋅

( ) ⋅ ( )2

4

2 4

2

4 3

e. KppH

pH O=

( )( )

2

4

2

4

14. Considere o seguinte equilíbrio químico:

2 H2(g) + CO(g) CH3OH(g)

Sabendo que Kc vale 300 , a 425 °C, qual o valor de Kp a essa mesma temperatura?

Dado: R = 0,082 atm · L · K–1 · mol–1

15. Vunesp Bicarbonato de sódio é usado como fermento quími-

co porque se decompõe termicamente, formando gás carbônico, de acordo com a reação representada pela equação química:

2 NaHCO3(s) Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)

a. Escreva a expressão matemática para a constante de equilíbrio expressa em termos de concentração (Kc).

b. A constante de equilíbrio, expressa em termos de pres-sões parciais (Kp), é igual a 0,25 à temperatura de 125 °C, quando as pressões são medidas em atmosfe-ras. Calcule as pressões parciais de CO2 e H2O, quando o equilíbrio for estabelecido nessa temperatura.

16. Carbamato de amônio sólido (NH2COONH4) decompõe-se

em amônia e dióxido de carbono, ambos gasosos. Conside-re que uma amostra de carbamato de amônio sólido esteja em equilíbrio químico com CO2(g) e NH3(g), na temperatura de50 °C, em recipiente fechado e volume constante. Determine a constante de equilíbrio em função da pressão total (pT), no interior do sistema.

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Módulo 88Cálculo das quantidades no equilíbrio

Exercícios de Aplicação

01. UFR-RJO metanol pode ser obtido industrialmente pela reação

entre o monóxido de carbono e o hidrogênio, conforme apre-senta a equação a seguir:

CO(g) + 2 H2(g) CH3OH(g)

A certa temperatura, em um recipiente de 2 L, são intro-duzidos 4,0 mols de monóxido de carbono e 4,0 mols de hi-drogênio. Depois de certo tempo, o processo atinge um equilí-brio quando é formado 1 mol de metanol.

Calcule a constante de equilíbrio (Kc) nas condições para a reação acima.

02. UFV-MG Amônia pode ser preparada pela reação entre nitrogênio

e hidrogênio gasosos, sob alta pressão, segundo a equação a seguir:

N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)

A tabela a seguir mostra a variação da concentração dos reagentes e produtos no decorrer de um experimento realiza-do em sistema fechado, a temperatura e pressão constantes.

Intervalo de tempo

[N2] mol/L [H2] mol/L[NH3] mol/L

0 10 10 0

1 X 4 4

2 7 1 Y

3 7 1 Y

a. Quais os valores de X e Y no quadro acima?b. Escreva a expressão da constante de equilíbrio para

essa reação, em termos das concentrações de cada componente.

c. Qual o valor da constante de equilíbrio para essa rea-ção, nas condições do experimento?

ResoluçãoDeterminando as quantidades no equilíbrio:

CO H2 CH3OH

Início 4 mols 4 mols –

Reage –1 mol –2 mols –

Formou – – +1 mol

Equilíbrio 3 mols 2 mols 1 mol

No equilíbrio químico, teremos:

COmol

Lmol L

Hmol

Lmol L

CH OHmol

L

[ ] = =

[ ] = =

[ ] = =

32

1 5

22

1 0

12

0 5

2

3

, /

, /

, mmol

KcCH OH

CO H

Kc

Kc

= [ ][ ] ⋅ [ ]

= [ ][ ] ⋅ [ ]

=

3

2

2

2

0 5

1 5 1 00 33

,

, ,,

Resoluçãoa. Intervalo

de tempo

[N2] mol/L [H2] mol/L [NH3] mol/L

0 10 10 0

1 X = 8 4 4

2 7 1 Y = 6

3 7 1 Y = 6

b. KcNH

N H= [ ]

[ ] ⋅ [ ]3

2

2 2

3

c. KcNH

N H

Kcmol L

mol L mol LKc

= [ ][ ] ⋅ [ ]

= [ ][ ] ⋅ [ ]

=

3

2

2 2

3

2

3

6

7 15 14

/

/ /,

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03. Quando um mol de amônia é aquecido num sistema fe-

chado de 1 L, a uma determinada temperatura, 50% do com-posto se dissocia, estabelecendo-se o equilíbrio:

2 NH3(g) 1 N2(g) + 3 H2

A constante desse equilíbrio, nessa temperatura, vale:a. 0,52b. 0,47c. 0,42 d. 0,37 e. 0,32

Exercícios Extras

04. Fuvest-SP N2O4 e NO2, gases poluentes do ar, encontram-se em equi-

líbrio, como indicado:

N2O4(g) 2 NO2(g)

Em uma experiência, nas condições ambientes, introdu-ziu-se 1,50 mol de N2O4 em um reator de 2,0 litros. Estabe-lecido o equilíbrio, a concentração de NO2 foi de 0,06 mol/L.Qual é o valor da constante Kc, em termos de concentração, desse equilíbrio?

a. 2,4 · 10–3

b. 4,8 · 10–3

c. 5,0 · 10–3

d. 5,2 · 10–3

e. 8,3 · 10–3

05. Cefet-PRDois mols de CO(g) reagem com dois mols de NO2(g), con-

forme a equação:CO(g) + NO2(g) CO2(g) + NO(g)

Quando se estabelece o equilíbrio, verifica-se que 34

de

cada um dos reagentes foram transformados em CO2(g) e NO(g). A constante de equilíbrio para a reação é:

a. 0,11 b. 0,56 c. 1,77 d. 9,00 e. 10,50

Seu espaço

ResoluçãoDeterminando as quantidades no equilíbrio:

NH3 N2 H2

Início 1 mol – –

Reage –0,5 mol (50%) – –

Formou – 0,25 mol 0,75 mol

Equilíbrio 0,5 mol 0,25 mol 0,75 mol

No equilíbrio químico, teremos:

NHmolL

mol L

Nmol

Lmol L

Hmo

3

2

2

0 51

0 5

0 251

0 25

0 75

[ ] = =

[ ] = =

[ ] =

,, /

,, /

, llL

mol L

KcN H

NH

Kc

Kc

10 75

0 25 0 75

0 5

2 2

3

3

2

3

2

=

= [ ] ⋅ [ ][ ]

= [ ] ⋅ [ ][ ]

, /

, ,

,== 0 42,

Alternativa correta: CHabilidadeCalcular a constante de equilíbrio e definir o grau de ex-

tensão do equilíbrio químico de reações químicas homogê-neas e heterogêneas.

Sobre o móduloDemonstrar a relação entre as constantes Kc e Kp com auxílio da equação de Clapeyron.

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Exercícios Propostos

Da teoria, leia o tópico 4.

Exercícios de tarefa reforço aprofundamento

06. UFPAEm um recipiente de 1 L, colocou-se 1,0 mol de PC5. Su-

ponha o sistema PC5(g) PC3(g) + C2(g), homogêneo e em temperatura tal que o PC5 esteja 80% dissociado. Determine a constante de equilíbrio para esse sistema.

07. A 620 K, o valor de Kc para a seguinte equação tem valor

de 324:CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)

Números iguais de mols de CO e H2O são adicionados a um recipiente, a 620 K. Depois de estabelecido o equilíbrio, [CO2] é igual a 9,0 mol/L. Determinar a concentração de CO no equilíbrio.

08. Num recipiente adequado de 5 litros, colocaram-se 8

mols de gás hidrogênio e 4 mols de gás nitrogênio. À tem-peratura T, o equilíbrio foi atingido, de acordo com a equação a seguir, e verificou-se a presença de 3 mols de amônia no sistema. O valor do Kc, aproximadamente, é:

N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)

a. 7,3b. 4,2c. 3,1 d. 2,7 e. 2,1

09. FEI-SPUm dos processos industriais de obtenção do gás hidro-

gênio é representado a seguir:3 Fe(s) + 4 H2O(g) Fe3O4(s) + 4 H2(g)

A 300 °C, colocam-se 5 mols de Fe e 10 mols de vapor--d’água. Ao se atingir o equilíbrio, observa-se a presença de 6 mols de vapor-d’água. A constante de equilíbrio Kc, para a temperatura dada, vale aproximadamente:

a. 0,20 b. 1,00 c. 2,00 d. 6,50 e. 3,05

10. UFMG Quando um mol de amônia é aquecido num sistema fe-

chado, a uma determinada temperatura, 50% do composto se dissociam, estabelecendo-se o equilíbrio:

2 NH3(g) N2(g) + 3 H2(g)

A soma das quantidades de matéria, em mols, das subs-tâncias presentes na mistura em equilíbrio é:

a. 3,0b. 2,5 c. 2,0d. 1,5 e. 1,0

11. 1,2 mol/L de A é misturado com 1,2 mol/L de B. Esses

dois compostos reagem lentamente, produzindo C e D de acordo com a reação A(g) + B(g) C(g) + 2 D(g). Quando o equilíbrio é atingido, a concentração de C é medida, encon-trando-se o valor 0,80 mol/L. Qual é o valor da constante de equilíbrio Kc dessa reação?

12. UFV-MG Considere uma reação hipotética:

A(g) + B(g) C(g) + D(g)

O gráfico da variação da concentração dos reagentes e produtos, em função do tempo, a uma dada temperatura, é mostrado a seguir.

8

Tempo

A e B

C e D

2

Conc.(mol/L)

A constante de equilíbrio para a reação é:a. 4

b. 116

c. 14

d. 6e. 16

13. EnemOs gases provenientes da eletrólise da água do mar foram

recolhidos em um recipiente fechado de capacidade igual a 5 li-tros. A mistura recolhida apresentava 7,5 mols de hidrogênio e5 mols de cloro, que reagiram de acordo com a seguinte equação:

H2(g) + C2(g) 2 HC(g)

Sendo assim, a constante de equilíbrio, em termos de concentração molar (Kc), a uma dada temperatura em que 5 mols de HC(g) foram obtidos, será:

a. 1,0b. 2,0c. 2,5d. 4,0e. 5,0

14. Cesgranrio-RJ (adaptado)Três mols de etanol (C2H5OH) e 3 mols de ácido etanoi-

co (CH3COOH) são colocados, em condições de reagir, em um recipiente. No equilíbrio, a constante (em termos de concen-tração Kc) é igual a 4,0 na temperatura T. A equação que repre-senta esse equilíbrio é:

C2H5OH(g) + CH3COOH(g) CH3COOC2H5(g) + H2O()

Qual quantidade em mols de éster será obtida no equilí-brio, na temperatura T?

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15. Faap-SP (adaptado)Em um recipiente indeformável, com capacidade de 12 L,

são aquecidos 625,5 g de PC5(g). Atingido o equilíbrio, ve-rifica-se que o PC5 se encontra 60% dissociado. Qual é o valor da constante de equilíbrio do sistema, em termos de concentração?

PC5(g) PC3(g) + C2(g)

Dados: P = 31u; C = 35,5ua. 0,225b. 0,325c. 0,425d. 0,525e. 0,625

16. Fuvest-SP Um recipiente fechado de 1 litro, contendo inicialmente,

à temperatura ambiente, 1 mol de I2 e 1 mol de H2, é aquecido a 300 °C. Com isso, estabelece-se o equilíbrio:

H2(g) + I2(g) 2 HI(g)

cuja constante é igual a 1,0 · 102. Qual a concentração, em mol/L, de cada uma das espécies H2(g), I2(g) e 2 HI(g), nessas condições?

a. 0, 0, 2b. 1, 1, 10

c. 16

16

53

, ,

d. 16

16

56

, ,

e. 111

111

1011

, ,

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Módulo 89Quociente de equilíbrio (Qc)

Exercícios de Aplicação

01. Mackenzie-SP

Sistema

I II III IV V

Concentrações(mol/L

AB 0,90 2,9 1,2 1,0 2,4

CD 0,60 0,54 0,3 0,4 1,2

Para a reação AB(g) CD(g), a constante de equilíbrio é igual a 0,4 a 100 °C. Na tabela anterior, constam as concentrações AB e CD, em cinco sistemas diferentes, todos a 100 °C. Dentre eles, o único que se encontra em equilíbrio é o sistema:

a. Ib. IIc. IIId. IVe. V

02. UECE Para a reação: 2 X + Y 3 T + 2 Z, foram realizados cinco

experimentos cujos resultados foram:

Concentração (mol/L)

Experimento X Y T Z

I 5,0 9,0 3,0 5,0

II 1,0 3,0 1,0 2,0

III 2,0 6,0 2,0 3,0

IV 2,0 1,8 0,9 4,0

V 8,0 12,0 4,0 6,0

Considerando-se que o equilíbrio químico foi atingido em três experimentos, indique os dois que não o atingiram:

a. II e V.b. IV e V.c. II e IV.d. I e III.

Resolução

KcCD

AB= [ ]

[ ]Para o sistema estar em equilíbrio, o valor de Kc deve ser

igual a 0,4. Sendo assim:Sistema I:

QcCDAB

O sistema n o estem equil brio

= [ ][ ] = [ ]

[ ] = 0 600 90

0 66,,

,.

ã áí

Sistema II:

QcCDAB

O sistema n o estem equil brio

= [ ][ ] = [ ]

[ ] =

0 592 9

0 20,,

,.

ã áí

Sistema III:

QcCDAB

O sistema n o estem equil brio

= [ ][ ] = [ ]

[ ] = 0 301 20

0 25,,

,.

ã áí

Sistema IV:

QcCDAB

O sistema est emequil brio pois Qc

= [ ][ ] = [ ]

[ ] =0 401 0

0 4,,

,,

áí ==

kC.

Sistema V:

QcCDAB

O sistema n o estem equil brio

= [ ][ ] = [ ]

[ ] =

1 22 4

0 50,,

,.

ã áí

Alternativa correta: D

ResoluçãoPortanto, não estão em equilíbrio os experimentos II e IV.

KcT

X Y= [ ] [ ]

[ ] [ ]

3 2

2

2

I. Kc =( ) ( )( )

=3 5

5 93

3 2

2

.

.

II. Kc =( ) ( )

( )=

1 2

1 343

3 2

2

.

.

III. Kc =( ) ( )

( )=

2 3

2 63

3 2

2

.

.

IV. Kc =( ) ( )( ) ( )

=0 9 4

2 1 81 62

3 2

2

, .

. ,,

V. Kc =( ) ( )( )

=4 6

8 123

3 2

2

.

.

Alternativa correta: C

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03. UERJEm um experimento que verificava o estado de equilíbrio

nos processos reversíveis, o etanoato de etila foi sintetizado por meio da seguinte reação química:

etanoico + etanol etanoato de etila + águaAdmita que, nesse experimento, T = 25 °C, P = 1 atm e Kc =

4,00. Quatro amostras, retiradas aleatoriamente da mistura rea-cional, foram submetidas à análise para determinar a quantidade de matéria de cada uma das substâncias presentes. Os resulta-dos em mol/L estão indicados na tabela a seguir:

Amostra Etanoico EtanolEtanoato de etila

Água

W 0,04 0,01 0,08 0,02

X 0,01 0,05 0,06 0,01

Y 0,04 0,01 0,04 0,04

Z 0,01 0,02 0,04 0,02

A amostra que ainda não atingiu o estado de equilíbrio é:

Exercícios Extras

04. PUC-SP (adaptado)H2(g) + I2(g) 2 HI(g)

tem constante de equilíbrio Kc = 55,3 a 700 K. Num cer-to sistema reagente a 700 K, verificou-se que as concentra-ções de HI, H2 e I2 são 0,70 mol/L, 0,02 mol/L e 0,02 mol/L, respectivamente. Calculou-se o produto-quociente das con-centrações, isto é:

QcHI

H I= [ ]

[ ] ⋅ [ ]2

2 2

Da análise dos dados e de considerações teóricas sobre o equilíbrio, pode-se afirmar que:

a. o sistema anterior está em equilíbrio.b. o sistema está se transformando no sentido para a es-

querda, pois Qc > Kc.c. o sistema está se transformando no sentido para a di-

reita, pois Qc > Kc.d. o valor de Qc não pode ser considerado indicador do

estado do sistema reagente.e. o sentido da transformação depende primordialmente

do catalisador usado.

05. UFMGA reação entre os gases SO2 e NO2, a uma dada temperatu-

ra, atinge o equilíbrio descrito pela equação:SO2(g) + NO2(g) SO3(g) + NO(g)

As concentrações iniciais e de equilíbrio, em mol/L, estão representadas neste quadro.

Concentração [SO2] [NO2] [SO3] [NO]

Inicial a b – –

Equilíbrio x y z z

A alternativa que indica, corretamente, a relação de con-centrações no equilíbrio é:

a. x = zb. x = yc. a – x = zd. x + y = 2ze. b – y = 2z

a. W b. X

c. Y d. Z

Resolução

Qce oico e ol

= [ ] ⋅ [ ][ ] ⋅ [ ]

etanoato de etila gua á

tan tan

Assim, para a amostra W, temos:

Qc

Qc

= [ ] ⋅ [ ][ ] ⋅ [ ]

= [ ][ ]

0 08 0 02

0 04 0 01

0 0016

0 0004

, ,

, ,

,

,

=Qc 4 0,

Como o valor de Qc = Kc, o sistema se encontra em equilíbrio.

Para a amostra X, temos:

Qc

Qc

= [ ] ⋅ [ ][ ] ⋅ [ ]

= [ ][ ]

0 06 0 01

0 01 0 05

0 0006

0 0005

, ,

, ,

,

,

=Qc 1 2,

Como o valor de Qc < Kc, o sistema não se encontra em equilíbrio.

Para a amostra Y, temos:

Qc

Qc

= [ ] ⋅ [ ][ ] ⋅ [ ]

= [ ][ ]

0 04 0 04

0 04 0 01

0 0016

0 0004

, ,

, ,

,

,

=Qc 4 0,

Como o valor de Qc = Kc, o sistema se encontra em equilíbrio.

Para a amostra Z, temos:

Qc

Qc

= [ ] ⋅ [ ][ ] ⋅ [ ]

= [ ][ ]

0 04 0 02

0 01 0 02

0 0008

0 0002

, ,

, ,

,

,

=Qc 4 0,

Como o valor de Qc = Kc, o sistema se encontra em equilíbrio.Alternativa correta: BHabilidadeCalcular a constante de equilíbrio e definir o grau de ex-

tensão do equilíbrio químico de reações químicas homogê-neas e heterogêneas.

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Exercícios Propostos

Da teoria, leia o tópico 5.

Exercícios de tarefa reforço aprofundamento

06. Fuvest-SPEm um funil de separação, encontram-se, em contato, vo-

lumes iguais de duas soluções: uma solução aquosa de I2, de concentração 0,1 · 10–3 mol/L, e uma solução de I2 em CC4, de concentração 1,0 · 10–3 moI/L.

I2 em água

I2 em CC4

Considere que o valor da constante Kc do equilíbrioI2(aq) I2(CC4)

é igual a 100, à temperatura do experimento, para con-centrações expressas em moI/L.

Assim sendo, o que é correto afirmar a respeito do siste-ma descrito?

a. Se o sistema for agitado, o I2 será extraído do CC4 pela água, até que a concentração de I2 em CC4 se iguale a zero.

b. Se o sistema for agitado, o I2 será extraído da água pelo CC4, até que a concentração de I2 em água se iguale a zero.

c. Mesmo se o sistema não for agitado, a concentração de I2 no CC4 tenderá a aumentar, e a de I2, na água, tenderá a diminuir, até que se atinja um estado de equilíbrio.

d. Mesmo se o sistema não for agitado, a concentração de I2 na água tenderá a aumentar, e a de I2, no CC4, tenderá a diminuir, até que se atinja um estado de equilíbrio.

e. Quer o sistema seja agitado ou não, ele já se encontra em equilíbrio e não haverá mudança nas concentra-ções de I2 nas duas fases.

07. UFF-RJEm um recipiente de aço inox com capacidade de 1,0 L,

foram colocados 0,500 mol de H2 e 0,500 mol de I2.A mistura alcança o equilíbrio quando a temperatura atin-

ge 430 °C.Calcule as concentrações de H2, I2 e HI na situação de equi-

líbrio, sabendo-se que KC para a reação H2(g) + I2(g) 2 HI(g) é igual a 49,0 na temperatura dada.

Sobre o móduloExplicar o que é quociente de equilíbrio (Qc).Enfatizar que o quociente de equilíbrio é a relação entre as concentrações em mol/L dos participantes em qualquer situação,

mesmo que o equilíbrio ainda não esteja estabelecido.Reconhecer que, através do quociente reacional, é possível predizer se uma reação está ou não em equilíbrio.

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08. UnespO equilíbrio gasoso N2O4 2 NO2 apresenta, a uma

dada temperatura, constante de equilíbrio Kc = 2. Nesta temperatura foram feitas duas misturas diferentes, A e B, cada uma acondicionada em recipiente fechado, isolado e distinto. As condições iniciais estão mostradas na tabela a seguir:

Mistura [NO2] / mol · L [N2O4] / mol · L

A 2 · 10–2 2 · 10–4

B 2 · 10–1 1 · 10–3

a. Efetue os cálculos necessários e conclua se a mistura A se encontra ou não em situação de equilíbrio.

b. Efetue os cálculos necessários e conclua se a mistura B se encontra ou não em situação de equilíbrio.

09. Fuvest-SPA reação de esterificação do ácido etanoico (X) com eta-

nol (Y) apresenta constante de equilíbrio igual a 4, à tempe-ratura ambiente. Adiante, estão indicadas cinco situações, dentre as quais apenas uma é compatível com a reação, con-siderando-se que a composição final é a de equilíbrio. Qual alternativa representa, nessa temperatura, a reação de este-rificação citada?

X =

= hidrogênio = carbono = oxigênio

Y = Z = W =

Composição inicial em mols

Composição final em mols

X Y Z W X Y Z W

a. 6 6 0 0 2 2 4 4

b. 6 5 0 0 4 3 2 2

c. 4 5 0 0 2 3 2 2

d. 3 3 1 0 1 1 3 2

e. 0 0 6 6 3 3 3 3

10. A respeito da reação A + B C + 2 D, foram levantados

os seguintes dados:

Experimento[A]

mol/L[B]

mol/L[C]

mol/L[D]

mol/L

I 0,50 4,00 1,00 1,00

II 4,00 2,00 1,00 2,00

III 4,00 3,00 2,00 2,00

IV 9,00 2,00 1,00 3,00

V 16,00 8,00 4,00 4,00

Dos cinco experimentos realizados, quatro já atingiram o equilíbrio. Em qual dos experimentos o equilíbrio ainda não foi atingido? Justifique.

11. Para a reação: 2 X + Y ↔ T + 2 Z, foram realizados quatro

experimentos cujos resultados foram:

Concentração (mol/L)

Experimento X Y T Z

I 5,0 9,0 4,0 5,0

II 1,0 3,0 1,0 2,0

III 2,0 6,0 2,0 3,0

IV 2,0 1,8 0,9 4,0

Sabe-se que o Kc para essa reação, numa data temperatura, é igual a 2. Qual o experimento que se encontra em equilíbrio?

12. UESC

Conc

entra

ção

(mol

/L)

4,0·10–2

z y x Tempo

NO(g)

O2(g)

NO2(g)

2,0·10–2

8,0·10–3

O gráfico representa a variação da concentração de rea-gente e de produtos, durante a reação química representada pela equação química 2 NO2(g) 2 NO(g) + O2(g), que ocorre no interior de um recipiente fechado, onde foi colocado inicial-mente NO2(g), e após ter sido atingido o equilíbrio químico. A partir da análise desse gráfico, é correto afirmar:

a. A concentração inicial de NO é 4,0 · 10–2 mol · L–1. b. A constante de equilíbrio, Kc, é igual a 2,0 mol · L–1. c. A concentração de NO2(g), no estado de equilíbrio quí-

mico, é a metade da concentração de NO(g). d. O equilíbrio químico é inicialmente estabelecido no

tempo X, representado no gráfico. e. A constante de equilíbrio, Kc, possui valores iguais

quando o sistema atinge o tempo representado por Z e por Y, no diagrama.

13. UEL-PRPara o equilíbrio químico N2(g) + O2(g) 2 NO(g), foram en-

contrados os seguintes valores para a constante Kc, às tem-peraturas indicadas:

Temperatura (k) Kc (10–4)

I 1 800 1,21

II 2 000 4,08

III 2 100 6,86

IV 2 200 11,0

V 2 300 16,9

Há maior concentração molar do NO(g) em:a. Ib. II

c. IIId. IV

e. V

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14. Uma certa quantidade de acetaldeído gasoso (etanal)

foi colocada em um balão de 5,0 L de capacidade; o balão foi fechado e aquecido até uma temperatura constante. A pressão inicial do acetaldeído era 1,0 atm a essa tempe-ratura. Pelo aquecimento, o acetaldeído se decompõe até atingir o equilíbrio:

CH3COH CH4(g) + CO(g)

a. Qual era a porcentagem de dissociação térmica do acetaldeído quando a pressão interna atingiu 1,4 atm?

b. Sabendo-se que, a essa temperatura Kp = 0,9 atm, o sistema estava em equilíbrio quando a pressão inter-na atingiu 1,4 atm?

15. Fuvest-SPNa produção de hidrogênio por via petroquímica, sobram

traços de CO e CO2 nesse gás, o que impede sua aplicação em hidrogenações catalíticas, uma vez que CO é veneno de cata-lisador. Usando-se o próprio hidrogênio, essas impurezas são removidas, sendo transformadas em CH4 e H2O. Essas reações ocorrem a temperaturas elevadas, em que reagentes e produ-tos são gasosos, chegando a um equilíbrio de constante KI no caso do CO, e a um equilíbrio de constante KII, no caso do CO2. O gráfico traz a variação dessas constantes com a temperatura.

2 500

2 000

1 500

1 000

500

0400 420 440 460 480 500

KII

KI

T/ oC

k/at

m–2

Num experimento de laboratório, realizado a 460 °C, as pressões parciais de CO, H2, CH4 e H2O, eram, respectivamen-te, 4 · 10–5 atm; 2 atm; 0,4 atm; e 0,4 atm. Verifique se o equi-líbrio químico foi alcançado. Explique.

16. Fuvest-SPA 250 °C, a constante de equilíbrio de dimerização do ci-

clopentadieno é 2,7 (mol/L)–1.2 C5H6(g) C10H12(g)

Nessa temperatura, foram feitas duas misturas do monô-mero com seu dímero. Dadas as concentrações iniciais das misturas em moles/litro:

Mistura 1 – monômero = 0,800 e dímero = 1,728Mistura 2 – monômero = 1,000 e dímero = 3,456O que acontecerá com as concentrações do monômero e

do dímero ao longo do tempo:a. na mistura 1? Justifique.b. na mistura 2? Justifique.

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Módulo 90Princípio de Le Chatelier: concentração, pressão e temperatura

Exercícios de Aplicação

01. Unicamp-SP A reação de transformação do dióxido de carbono em

monóxido de carbono, representada pela equação a seguir, é muito importante para alguns processos metalúrgicos.

C(s) + CO2(g) 2 CO(g) ΔH = +174 kJ/mol de carbonoA constante de equilíbrio dessa reação pode ser expressa

em termos de pressões parciais, como: KpCOpCO

= ( )2

2

. Qual é o

efeito sobre esse equilíbrio quando:a. adiciona-se carbono sólido? b. aumenta-se a temperatura? c. introduz-se um catalisador?Justifique suas respostas.

02. UCDB-MSNa preparação do ácido sulfúrico, em uma das etapas do

processo, ocorre a seguinte reação de equilíbrio:2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g) ΔH < 0Para favorecer a produção do trióxido de enxofre, é con-

veniente:a. aumentar a temperatura e a pressão sobre o sistema.b. diminuir a temperatura e a pressão sobre o sistema.c. diminuir a temperatura e aumentar a pressão sobre o

sistema.d. aumentar a temperatura e diminuir a pressão sobre o

sistema.e. deixar a temperatura constante e diminuir a pressão

sobre o sistema.

03. UCS-RSO oxigênio presente no ar atmosférico, ao chegar aos pul-

mões, entra em contato com a hemoglobina (Hem) do sangue, dando origem à oxiemoglobina (HemO2), que é responsável pelo transporte de O2 até as células de todo o organismo. O equilíbrio químico que descreve esse processo pode ser repre-sentado simplificadamente pela equação química a seguir.

Hem(aq) + O2(g) HemO2(aq)

À medida que uma pessoa se desloca para locais de altitude, a quantidade e a pressão parcial de

O2 no ar vai e esse equilíbrio vai se deslocando para a . Em função disso, a pessoa sente fadiga e tontura, e pode até morrer em casos extremos. O corpo tenta reagir produzindo mais hemoglobina; esse processo, porém, é lento e somente se conclui depois de várias semanas de “ambientação” da pessoa com a altitude. É interessante notar que os povos nativos de lugares muito altos, como o Himalaia, desenvolveram, através de muitas gerações, taxas de hemo-globina mais elevadas que a dos habitantes à beira-mar. Esse fenômeno proporciona uma boa vantagem, por exemplo, aos jogadores de futebol da Bolívia, em relação aos seus adversá-rios estrangeiros, quando disputam uma partida na cidade de La Paz, a mais de 3 600 m de altitude. Assinale a alternativa que preenche, correta e respectivamente, as lacunas acima.

a. maior – aumentando – esquerda b. menor – diminuindo – esquerda c. maior – diminuindo – esquerda d. menor – diminuindo – direita e. maior – aumentando – direita

Resoluçãoa. A adição de carbono sólido não deslocará o equilíbrio

químico, pois o estado físico sólido não altera a situa-ção em equilíbrio.

b. O aumento da temperatura deslocará o equilíbrio para a direita (sentido de formação dos produtos), pois o aumento da temperatura favorece mais a reação en-dotérmica.

c. O catalisador não desloca o equilíbrio químico, somen-te aumenta a velocidade da reação.

ResoluçãoPara favorecer a produção do trióxido de enxofre, o equi-

líbrio químico deve deslocar-se para a direita. Isso será con-seguido aumentando-se a pressão (desloca-se no sentido de menor volume gasoso) e diminuindo-se a temperatura, pois, como se trata de uma reação exotérmica, a diminuição da temperatura favorece a formação dos produtos.

Alternativa correta: C

Resolução

Hem O HemO

v k H

aq g

inui

esquerda aq

direita

( ) ( ) ( )+ →←

= ⋅

2 2

dim

eem Oaq g

inui

( ) ( )

⋅

2

dim

Vdireita < Vinversa ⇒ deslocamento para a esquerda.À medida que uma pessoa se desloca para locais de

maior altitude, a quantidade e a pressão parcial de O2 no ar vai diminuindo e esse equilíbrio vai se favorecendo para a esquerda.

Alternativa correta: CHabilidadeAplicar o princípio de Le Chatelier em situações-problema

que envolvam variações de pressão, de temperatura e de concentração.

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Exercícios Extras

04. EnemO gráfico a seguir refere-se ao sistema químico

H2(g) + I2(g) 2 HI(g),ao qual se aplica o princípio de Le Chatelier. Analise-o e

assinale a opção correta.

H2

HI

I2

t1 t2 T

a. A adição de I2(g) em t1 aumentou a concentração de HI(g).b. A adição de H2(g) em t2 aumentou a concentração de I2(g).c. A adição de H2(g) em t2 levou o sistema ao equilíbrio.d. A adição de H2(g) em t1 aumentou a concentração de HI(g).e. A adição de HI(g) em t2 alterou o equilíbrio do sistema.

05. UEPG-PRConsiderando a equação em equilíbrio, de síntese do SO3

2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g)

As constantes de equilíbrio, Kc, para essa reação em dife-rentes temperaturas são as seguintes:

Kc Temperatura (K)

100 1 000

2 1 200

Com base nessa equação e nos fatores que podem afetar o seu equilíbrio, assinale o que for correto.

01. Para melhorar o rendimento dessa reação, pode-se diminuir a concentração de SO2(g) ou de O2(g).

02. Para que essa reação atinja o equilíbrio mais rapidamen-te, pode-se aumentar a concentração de SO2(g) ou de O2(g).

04. Para melhorar o rendimento dessa reação, pode-se aumentar o volume do recipiente em que a reação ocorre e, dessa forma, diminuir a pressão.

08. A síntese do SO3 é uma reação exotérmica.16. Para melhorar o rendimento dessa reação, deve-se

abaixar a temperatura.Dê a soma dos números dos itens corretos.

Seu espaço

Sobre o móduloEsclarecer quais são as variáveis que podem deslocar

um equilíbrio químico.Explicar que, no deslocamento do equilíbrio químico, não se

cria nenhuma outra espécie química. Ocorre apenas um rearran-jo das quantidades das substâncias inicialmente presentes.

Deixar claro que o deslocamento de um equilíbrio quími-co obedece ao cálculo estequiométrico.

Prever qualitativamente como se deve variar concentra-ção, pressão e temperatura para aumentar a quantidade de uma determinada substância no equilíbrio.

Demonstrar, em tabelas e gráficos, as quantidades em mol das substâncias presentes no equilíbrio, antes e depois do deslocamento por efeito da temperatura.

Enfatizar que os catalisadores não deslocam equilíbrios, mas que são frequentemente usados em processos reversí-

veis, porque permitem que o equilíbrio seja atingido em me-nor tempo.

EstanteO princípio de Le Chatelier Química nova na escola, n. 5, maio/1997.

Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc05/exper1.pdf>.

Princípio de Le Chatelier: o que tem sido apresentado em livros didáticos?

Química nova na escola. Vol. 32, n. 2, maio/2010.

Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc32_2/09-PE-5708.pdf>.

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0Exercícios Propostos

Da teoria, leia os tópicos 6, 6.A, 6.B e 6.C.

Exercícios de tarefa reforço aprofundamento

06. UFRJO gráfico a seguir representa alterações na concentração das

espécies N2, H2 e NH3 que estão em equilíbrio no instante t0, sob pressão e temperatura constantes. Analise o gráfico e responda:

Concentração (mol/L)

(NH3)

(H2)

(N2)

t0 t1 t2 t3 t4 t5

a. Que substância foi adicionada ao sistema em t1?b. Que variação sofre a constante de equilíbrio (Kc)

quando variam as concentrações em t2?c. Como variam as concentrações de N2 e H2 em t3?d. Como variam as concentrações de NH3 e de H2 em t4,

quando N2 é retirado?

07. UFPAUm sistema químico, a certa temperatura, contém os ga-

ses F2(g), O2(g) e OF2(g) em equilíbrio, de acordo com a equação:2 F2(g) + 1 O2(g) + 11,0 kcal 2 OF2(g)

Analisando o sistema, podemos afirmar que:I. se aumentarmos a temperatura do sistema, a concen-

tração de OF2(g) aumentará.II. se aumentarmos a pressão sobre o sistema, a concen-

tração de OF2(g) aumentará.III. se aumentarmos a pressão sobre o sistema, a cons-

tante de equilíbrio aumentará.IV. se adicionarmos ao sistema um catalisador adequa-

do, a concentração de OF2(g) aumentará.a. Somente a afirmativa II está correta.b. Somente as afirmativas I e II estão corretas.c. Somente as afirmativas II e IV estão corretas.d. Somente as afirmativas I, II e III estão corretas.e. Todas as afirmativas estão corretas.

08. UdescPara a reação em equilíbrioN2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) ΔH = –22 kcal,assinale a alternativa que não poderia ser tomada para

aumentar o rendimento do produto. a. Aumentar a concentração de H2.b. Aumentar a pressão.c. Aumentar a concentração de N2.d. Aumentar a temperatura.e. Diminuir a concentração de NH3.

09. EnemA formação de estalactites depende da reversibilidade de

uma reação química. O carbonato de cálcio (CaCO3) é encontrado em depósitos subterrâneos na forma de pedra calcária. Quando um volume de água rica em CO2 dissolvido infiltra-se no calcário, o minério dissolve-se formando íons Ca2+ e HCO3

–. Numa segun-da etapa, a solução aquosa desses íons chega a uma caverna e ocorre a reação inversa, promovendo a liberação de CO2 e a depo-sição de CaCO3, de acordo com a equação apresentada. Ca HCOaq aq( )

+( )

−+232 CaCO3(s) + CO2(g) + H2O() ΔH = +40,94 kJ/mol

Considerando o equilíbrio que ocorre na segunda etapa, a formação de carbonato será favorecida pelo(a):

a. diminuição da concentração de íons OH– no meio.b. aumento da pressão do ar no interior da caverna. c. diminuição da concentração de HCO3

– no meio. d. aumento da temperatura no interior da caverna. e. aumento da concentração de CO2 dissolvido.

10. UCDB-MSO Prêmio Nobel de Medicina de 1988 foi concedido a

três pesquisadores que mostraram a ação do óxido nítrico (NO) no organismo humano. Ele é formado pela decom-posição do trióxido de dinitrogênio, conforme o seguinte equilíbrio:

N2O3(g) NO2(g) + NO(g)

Sobre esta reação afirma-se o seguinte:I. o aumento da pressão desloca o equilíbrio para a

esquerda.II. o aumento da concentração de NO desloca o equilíbrio

para a esquerda.III. o aumento da pressão não altera o equilíbrio.IV. o aumento da pressão desloca o equilíbrio para a

direita.Assinale a alternativa correta.a. Somente I está correta. b. Somente I e II estão corretas. c. Somente II está correta. d. Somente III está correta. e. Somente III e IV estão corretas.

11. UEPG-PR O bicarbonato de sódio sólido é usado como fermento

químico porque se decompõe termicamente, formando gás carbônico, de acordo com a reação representada pela equa-ção química abaixo. Sobre essa reação, assinale o que for correto.

2 03 2 3 2 21

2NaHCO Na CO CO H O Hs

V

V s g g( ) ( ) ( ) ( )→← + + >∆

01. A expressão para a constante de equilíbrio, expressa em termos de concentração, é Kc = [CO2] · [H2O].

02. O aumento de temperatura favorece o equilíbrio para a direita, isto é, no sentido de v1.

04. O aumento de pressão favorece o equilíbrio para a direita, isto é, no sentido de v1.

08. A adição de gás carbônico favorece o equilíbrio para a direita, isto é, no sentido de v1.

Dê a soma dos números dos itens corretos.

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12. UFV-MG A amônia é um importante insumo da indústria de fertili-

zantes. O processo industrial de síntese desse composto, co-nhecido como Haber-Bosh, baseia-se na reação entre o nitrogê-nio e o hidrogênio gasosos, como representado pela equação:

N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) ΔH = –93 kJ mol–1

Sabendo que, industrialmente, essa síntese é realizada na presença de catalisadores e com temperatura e pressão elevadas, assinale a afirmativa incorreta relacionada com a síntese da amônia.

a. O uso de catalisadores não altera o rendimento da reação. b. O aumento da temperatura altera a constante de

equilíbrio. c. O aumento da temperatura e o uso de catalisadores

aumentam a velocidade da reação. d. O aumento da pressão desloca o equilíbrio no sentido

de formação da amônia. e. O aumento da pressão diminui o rendimento da reação.

13. EnemOs refrigerantes têm-se tornado cada vez mais

o alvo de políticas públicas de saúde. Os de cola apresentam ácido fosfórico, substância prejudicial à fixação de cálcio, o mineral que é o principal componente da matriz dos dentes. A cárie é um processo dinâmico de desequilíbrio do processo de desmineralização dentária, perda de minerais em razão da acidez. Sabe-se que o principal com-ponente do esmalte do dente é um sal denomi-nado hidroxiapatita. O refrigerante, pela presença da sacarose, faz decrescer o pH do biofilme (placa bacteriana), provocando a desmineralização do esmalte dentário. Os mecanismos de defesa sali-var levam de 20 a 30 minutos para normalizar o nível do pH, remineralizando o dente. A equação química seguinte representa esse processo:

Ca PO OH s

des eraliza o

eraliza o5 4 35( ) ( )

min

min

çã

çã� ⇀�����↽ ������ CCa PO OH

Hidroxiapatitaaq aq aq( )+

( )−

( )−+ +2

433

GROISMAN, S. Impacto do refrigerante nos dentes é avaliado sem tirá-lo da dieta. Disponível em: <http://www.

isaude.net>. Acesso em: 1 maio 2010. Adaptado.

Considerando que uma pessoa consuma refrigerante dia-riamente, poderá ocorrer um processo de desmineralização dentária, devido ao aumento da concentração de:

a. OH–, que reage com os íons Ca2+, deslocando o equilí-brio para a direita.

b. H+, que reage com as hidroxilas OH–, deslocando o equilíbrio para a direita.

c. OH–, que reage com os íons Ca2+, deslocando o equilí-brio para a esquerda.

d. H+, que reage com as hidroxilas OH–, deslocando o equilíbrio para a esquerda.

e. Ca2+, que reage com as hidroxilas OH–, deslocando o equilíbrio para a esquerda.

14. Fuvest-SP Recifes de coral são rochas de origem orgânica, formadas

principalmente pelo acúmulo de exoesqueletos de carbona-to de cálcio secretados por alguns cnidários que vivem em colônias. Em simbiose com os pólipos dos corais, vivem al-gas zooxantelas. Encontrados somente em mares de águas quentes, cujas temperaturas, ao longo do ano, não são me-nores que 20 °C, os recifes de coral são ricos reservatórios de biodiversidade. Como modelo simplificado para descrever a existência dos recifes de coral nos mares, pode-se empregar o seguinte equilíbrio químico:

CaCO3(s) + CO2(g) + H2O() Ca HCOaq aq( )+

( )+232 –

a. Descreva o mecanismo que explica o crescimento mais rápido dos recifes de coral em mares cujas águas são transparentes.

b. Tomando como base o parâmetro solubilidade do CO2 em água, justifique por que ocorre a formação de reci-fes de coral em mares de água quente.

15. Fuvest-SP À temperatura ambiente, o NO2, gás castanho-avermelha-

do, está sempre em equilíbrio com o seu dímero, o N2O4, gás in-color. Prepararam-se dois tubos fechados com a mesma colora-ção inicial. Um deles foi mergulhado em banho de gelo + água e o outro em água a 80 °C. O tubo frio se tornou incolor e o quente assumiu uma coloração castanho-avermelhada mais intensa.

a. Com base nas observações descritas, explique se a reação de dimerização é endo ou exotérmica.

b. Em qual das temperaturas o valor numérico da cons-tante de equilíbrio é maior? Explique.

16. No seguinte sistema em equilíbrio químico, em que a fle-

cha 1→ significa a direção da reação endotérmica e a flecha 2← significa a direção da reação exotérmica:

N O NOg g g2 21

22( ) ( ) ( )+ �⇀�↽�� ,

quando aumenta a temperatura, acontece o seguinte fe-nômeno:

a. o equilíbrio se desloca da direita para a esquerda.b. o equilíbrio se desloca da esquerda para a direita.c. o equilíbrio não se altera. d. há diminuição do volume do NO.e. há aumento do volume do N2.

FÍSM

AT

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

BIO

GEO

LPO

FIL

HIS

SOC

Química

232231

RES

Capítulo 12 ..............182Módulo 43 ............193Módulo 44 ............197Módulo 45 ............201

BOOB

LIK_

UK /

ISTO

CK /

CHON

ESS

/ IST

OCK

1. Alcenos ou alquenos ou olefinas 1842. Cicloalcanos ou ciclanos ou cicloparafinas 1873. Hidrocarbonetos aromáticos 1894. Organizador gráfico 192Módulo 43 – Hidrocarbonetos ramificados: alcenos ou alquenos ou olefinas, alcinos ou alquinos, alcadienos ou dienos e nomenclatura 193Módulo 44 – Hidrocarbonetos alicíclicos ramificados: cicloalcanos ou ciclanos ou cicloparafinas, cicloalcenos ou cicloalquenos ou ciclenos e nomenclatura 197Módulo 45 – Hidrocarbonetos aromáticos ramificados, haletos orgânicos e suas nomenclaturas 201

• Nomear os compostos orgânicos de acordo com as normas da IUPAC (nomenclatura ofi cial).

• Identifi car fórmulas estruturais de hidrocarbonetos.

• Classifi car os átomos de carbono de uma cadeia em primários, secundários, terciários e quaternários.

• Reconhecer os átomos e as ligações envolvidas em cadeia carbônica.

• Nomear os haletos orgânicos segundo as regras estabelecidas pela IUPAC.

• Classifi car cadeias carbônicas em quatro tipos fundamentais: cíclica/acíclica, saturada/insaturada, homogênea/heterogênea e normal/ramifi cada.

BOOB

LIK_

UK /

ISTO

CK /

CHON

ESS

/ IST

OCK

183

O benzeno é um composto aromático com propriedades e nomencla-

tura específicas em Química Orgânica. É um líquido inflamável, incolor,

de aroma doce e agradável, sendo a base dos compostos aromáticos. É

tóxico para os seres vivos, e seus vapores, se inalados, causam tontura,

dores de cabeça e até mesmo perda da consciência.

Função hidrocarboneto – Parte II 12

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1. Alcenos ou alquenos ou olefinasSão compostos de cadeias alifáticas, também chama-

dos de olefinas (gerador de óleos), que em sua estrutura apresentam uma única ligação dupla (dois átomos de car-bono com hibridação sp2 e uma ligação π), o que torna es-ses compostos mais reativos que os alcanos. Obedecem à fórmula geral: CnH2n.

A. Alcenos não ramificadosVamos fornecer alguns exemplos e nomeá-los segundo as

regras da International Union of Pure and Applied Chemistry − IUPAC – já estudadas.

A nomenclatura, segundo a IUPAC, obedece às mesmas regras dos alcanos, substituindo-se a terminação -ano do al-cano correspondente pela terminação -eno.

Prefixo + infixo + sufixo

a. H3C — CH CH — CH2 — CH3 Prefixo: pent- (Apresenta cinco átomos de C.) Infixo: -en- (Alceno, somente uma ligação dupla) Sufixo: -o (Todos os hidrocarbonetos apresentam o su-

fixo -o.) Portanto: penteno (C5H10) Precisamos, no entanto, especificar em qual dos carbo-

nos está presente a dupla-ligação. Para isso, precisamos numerar a cadeia contínua mais longa, dentre todos os caminhos possíveis, sempre considerando a dupla-liga-ção como a principal característica da cadeia carbônica. Assim, deve-se iniciar a numeração da cadeia pela ex-tremidade mais próxima da insaturação. O número que a indica é colocado antes do infixo, separado por hifens, como já vimos no caso das ramificações de alcanos.

H3C — CH CH — CH2 — CH3

1 2 3 4 5

No exemplo anteriormente apresentado, a nomencla-tura oficial é: pent-2-eno (C5H10).

ObservaçãoNote que a insaturação está entre os carbonos de núme-

ros 2 e 3. Devemos sempre escolher o menor número.

AtençãoAlgumas provas de vestibulares ainda usam uma nomen-clatura antiga, em que o número correspondente à insatu-ração era colocado antes do nome da cadeia principal, por exemplo: 2-penteno. No entanto, essa nomenclatura não é mais adotada pela IUPAC desde 1993.

b. H3C — CH2 — CH2 — CH2 — CH CH2

156 4 3 2

Prefixo: hex- (Apresenta seis átomos de C.) Infixo: -en- (Alceno, somente uma dupla-ligação). A

insaturação está no carbono 1. Sufixo: -o (Todos os hidrocarbonetos apresentam o

sufixo -o.) Portanto: hex-1-eno (C6H12) Note que a numeração desse mesmo composto pode

ser escrito da seguinte forma:

CH2 — CH — CH2 — CH2 — CH2 CH2

621 3 4 5

Não importa a ordem em que a cadeia é escrita, mas a regra dos menores números.

c. 6

7 5 3 1

4 2

Prefixo: hept- (Apresenta sete átomos de C.) Infixo: -en- (Alceno, somente uma dupla ligação). A in-

saturação está no carbono 3. Sufixo: -o (Todos os hidrocarbonetos apresentam o su-

fixo -o.) Portanto: hept-3-eno (C7H14)

B. Alcenos ramificadosA nomenclatura, segundo a IUPAC, obedece às mesmas

regras dos alcanos ramificados. No entanto, além das já estu-dadas, algumas novas “regras” precisam ser obedecidas.

1. A dupla-ligação obrigatoriamente precisa estar na ca-deia carbônica principal, ou seja, ela nunca será uma ramificação.

2. A numeração da cadeia principal sempre deve ser fei-ta de modo que a insaturação receba o menor número possível, ou seja, a numeração deve ser iniciada na extremidade mais próxima da dupla-ligação.

Veja os exemplos a seguir:

a. CH3 — CH — CH2 — CH CH — CH3

CH3

6 5 4 3 2 1

Prefixo: hex- (Apresenta seis átomos de C.) Infixo: -en- (Alceno, somente uma ligação dupla). A in-

saturação está no carbono 2. Sufixo: -o (Todos os hidrocarbonetos apresentam o su-

fixo -o.) Ramificação: metil no carbono 5 Portanto: 5-metil-hex-2-eno (C7H14)

b. CH3 — CH2 — CH2 — CH — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH3

CH

CH2

1

2

3 4 5 6 7 8

Prefixo: oct- (Apresenta oito átomos de C.) Infixo: -en- (Alceno, somente uma ligação dupla). A in-

saturação está no carbono 1. Sufixo: -o (Todos os hidrocarbonetos apresentam o su-

fixo -o.) Ramificação: propil no carbono 3 Portanto: 3-propil-oct-1-eno (C11H22)

Note que a insaturação está na cadeia carbônica principal e que a numeração foi iniciada pela extremidade mais próxi-ma a ela. Além disso, a cadeia carbônica principal foi escolhi-da de modo a conter o maior número de carbonos possível.

c. H2C C — CH3

CH3

1 2 3

Prefixo: prop- (Apresenta três átomos de C.) Infixo: -en- (Alceno, somente uma ligação dupla). A in-

saturação está no carbono 1. Sufixo: -o (Todos os hidrocarbonetos apresentam o

sufixo -o.)

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Ramificação: metil no carbono 2 Portanto: metil-prop-1-eno (C4H8)

Note que, nesse caso, a numeração da ramificação é dispensável. Caso ela estivesse nos carbonos 1 ou 3, estaria na cadeia principal, deixando de ser uma ramificação. Assim, para ser considerada um “metil” 1 (ramificação), ela só pode estar no carbono 2.

01. UFSCObserve as estruturas:I. H2C C — CH — CH3

CH3 CH2

CH3

II. H3C — CH2 — C — CH2 — CH2 — CH3

CH2

III. H3C — CH — CH CH — CH3

CH3

Os compostos I, II e III são, respectivamente:a. 2-metil-3-etil-buteno, 2-etil-pent-2-eno, 2-metil-pent-

3-eno.b. 2,3-dimetil-pent-1-eno, 2-etil-pent-1-eno, 4-metil-pent-

2-eno.c. 2-etil-3-metil-but-3-eno, 2-metil-hex-3-eno, 4-metil-

pent-2-eno.d. 2,3-dimetil-pent-1-eno, 3-metil-hexano, 2-metil-pen-

tano.e. 2-metil-3-etil-but-1-eno, 2-etil-pent-1-eno, 2-metil-pent-

2-eno.

Resolução

H2C C — CH — CH3

CH3 CH2

CH3

1 2 3

4

5

Cadeia principal: pent-1-eno (destacada em vermelho)Ramificações: dois grupos “metil” (carbonos 2 e 3)Portanto: 2,3-dimetil-pent-1-eno (I)

H3C — CH2 — C — CH2 — CH2 — CH3

CH2

2 3 4 5

1

Cadeia principal: pent-1-eno (destacada em vermelho)Ramificação: um grupo “etil” (carbono 2)Portanto: 2-etil-pent-1-eno (II)

H3C — CH — CH CH — CH3

CH3

5 4 3 2 1

Cadeia principal: pent-2-eno (destacada em vermelho)Ramificação: um grupo “metil” (carbono 4)Portanto: 4-metil-pent-2-eno (III)Alternativa correta: B

APRENDER SEMPRE 27

C. Alcinos ou alquinosOs alcinos são hidrocarbonetos insaturados formados por cadeias alifáticas que contêm uma ligação tripla (dois átomos de

carbono com hibridação sp e duas ligações π) entre os carbonos, o que os torna muito mais reativos que os alcanos e os alcenos. Obedecem à fórmula geral: CnH2n − 2

A nomenclatura química orgânica dos alcinos segue exatamente as mesmas regras dos alcenos, com a única diferença de que o infixo agora será -in-.

Observe os exemplos:

a. H3C — CH2 — CH2 — CH2 — C CH6 2 1345

Prefixo: hex- (Apresenta seis átomos de C.) Infixo: -in- (Alcino, somente uma tripla ligação). A insaturação está no carbono 1. Sufixo: -o (Todos os hidrocarbonetos apresentam o sufixo -o.) Portanto: hex-1-ino (C6H10)

b. 2

1 3 5 7

4 6 8

Prefixo: oct- (Apresenta oito átomos de C.) Infixo: -in- (Alcino, somente uma ligação tripla). A insaturação está no carbono 4, independentemente do lado em que se

inicia a contagem. Sufixo: -o (Todos os hidrocarbonetos apresentam o sufixo -o.) Portanto: oct-4-ino (C8H14)

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c. H3C — C — C C — CH — CH2 — CH3

CH3

CH3 CH3

1 2 3 4

5 6 7

Prefixo: hept- (Apresenta sete átomos de C.) Infixo: -in- (Alcino, somente uma ligação tripla). A insa-

turação está no carbono 3. Sufixo: -o (Todos os hidrocarbonetos apresentam o su-

fixo -o.) Ramificações: 3 grupos metil nos carbonos 2, 2 e 5. Portanto: 2,2,5-trimetil-hept-3-ino (C10H18)

01. Unifor-CE O 1-pentino pertence à classe dos hidrocarbonetos de

fórmula geral:a. CnH2n + 2 b. CnH2n c. CnH2n – 2

d. CnH2n – 4

e. CnH2n – 6

ResoluçãoFórmula do 1-pentino (pent-1-ino):

CH3 — CH2 — CH2 — C — CH

Fórmula molecular: C5H8

Portanto, fórmula geral: CnH2n – 2

Alternativa correta: C

APRENDER SEMPRE 28

D. Alcadienos ou dienosOs alcadienos são os hidrocarbonetos formados por ca-

deias alifáticas que contêm duas ligações duplas na cadeia principal (quatro átomos de carbono com hibridação sp e duas ligações π). Também obedecem à fórmula geral: CnH2n − 2, como os alcinos.

Alcadienos acumulados: são dienos em que um átomo de carbono acumula duas ligações duplas.

Exemplo: buta-1,2-dienoCH2 = C = CH — CH3

Alcadienos conjugados: são dienos em que as ligações duplas são alternadas, ou seja, separadas por apenas uma ligação simples entre átomos de carbono da cadeia.

Exemplo: buta-1,3-dienoCH2 = CH — CH = CH2

Alcadienos isolados: são dienos em que as ligações du-plas são separadas por duas ou mais ligações simples.

Exemplo: hepta-2,5-dienoCH3 — CH = CH — CH2 — CH = CH — CH3

A nomenclatura química orgânica dos alcadienos segue as mesmas regras já vistas com o infixo -dien-.

Normalmente, a letra a é acrescentada entre as con-soantes do prefixo e do infixo, somente para facilitar a lei-tura ou pronúncia.

A numeração da cadeia deve ser feita de modo que as insaturações sejam representadas pelos menores números possíveis.

Observe os exemplos a seguir:

a. H2C CH — CH2 — C CH2

1 2 3 4 5

H

Prefixo: penta- (Apresenta cinco átomos de C.) Infixo: -dien- (Alcadieno, duas duplas ligações) As

insaturações estão nos carbonos 1 e 4. Observe que poderíamos iniciar a numeração por qualquer uma das extremidades, obtendo o mesmo resultado.

Sufixo: -o (Todos os hidrocarbonetos apresentam o su-fixo -o.)

Portanto: penta-1,4-dieno (C5H8)

b. H2C C

H

C CH2

CH3

1

2

3

4

Prefixo: buta- (Apresenta quatro átomos de C.) Infixo: -dien- (Alcadieno, duas duplas ligações). As

insaturações estão nos carbonos 1 e 3. Observe que poderíamos iniciar a numeração por qualquer uma das extremidades, obtendo o mesmo resultado. Nesse caso, no entanto, devemos optar pela extre-midade que contém o menor número na ramificação (carbono 2).

Sufixo: -o (Todos os hidrocarbonetos apresentam o su-fixo -o.)

Portanto: 2-metilbuta-1,3-dieno (C5H8)

c. C C C

H

H

H

H

Prefixo: propa- (Apresenta três átomos de C.) Infixo: -dien- (Alcadieno, duas duplas ligações). As

insaturações estão nos carbonos 1 e 2. Observe que, nesse caso, a numeração é desnecessária.

Sufixo: -o (Todos os hidrocarbonetos apresentam o sufixo -o.)

Portanto: propadieno (C3H4)

Existem materiais plásticos muito úteis no dia a dia. Sacolas de supermercados, embalagens de xampus, descartáveis em geral, brinquedos etc. são exemplos de materiais produzidos dos alcenos. Os mais comuns são o eteno (conhecido popularmente como etileno) e o pro-peno (conhecido como propileno). Eles sofrem uma rea-ção que une várias cadeias desses compostos, forman-do o polietileno e o polipropileno, respectivamente. As sacolas de supermercado, tão populares e controversas em nosso cotidiano, são constituídas de polietileno.

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Leia o texto a seguir sobre o isopreno, nome comum do 2-metil-1,3-butadieno.

A influência do isopreno sobre o climaIsopreno é um composto químico emitido na-

turalmente por muitas plantas. Em sua composi-ção, contém carbono e hidrogênio; portanto, esse composto tem importância para estudos sobre o balanço de carbono e também sobre a química atmosférica, pois, em decorrência de sua emis-são, muitas reações químicas acontecem, o que tem influência direta e indireta sobre o clima.

[...]Pesquisas têm apontado que o isopreno pode

ser emitido em maior quantidade em temperatu-ras mais elevadas. “No meu trabalho, eu condi-cionei a planta a diferentes níveis de temperatura, tentando identificar e quantificar sua emissão; os resultados demonstraram que, em temperaturas entre, aproximadamente, 25 °C e 45 °C, a emis-são de isopreno foi crescente, indicando que a planta poderia emitir ainda mais do que foi apre-sentado na temperatura máxima em que foi pos-sível expor a folha”[...].

O aumento das emissões de isopreno, em fun-ção de mudanças de temperatura, poderá ocasio-nar padrões diferenciados nas reações químicas na atmosfera, pois o isopreno reage com outro composto, chamado radical hidroxila, o qual tam-bém reage com o gás de efeito estufa metano. No entanto, o radical hidroxila reage de forma mais eficiente com o isopreno, o que pode aumentar o tempo de vida do metano na atmosfera, intensifi-cando o efeito estufa.

[...]

Disponível em: <https://www.inpa.gov.br/noticias/noticia_sgno2.php?codigo=1975>. Acesso em: 29 set. 2015.

2. Cicloalcanos ou ciclanos ou cicloparafinas

Cicloalcanos são hidrocarbonetos cíclicos que apresentam apenas ligações simples entre carbonos. Sua fórmula geral é CnH2n. Podem ser representados por figuras geométricas cíclicas.

Sua nomenclatura, segundo a IUPAC, segue as mesmas regras dos alcanos, usando-se o prefixo ciclo- antes do nome oficial.

Veja os exemplos a seguir.a. H2C — CH2

H2C — CH2

Ciclobutano

Também pode ser representado por forma geométrica:

b.

H2C

H2C

H2C

CH2

CH2

CH2

Cicloexano

Que pode ser representado por sua forma geométrica:

Quando o ciclano tiver ramificações, estas seguirão as

regras dos menores números, iniciando sempre pela ramificação mais simples.

c. H2C — C — CH3

CH2

H Metil-ciclo-propano

Observe que, nesse caso, não é necessária a numeração.

d.

H2C

H2C

C — CH3

C — CH3

CH2

CH2

H

H

1

23

4

5 6

1,2-dimetil-ciclo-hexano

e. — CH3

— CH2— CH3

4

3

1

2

2-etil-1-metil-ciclo-butano

ObservaçãoNote que iniciamos a numeração pela ramificação mais

simples ou menos complexa; o nome oficial do composto, contudo, usa a ordem alfabética das ramificações.

A. Cicloalcenos, cicloalquenos ou ciclenosCicloalcenos são hidrocarbonetos cíclicos com uma liga-

ção dupla. Sua fórmula geral é CnH2n − 2. Assim como os cicloal-canos, também podem ser representados pela figura geomé-trica do ciclo.

Sua nomenclatura, segundo a IUPAC, segue as mesmas regras dos alcenos, usando-se o prefixo ciclo- antes do nome oficial. A numeração deve ser sempre iniciada pela insaturação, de modo que ela invariavelmente esteja entre os carbonos 1 e 2. Depois, a sequência numérica deve ser feita de modo a obter os menores números possíveis nas ramificações.

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Veja os exemplos a seguir:a.

Ciclopenteno

Nesse caso, a numeração não é necessária.

b.

3

2

1

6

5

4

CH3

3-etil-ciclo-penteno

Note que, nesse caso, a numeração seguiu o sentido horário, para que a insaturação ficasse entre os carbo-nos 1 e 2 e a ramificação apresentasse o menor núme-ro possível.

c.

1

2

3

4

5

6

CH3

CH3

1-etil-5-metil-ciclo-hexeno

Note que a numeração obedeceu à regra dos menores números. A outra opção de numeração, no sentido ho-rário, teria as ramificações nos carbonos 2 e 4, respec-tivamente.

01. PUC-MG Um mol de um hidrocarboneto de fórmula desconhe-

cida consome, em combustão total, 134,4 L de O2, medi-dos em CNTP, e produz 72 g de H2O. É correto concluir que o composto orgânico é o:

a. propano.b. butano.c. ciclobutano.

d. ciclopropano.e. propeno.

ResoluçãoCalculando a quantidade, em mols, do gás oxigênio

produzido (CNTP):p ∙ V = n ∙ R ∙ T1 ∙ 134,4 = n ∙ 0,082 ∙ 273n = 6 molCalculando a quantidade, em mols, de água produzida:1 mol 18 g x mol 72 gx = 4 molNa reação de combustão total do hidrocarboneto, ob-

temos:CxHy + 6 O2 → ? CO2 + 4 H2OBalanceando a equação, podemos escrever:CxHy + 6 O2 → 4 CO2 + 4 H2OAssim, obteremos: C4H8

Dessa maneira, obtemos um composto de fórmula ge-ral: CnH2n

Essa fórmula é característica de um alceno ou de um ci-clano. Pela análise das alternativas, obteremos um ciclano.

Alternativa correta: C

APRENDER SEMPRE 29

Leia o texto a seguir sobre o limoneno, um cicloalceno de cadeia aberta e fechada (mista).

Aromaterapia: a casca do limão contém d-limonenoUm dos grandes segredos das propriedades terapêuticas dos óleos essenciais (OEs) cítricos, que são

extraídos das cascas de limões, tangerinas e laranjas, está no alto teor de monoterpenos que possuem. Monoterpenos são as menores moléculas que compõem os óleos essenciais (OEs) cítricos, motivo pelo

qual penetram com extrema facilidade em todos os tecidos e células do corpo humano, com uma poderosa ação solvente de gorduras e toxinas.

Existe uma família de substâncias classificadas como monoterpenos, e o principal componente desta família é o d-limoneno. O óleo extraído da casca da laranja chega a 90% de d-limoneno. Na casca do limão, dependendo da variedade, há 65-70% de d-limoneno. O óleo da tangerina tem 70% e do grapefruit é super elevado: 95%.

[...]O d-limoneno age, ainda, suprimindo a atividade da enzima hepática HMG-CoA redutase, um fator-

-chave para a síntese do colesterol. Ele age também descongestionando o fígado, especialmente após a ingestão de grande quantidade de álcool e alimentos altamente gordurosos.

O fato é que a ação sinérgica destes vários monoterpenos do OE de limão cria uma ação muito pode-rosa na desobstrução de vasos sanguíneos, prevenindo e tratando vários dos problemas cardiovasculares.

[...]

Disponível em: <http://www.docelimao.com.br/site/linhaca/31-a-casca-do-limao-contem-d-limoneno.html>. Acesso em: 30 set. 2015.

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3. Hidrocarbonetos aromáticosHidrocarbonetos aromáticos são os que apresentam pelo

menos um anel ou núcleo benzênico ou aromático em sua estrutura. É um ciclo plano com seis átomos de carbono que estabelecem entre si ligações ressonantes (ligações simples e duplas alternadas).

São compostos muito estáveis, por causa da ressonân-cia, ou seja, deslocalização dos pares de elétrons π das liga-ções duplas. Só reagem em condições muito enérgicas.

O composto mais simples dessa classe é o benzeno, de fórmula molecular C6H6, cuja fórmula estrutural está repre-sentada a seguir.

C

C

C

C

CH

H

H

H

H

HC

ou ou

Existem outros tipos de compostos aromáticos que apre-sentam núcleos condensados (com átomos de carbono em co-mum) ou isolados. Veja alguns exemplos a seguir:

Fenantreno

Antraceno

Naftaleno

Difenilmetano

Durante anos, os químicos tentaram entender a distribuição dos seis átomos de carbono do benzeno e de que maneira os átomos de hidrogênio estavam organizados. Várias teorias surgi-ram, mas somente em 1865 o químico alemão Friedrich August Kekulé (1829-1896) conseguiu explicar a fórmula estrutural do benzeno. Os seis átomos de carbono estão organizados em um ciclo, com as duplas-ligações alternadas. Essas ligações duplas formam uma ressonância, ou seja, elas como que oscilam entre

si, formando um híbrido entre uma ligação simples e uma du- pla-ligação. No caso do benzeno, o círculo inscrito no anel aromá-tico indica que os elétrons das ligações estão deslocalizados, isto é, a nuvem eletrônica é uniformemente distribuída pela molécu-la, conferindo à estrutura molecular uma excelente estabilidade.

Os hidrocarbonetos aromáticos não apresentam uma fórmula geral. Sua nomenclatura segue algumas regras da IUPAC, porque eles são compostos atípicos.

Inicialmente, usam-se os nomes dos grupos ligados ao anel aromático, seguidos do nome da cadeia principal (exem-plos: naftaleno, benzopireno). Quando existe mais de um substituinte, suas posições devem ser numeradas, obede-cendo à regra dos menores números.

CH3

Metilbenzeno (popularmente conhecido por tolueno)

H3C — — CH3

1,4-dimetilbenzeno

CH3

CH2 — CH3

1-etil-2-metilbenzeno

Existe ainda outra maneira de nomear os compostos aro-máticos com dois grupos substituintes. Observe a seguir:

Posição 1-2: ortoPosição 1-3: metaPosição 1-4: para

Xortoorto

metapara

meta

Assim, obteremos:

CH3

CH3

1,2-dimetilbenzeno ou orto-dimetilbenzeno

CH3

CH3

1,3-dimetilbenzeno ou meta-dimetilbenzeno

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CH3

CH3

1,4-dimetilbenzeno ou para-dimetilbenzeno

Esse tipo de nomenclatura ainda é muito comum, mas a IUPAC recomenda que se utilize preferencialmente a numera-ção da cadeia, em vez dos prefixos orto-, meta- e para-.

01. Unisinos-RSConsidere o seguinte composto:

CH3

CH3

CH2 — CH2 — CH3

Sua nomenclatura correta é:a. 1,2-etil-3-propilbenzeno.b. 1,2-dimetil-3-propilbenzeno.c. 1-propil-2,3-dimetilbenzeno.d. o-dimetil-m-propilbenzeno.e. m-dimetil-o-propilbenzeno.

Resolução

CH3

CH3

CH2 — CH2 — CH3

metil

metil

propil

12

3

1,2-dimetil-3-propilbenzenoAlternativa correta: B

APRENDER SEMPRE 30

A. Haletos orgânicosOs haletos orgânicos são compostos derivados de hidro-

carbonetos. Um ou mais átomos de hidrogênio são substituí-dos por átomos de halogênios (família 17 da Tabela Periódica — F, C, Br ou I).

Para a nomenclatura IUPAC, o halogênio é considerado uma ramificação da cadeia principal. As demais regras de nomenclatura dos hidrocarbonetos permanecem, sempre se usando os menores números. No entanto, o halogênio é con-siderado o elemento mais importante, fazendo a numeração da cadeia principal iniciar-se a partir dele.

Veja alguns exemplos.

H3C — CH2 — CH — CH3

Br

2-bromobutano

CH3 — CH2 — C — CH3

CH3

C

2-cloro-2-metil-butano

— Br

Bromobenzeno

ObservaçãoNesse caso, a numeração não é necessária, porque há

somente uma ramificação.

H — C — C

C

C

Triclorometano

01. Dê o nome oficial (IUPAC) do composto a seguir.

H3CCH2C CCH3

C C

Resolução

H3CCH2C CCH3

C C

2 átomos de cloro nas posições 2 e 3, com uma insatu-ração no carbono 2

Assim, obteremos: 2,2-dicloro-pent-2-eno.

APRENDER SEMPRE 31

Existem materiais plásticos muito úteis no dia a dia. As sacolas de supermercados, embalagens de xampus, des-cartáveis em geral, brinquedos etc. são exemplos desses materiais.

Polipropileno – termoplástico

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Benzeno e suas aplicaçõesVocê sabe a importância do benzeno e como ele está presente no seu dia a dia?Imagine uma festa de aniversário infantil com copos de vidro. Além do perigo que isso seria para

as crianças, que poderiam se machucar, ainda haveria o trabalho de lavar toda aquela louça que ficaria após a festa.

Por falar em louça... Sabe aquela pia cheia de louça suja após o almoço com a família? Imagine lavá-la sem o detergente; e aquele cesto de roupas sujas, como você as lavaria sem o sabão em pó?

Esses são alguns exemplos que provam como o benzeno está presente no seu dia a dia, seja no copo plástico, seja no detergente ou no sabão em pó.

O benzeno é um aromático que, quando sintetizado com outros petroquímicos, serve de matéria-pri-ma para diversos produtos. Por exemplo, os estirênicos, formados pela síntese do benzeno com o eteno, são a matéria-prima para a fabricação de copos descartáveis e isopor.

Já no caso dos detergentes domésticos, industriais e sabão em pó, o benzeno serve também de ma-téria-prima para o LAB (Linear Alkyl Benzene), que é utilizado para a fabricação desses produtos.

O benzeno também é uma das matérias-primas da cadeia de obtenção do nylon – material sintético de alta resistência mecânica, usado na confecção de roupas, calçados, linhas de pesca, autopeças e próteses dentárias – e das espumas de poliuretano, utilizadas em eletrodomésticos como isolamento térmico nas geladeiras, nas peças internas dos carros (exemplo painéis do carro).

Disponível em: <http://www.braskem.com.br/site.aspx/Braskem-News-Detalhe?codNews=OcWoR7FKqvI=>. Acesso em: 30 set. 2015.

Acesse o link:

<http://www.ufjf.br/analiseambiental/files/2011/11/NAGEA-2011-QUIM-AMB-JM-BENZENO.pdf>.

Você aprenderá um pouco sobre o benzeno: história, onde ele se encontra no cotidiano e seus efeitos na saúde humana.

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4. Organizador gráfico

A. Hidrocarboneto

Nomenclatura IUPAC

Nomenclatura IUPAC

CaracterísticasApenas

textoTema Tópico Subtópico destaqueSubtópico

Não aromáticos

Aromáticos

Aromáticosrami�cados

Haletosorgânicos

Alcenos Alcinos Alcadienos Cicloalcanos Cicloalcenos

Hidrocarboneto

CHAI

WAT

PHOT

OS /

ISTO

CK

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02. PUC-PRAlcinos são hidrocarbonetos: a. alifáticos saturados. b. alicíclicos saturados. c. alifáticos insaturados com dupla-ligação. d. alicíclicos insaturados com tripla ligação. e. alifáticos insaturados com tripla ligação.

Módulo 43Hidrocarbonetos ramificados: alcenos ou alquenos ou olefinas, alcinos ou alquinos, alcadienos ou dienos e nomenclatura

Exercícios de Aplicação

01. UFU-MG A substância de fórmula C8H16 representa um:a. alcano de cadeia aberta.b. alceno de cadeia aberta.c. alcino de cadeia aberta.d. composto aromático.e. alcino de cadeia fechada.

03. UFRGS Um alceno possui cinco átomos de carbono na cadeia

principal, uma ligação dupla entre os carbonos 1 e 2 e duas ra-mificações, cada uma com um carbono, ligadas nos carbonos 2 e 3. Sobre este alceno, é incorreto afirmar que apresenta:

a. quatro carbonos primários.b. dois carbonos terciários.c. um carbono quaternário.d. um carbono secundário.e. quatorze hidrogênios.

ResoluçãoC8H16 corresponde à fórmula geral: CnH2n.Essa fórmula pode representar um alceno de cadeia aberta.Alternativa correta: B

ResoluçãoAlcinos ou alquinos são hidrocarbonetos de cadeia aber-

ta (alifáticos) com uma ligação tripla em sua cadeia carbônica principal.

Alternativa correta: E

Resolução

H2C C — CH — CH2 — CH3

21

6 7

3 4 5

CH3 CH3

Carbonos primários: 1, 5, 6, 7 → total = 4Carbonos secundários: 4 → total = 1Carbonos terciários: 2, 3 → total = 2Carbonos quaternários → total = 0Fórmula molecular: C7H14

Alternativa correta: CHabilidadeClassificar os átomos de carbonos de uma cadeia em pri-

mários, secundários, terciários e quaternários.

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04. Unifor-CE O 2-metil-2-penteno tem fórmula molecular:a. C6H12

b. C6H10

c. C5H12

d. C5H10

e. C5H8

Seu espaço

Exercícios Extras

05. Acafe-SC Considere a molécula H3C — CH = CH2. Sobre ela, é cor-

reto afirmar:01. Apresenta um átomo de carbono insaturado e dois

átomos de carbono saturados.02. O átomo de carbono central é secundário.04. Obedece à fórmula geral: CnH2n – 2.08. A cadeia carbônica é alifática insaturada.16. Seu nome é propeno.Dê a soma dos números dos itens corretos.

Sobre o móduloApresentar aos alunos o conceito de alcenos e detalhar sua nomenclatura. Mostrar a fórmula estrutural de um alcino qualquer e diferenciá-lo de um alceno. Mostrar que as nomenclaturas das duas

classes orgânicas são semelhantes, obedecendo às mesmas regras. Introduzir aos alunos os alcadienos, novamente focando a nomenclatura. Enfatizar que as duas ligações duplas devem

estar na cadeia principal.

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0Exercícios Propostos

Da teoria, leia os tópicos 1, 1.A, 1.B, 1.C e 1.D.

Exercícios de tarefa reforço aprofundamento

06. Unisinos-RS O nome oficial do composto a seguir é:

a. 5-etil-3,3,4-trimetil-hept-5-enob. 3,5-dietil-4,5-dimetil-hex-2-enoc. 2,4-dietil-2,3-dimetil-hex-4-enod. 3-etil-4,5,5-propil-hept-2-enoe. 3-etil-4,5,5-trimetil-hept-2-eno

07. Mackenzie-SP O nome (IUPAC) para o composto

CH3 — CH CH — CH2 — C — CH3

CH3

CH3

é:a. 5,5-dimetil-2-hexino.b. 5-etil-2-hexeno.c. 2,2,5-trimetil-4-penteno.d. 2-metil-2-hepteno.e. 5,5-dimetil-2-hexeno.

08. UEL-PRDê o nome oficial (IUPAC) e a fórmula molecular dos hi-

drocarbonetos a seguir:

a. H3C — CH2 — C — CH2 — CH2 — CH3

CH3

C

CH

b. H3C — CH2 — C — CH CH — CH3

CH3

CH2CH3

CH3

09. PUC-PR Pelo sistema IUPAC, a nomenclatura correta para os com-

postos a seguir:

H3C — CH — CH — CH2 — CH3

H2C

H3C

CH3

e

H3C — CH2 — C C — CH — CH3

C6H5

é, respectivamente:a. 3,4-dimetil-hexano e 2-fenil-3-hexino.b. 3,4-dimetil-hexano e 5-fenil-3-hexino.c. 3,4-dimetil-hexano e 2-benzil-3-hexino.d. 3-metil-2-etil-pentano e 2-benzil-3-hexino.e. 3-metil-2-etil-pentano e 2-fenil-3-hexino.

10. Sobre um dieno formado por 6 carbonos, sendo os carbo-

nos 1, 2, 4 e 5 insaturados, pedem-se:a. o número de hidrogênios;b. sua fórmula estrutural;c. sua fórmula molecular;d. seu nome oficial (IUPAC).

11. Escreva as fórmulas estruturais dos seguintes com-

postos:a. 5-etil-2-metil-hept-3-ino;b. nona-3,5-dieno.

12. Acafe-SC Os hidrocarbonetos acetilênicos são representados pela

fórmula CnH2n − 2. A alternativa correta que apresenta quatro compostos de

hidrocarbonetos acetilênicos, respectivamente, com 2, 3, 4 e 5 átomos de carbono, são:

a. eteno, propeno, buteno e penteno. b. etano, propano, butano e pentano. c. etino, propino, 1-butino e 1-pentino. d. metano, etano, propano e butano.

13. UFPRDetermine a nomenclatura das moléculas a seguir e nu-

mere a coluna da direita de acordo com a coluna da esquerda.

1.

2.

3.

4.

5.

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( ) 2,3-dimetil-butano( ) 2-pentino( ) 2-etil-1-buteno( ) 1,5-octadieno( ) 2-etil-3-metil-1-penteno

Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta da coluna da direita, de cima para baixo.

a. 4 – 1 – 2 – 3 – 5b. 1 – 5 – 3 – 2 – 4c. 2 – 3 – 1 – 4 – 5d. 2 – 1 – 5 – 4 – 3e. 4 – 1 – 5 – 3 – 2

14. UFMS Analise as afirmações feitas sobre a cadeia carbônica a

seguir e assinale a(s) correta(s).

H3C — CH2 — CH — CH — CH — C — CH2 — CH3

CH3 C2H5 C6H13

01. A cadeia principal possui 8 carbonos.02. Os radicais ligados à cadeia principal são: metil, etil e etil.04. A insaturação está no carbono 5.08. O carbono 3 é quaternário.16. A cadeia possui 3 carbonos secundários.Dê a soma dos números dos itens corretos.

15. IME-RJ O isopreno é um composto orgânico tóxico que é utilizado

como monômero para a síntese de elastômeros, através de reações de polimerização. Dada a estrutura do isopreno, qual sua nomenclatura IUPAC?

a. 1,3-buteno b. 2-metil-butadienoc. 2-metil-butenod. pentadieno e. 3-metil-butadieno

16. Dê o nome oficial (IUPAC) do composto a seguir.

H3C — CH — CH — C — CH2

CH2

CH3

CH — CH3

CH3

CH3

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Módulo 44Hidrocarbonetos alicíclicos ramificados: cicloalcanos ou ciclanos ou cicloparafinas, cicloalcenos ou cicloalquenos ou ciclenos e nomenclatura

Exercícios de Aplicação

01. UEPG-PR Dentre os produtos químicos apresentados nas alternati-

vas, assinale os que apresentam a fórmula molecular C4H8 e dê a soma dos números dos itens corretos.

01. 2-metilpropeno02. 1-buteno04. metil-ciclopropano08. ciclobutano

02. UFRGS A estrutura correta para um hidrocarboneto alifático satu-

rado que tem fórmula molecular C11H22 e que apresenta gru-pamentos etila e isopropila em sua estrutura é:

a.

b.

c.

d.

e.

Resolução01. Correto

H — C — C — CH3

H3C

H

02. Correto CH3 — CH2 — CH — CH2

04. Correto

CH3

08. Correto

Resposta: 15 (01 + 02 + 04 + 08)

ResoluçãoC11H22 = CnH2n Pode ser um alceno ou ciclano: alternativas A, C ou D.

n-propil

Metil

Etil

a. Incorreta

Isopropil

Etil

c. Correta

n-propil

Etil

d. IncorretaAlternativa correta: C

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03. UFRN (adaptado) A nomenclatura oficial (IUPAC) do composto a seguir é:

H3C — CH2 —— CH3

CH3

a. 3-etil-1-metil-ciclobutano. b. 1,1-dimetil-3-etilbutano.c. 1-etil-3,3-dimetilbutano.d. 1,1-metil-3-etilbutano.e. 3-etil-1,1-dimetil-ciclobutano.

Exercícios Extras

04. UEL-PR Quantos átomos de hidrogênio há na molécula do ciclo-

buteno?a. 4b. 5c. 6d. 7e. 8

05. Considere as duas substâncias orgânicas representadas

a seguir.

Quais são seus nomes oficiais?

Seu espaço

Resolução

CH2 — CH2

CH2 — CH2

Apresentar aos alunos os hidrocarbonetos cíclicos.Diferenciar as fórmulas gerais de cada um dos tipos de ciclo: ciclanos e ciclenos. Comparar as fórmulas gerais com as fór-

mulas dos hidrocarbonetos acíclicos.Apresentar as regras de nomenclatura dos ciclos.

H3C — CH2 —— CH3

CH3

12

43

Metil

Etil

A cadeia principal é um ciclo com 4 átomos de carbono saturados: ciclobutano.

Obedecendo à regra dos menores números, numeramos a cadeia a partir dos radicais “metil”. Assim, a nomenclatura correta é:

3-etil-1,1-dimetil-ciclobutanoAlternativa correta: EHabilidadeNomear os compostos orgânicos de acordo com as nor-

mas da IUPAC (nomenclatura oficial).

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0Exercícios Propostos

Da teoria, leia os tópicos 2 e 2.A.

Exercícios de tarefa reforço aprofundamento

06. Dê o nome do composto a seguir utilizando o sistema

IUPAC.

CH3

CH3CH3

CH3

CH3 CH3

CH3

C

07. UEL-PR Qual das fórmulas moleculares representa um ciclano?a. C6H14

b. C6H12

c. C6H10

d. C6H8

e. C6H6

08. UFRJConsidere as estruturas:

Elas representam moléculas diferentes? Quais são seus nomes oficiais?

09. A substância isopropil-ciclo-hexano tem fórmula mo-

lecular:a. C9H12

b. C6H14

c. C6H12

d. C9H18 e. C9H20

10. Dê o nome oficial aos compostos a seguir.

a. C

H2C

H3C H

CH2

H2

C C

b.

H2C

H2C

C — CH3

C — CH3

H

HCH2

CH2

11. Osec-SP Quantos carbonos existem no ciclano de menor massa

molecular?a. 3b. 4c. 5d. 6e. 7

12. Têm a mesma fórmula molecular C6H12:a. hexano e metil-ciclopentano.b. hex-1-eno e ciclo-hexano.c. hex-2-ino e ciclo-hexenod. 2-metil-pentano e dimetil-ciclobutano.e. 2,2-dimetil-butano e etil-ciclobutano.

13. Em relação ao composto cujo nome IUPAC é 1,3-dietil-ci-

clopentano, podemos afirmar que:a. possui 2 carbonos quaternários.b. possui 2 carbonos terciários.c. possui 4 átomos de carbono secundário.d. sua fórmula molecular é C9H16. e. apresenta cadeia carbônica insaturada.

14. UFF-RJ O limoneno, um hidrocarboneto cíclico insaturado, prin-

cipal componente volátil existente na casca da laranja e na do limão, é um dos responsáveis pelo odor característico dessas frutas.

Limoneno

Observando-se a fórmula estrutural e com base na no-menclatura oficial dos compostos orgânicos (IUPAC), o limo-neno é denominado:

a. 1-metil-4-(isopropenil)cicloexeno.b. 1-metil-2-(4-propenil)cicloexeno.c. 1-(isopropenil)-4-metil-cicloexeno.d. 1-metil-4-(1-propenil)cicloexeno.e. 1-(isopropenil)-4-metil-3-cicloexeno.

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15. Acafe-SCO peróxido de benzoíla é um catalisador das polimeriza-

ções dos plásticos. Sua temperatura de autoignição é 80 °C, podendo causar inúmeras explosões.

— C — O — O — C —

O O

Sua cadeia é:a. alicíclica.b. aromática.c. alifática.d. homocíclica.e. saturada.

16. Mackenzie-SP

CH3

C

C

C

CH

CH2

H3C CH2

H2C

H2C

H

Sobre o limoneno, substância obtida do óleo de limão, re-presentada acima, é incorreto afirmar que:

a. apresenta uma cadeia cíclica e ramificada. b. apresenta duas ligações covalentes pi. c. apresenta um carbono quaternário. d. sua fórmula molecular é C10H16. e. apresenta três carbonos terciários.

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03. EFOA-MG De acordo com as regras da IUPAC, o nome sistemático do

hidrocarboneto representado a seguir é:

C

a. 4-cloro-hexano.b. 4-cloro-hexila.c. hexano-4-cloro.d. 3-cloro-hexano.e. hexano-3-cloro.

Módulo 45Hidrocarbonetos aromáticos ramificados, haletos orgânicos e suas nomenclaturas

Exercícios de Aplicação

01. UFG-GO (adaptado) Observe as estruturas a seguir:A. CH3

B.

H3C

C.

H H

H HH

H — C — H

H

Sobre essas estruturas é correto afirmar:01. Representam três substâncias químicas diferentes.02. A substância B recebe o nome IUPAC de 3-metilbenzeno.04. A estrutura C possui três carbonos insaturados e qua-

tro saturados.08. A fórmula molecular do composto A é C7H8.Dê a soma dos números dos itens corretos.

02. PUCCamp-SP A fórmula estrutural do naftaleno (nome comercial = naf-

talina) é:

ou

Sua fórmula mínima fica:a. C10H8

b. CH2

c. CH4

d. C5H4

e. CH3

ResoluçãoUsando a regra dos menores números, obteremos:

C

6 4 2

1

3

5

O composto é um haleto orgânico, com um átomo de cloro no carbono 3. Assim, obteremos: 3-cloro-hexano.

Alternativa correta: DHabilidadeNomear os haletos orgânicos segundo as regras estabe-

lecidas pela IUPAC.

Resolução01. Incorreto. As três fórmulas representam o mesmo

composto.02. Incorreto. O nome oficial do composto é metilbenze-

no. Não é necessário numerar.04. Incorreto. Tem seis carbonos insaturados (benzeno)

e 1 saturado (ramificação).08. CorretoResposta: 8 (8)

ResoluçãoA fórmula molecular do composto é C10H8. Portanto, a fór-

mula mínima será C5H4.Alternativa correta: D

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Exercícios Extras

04. UECE A vitamina D é muitas vezes conhecida como a vitamina

do sol, contudo somente a vitamina D3 (colecalciferol) é pro-duzida por meio da síntese natural da luz solar sobre a pele. A vitamina D3 é considerada a forma mais benéfica ao corpo, pois regula o nível de cálcio e fósforo no sangue, o que é vital para o desenvolvimento e o crescimento dos ossos. Ela reduz o risco de câncer de próstata, câncer de mama e câncer de cólon.

H

H

HO

Colecalciferol

Com relação à estrutura da vitamina D3, assinale a afir-mação correta.

a. Nela existem cinco radicais do grupo metil.b. É constituída por 36 átomos de hidrogênio.c. Possui dois anéis benzênicos.d. Sua fórmula molecular é C27H44O.

05. Unifor-CE O composto representado pela fórmula:

HO OHN

CH3

tem molécula com:I. três anéis aromáticos;II. 22 átomos de carbono;III. 29 átomos de hidrogênio.

Está correto o que se afirma somente em:a. I.b. II.c. III.d. I e III.e. II e III.

Seu espaço

Sobre o móduloApresentar aos alunos o benzeno como composto aromático mais simples. Conceituar hidrocarbonetos aromáticos. Relem-

brar o conceito de halogênio para introduzir os haletos orgânicos. Mostrar as nomenclaturas oficiais, mediante vários exemplos.

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0Exercícios Propostos

Da teoria, leia os tópicos 3 e 3.A.

Exercícios de tarefa reforço aprofundamento

06. Uniube-MGO composto aromático de fórmula C6H6 corresponde a:a. benzeno.b. hexano.c. cicloexano.d. ácido benzoico.e. fenilamina.

07. Dê o nome oficial (IUPAC) do composto a seguir:

CH3

CH3

CH3

CH3

08. UFPEA gasolina é um combustível constituído basicamente

por hidrocarbonetos e, em menor quantidade, por produtos oxigenados, de enxofre, de nitrogênio e compostos metáli-cos. Esses hidrocarbonetos são formados por moléculas de cadeia carbônica entre 4 e 12 átomos. Veja a seguir alguns constituintes da gasolina.

C

H — C

C

C

H

HHH

H

H

H

CC

C CH

H

H

H

C

C

C

C

H3C

H

H

H

CH

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

H3C

H3C

CH2

HHH

H

HHC

CC

CC C

iso-octano etilbenzeno

2,4,4-trimetil-1-pentenocicloexano

HH

Com base nas estruturas , marque verdadeiro (V) ou falso (F).( ) Segundo a IUPAC, o nome do iso-octano seria

2,4,4-trimetilpentano.( ) O etilbenzeno é um composto aromático.( ) O ciclo-hexano é um composto cíclico, portanto tam-

bém pode ser chamado de aromático.

( ) O 2,4,4-trimetil-1-penteno é uma “olefina” de cadeia aberta.

( ) Todos os compostos citados podem ser chamados de hidrocarbonetos “insaturados”.

09. UFSCar-SP A queima do eucalipto para produzir carvão pode liberar

substâncias irritantes e cancerígenas, tais como benzoantra-cenos, benzofluorantracenos e dibenzoantracenos, que apre-sentam em suas estruturas anéis de benzeno condensados. O antraceno apresenta três anéis e tem a seguinte fórmula molecular:

a. C14H8

b. C14H10

c. C14H12

d. C18H12

e. C18H14

10. Vunesp Considere os compostos de fórmula:

C

Br

HC C — CH2 — CH3

a. Classifique cada um deles como saturado ou insatura-do, alifático ou aromático.

b. Escreva os nomes desses compostos, utilizando a no-menclatura oficial.

11. UERJ"O Ministério da Saúde adverte: fumar pode causar câncer

de pulmão."Um dos responsáveis por esse mal causado pelo cigarro

é o alcatrão, que corresponde a uma mistura de substâncias aromáticas, entre elas benzeno, naftaleno e antraceno.

benzeno naftaleno

antraceno

As fórmulas moleculares dos três hidrocarbonetos cita-dos são, respectivamente:

a. C6H12, C12H12, C18H20

b. C6H12, C12H10, C18H18

c. C6H6, C10H10, C14H14

d. C6H6, C10H8, C14H10

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12. Cesgranrio-RJ (adaptado) A respeito dos hidrocarbonetos a seguir, assinale a opção

falsa.

CH3 CH3

CH3

CH3

CH3H3C

CH3

CH3

CH3

CH3

a. São todos aromáticos.b. Apresentam todos a mesma classificação de cadeia.c. São chamados respectivamente: benzeno; metil-benze-

no; 1,2-dimetilbenzeno; 1,3,5-trimetilbenzeno; 1,2,3,4-te-trametilbenzeno.

d. Possuem a mesma fórmula mínima (CH)n.

13. Fazu-MG Na figura a seguir, estão representadas as fórmulas de

três compostos aromáticos:

CH3

CH3

I

CH3

CH3

IIC2H5

C2H5

III

Os nomes dos compostos I, II e III representados são, res-pectivamente:

a. 1,2-dimetilbenzeno; 1,5-dimetilbenzeno; 1,4-dietil-benzeno.

b. orto-dimetilbenzeno; 1,5-dimetilbenzeno; para-dietil-benzeno.

c. 1,6-dimetilbenzeno; 1,3-dimetilbenzeno; 1,4-dimetil-benzeno.

d. 1,6-dimetilbenzeno; meta-dimetilbenzeno; para-die-tilbenzeno.

e. 1,2-dimetilbenzeno; 1,3-dimetilbenzeno; 1,4-dietil-benzeno.

14. Escreva a fórmula estrutural e a fórmula molecular do

composto fenilbenzilmetano.

15. Cefet-MG Os nomes corretos para os compostos a seguir são:

CH3

CH3

CH3

CH3

— CH

a. 1-metil-2-ciclo-hexeno; isopropilciclopropano; 1-metil- -2,5-ciclo-hexadieno.

b. 3-metil-1-ciclo-hexeno; isopropilciclopropano; 3-metil- -1,4-ciclo-hexadieno.

c. 1-metil-2-ciclo-hexeno; n-propilciclopropano; 1-metil--2,5-ciclo-hexadieno.

d. 3-metil-1-ciclo-hexeno; isopropilciclopropano; 3-metil- -2,5-ciclo-hexadieno.

e. 3-metil-1-ciclo-hexeno; isopropilciclopropano; 1-metil- -2,5-ciclo-hexadieno.

16. Dê o nome oficial (IUPAC) para os compostos a seguir. a.

CH3 CH3

b.

CH3

CH3H3C