7- (A) Quais são as principais categorias das reações orgânicas? Explique-as e dê exemplos. (B) Defina heteroátomo em moléculas orgânicas. Dê exemplos. © Qual o produto (gás irritante) da reação do gás “mostarda” em contato com vapor d’água, usado como arma química. Contextualize. Cl-CH2-CH2-S-CH2-CH2-Cl+2 H2 O ???
8-(A) Como sabemos quando o equilíbrio é alcançado numa reação química. (B) Defina e relacione equilíbrio químico, mecânico e termodinâmico. © 0 metanol H2 pode ser produzido pela reação entre o CO e o H2, com a liberação de calor. Todas as espécies na reação são gasosas. Qual efeito que cada uma das seguintes variações terá na concentração de CO no equilíbrio? (c1) a pressão é aumentada; (c2) o volume do recipiente de reação é diminuído; (c3) é adicionado calor; (c4) a concentração de CO é aumentada; (c5) parte do metanol é removido do recipiente; (c6) é adicionado . Fundamente e contextualize suas respostas.

Passo 1

Beleza, aqui vamos resolver dois blocos de perguntas de Química:
  • Questão 7: fala de reações orgânicas (categorias, heteroátomos e um exemplo de hidrólise de gás mostarda).
  • Questão 8: trata de equilíbrio químico (quando ele acontece, que tipos de equilíbrio existem e um estudo de caso sobre a síntese de metanol).
O que vamos precisar:
  • Conceitos básicos de reações orgânicas (adição, substituição, etc.).
  • Definição de heteroátomo.
  • Noções de equilíbrio químico e o Princípio de Le Châtelier.

Passo 2

Resolvendo 7 (A): “Quais são as principais categorias das reações orgânicas? Explique e dê exemplos.”
  1. Reação de adição
    • Teoria: átomos ou grupos se agregam a uma ligação dupla ou tripla, transformando‐a em simples.
    • Exemplo: CH2=CH2 + H2 ;xrightarrowNi,,200 °C; CH3CH3
  2. Reação de eliminação
    • Teoria: átomos ou grupos são removidos, formando uma ligação múltipla.
    • Exemplo: CH3CH2OH ;xrightarrowH2SO4,,170°C; CH2=CH2 + H2O
  3. Reação de substituição
    • Teoria: um átomo ou grupo é trocado por outro.
    • Exemplo (halogenação): CH4 + Cl2 ;xrightarrowhnu; CH3Cl + HCl
  4. Reação de rearranjo
    • Teoria: a estrutura interna da molécula muda sem adicionar ou tirar átomos (só se reorganizam).
    • Exemplo: isomerização do pentano: CH3CH2CH2CH2CH3 ;to; (CH3)2CHCH2CH3

Passo 3

Resolvendo 7 (B): “Defina heteroátomo em moléculas orgânicas. Dê exemplos.”
  • Heteroátomo é qualquer átomo diferente de carbono © e hidrogênio (H) em uma molécula orgânica.
  • Exemplos comuns:
    • Oxigênio (–O–) em éteres e álcoois, tipo CH3OCH3.
    • Nitrogênio (–N–) em aminas, tipo CH3NH2.
    • Enxofre (–S–) em tióis e tioéteres, tipo CH3SCH3.

Passo 4

Resolvendo 7 ©:
“Qual o produto (gás irritante) da hidrólise do gás mostarda em contato com vapor d’água? Contextualize.”
A reação é:
ClCH2CH2SCH2CH2Cl + 2,H2O ;longrightarrow; HOCH2CH2SCH2CH2OH ;+; 2,HCl
  • O gás irritante formado é o HCl, que na forma gasosa e em vapor causa ardência nos olhos e vias aéreas.
  • Contexto: na Primeira Guerra, o gás mostarda foi usado como arma química. Ao reagir com a umidade do corpo gera HCl, um forte agente lacrimogêneo e corrosivo.

Passo 5

Resolvendo 8 (A): “Como sabemos quando o equilíbrio é alcançado numa reação química?”
  • Chega no equilíbrio quando as concentrações dos reagentes e produtos param de mudar no tempo.
  • Fisicamente isso significa que a velocidade da reação direta (formação de produtos) é igual à velocidade da reação inversa (formação de reagentes).

Passo 6

Resolvendo 8 (B): “Defina e relacione equilíbrio químico, mecânico e termodinâmico.”
  1. Equilíbrio químico: taxas direta e inversa iguais; concentrações constantes.
  2. Equilíbrio mecânico: ausência de movimento ou diferença de pressão; por ex., duas fases em contato com mesma pressão.
  3. Equilíbrio termodinâmico: todas as formas de equilíbrio (químico, mecânico e térmico) estão simultaneamente satisfeitas; energia livre mínima.
Eles se relacionam porque, para o sistema atingir energia livre mínima (termodinâmico), deve haver equilíbrio de pressão (mecânico), temperatura (térmico) e composição (químico).

Passo 7

Resolvendo 8 ©: reação de síntese de metanol
CO + 2,H2 ;<=ftharpoons; CH3OH;; Deé
Aplicando o Princípio de Le Châtelier para ver o que acontece com [CO]:
(c1) Pressão aumenta → favorece lado com menos moléculas gasosas (a direita, 3 → 1). Logo [CO] diminui.
(c2) Volume diminui → ponto anterior (aumenta pressão), então [CO] diminui.
(c3) Adiciona calor → reação exotérmica sofre deslocamento p/ reagentes; [CO] aumenta.
(c4) Aumenta [CO] → sistema compensa consumindo CO; [CO] final diminui (comparado ao valor logo após a adição).
(c5) Remove CH3OH → desloca p/ produtos; [CO] diminui.
(c6) Adiciona H2 → desloca p/ produtos; [CO] diminui.

Resposta

7 (A) As categorias são adição, eliminação, substituição e rearranjo, cada uma envolvendo ganho, perda, troca ou reorganização de átomos;
7 (B) Heteroátomo é átomo ≠ C,H (ex.: O em éteres, N em aminas, S em tióis);
7 © A hidrólise do gás mostarda gera HOCH2CH2SCH2CH2OH e 2 HCl, cujo gás irritante é o HCl;
8 (A) Equilíbrio atinge‐se quando as taxas direta e inversa são iguais e as concentrações param de mudar;
8 (B) Equilíbrio químico (constância de composições), mecânico (mesma pressão) e termodinâmico (energia livre mínima) são interligados;
8 © No equilíbrio de CO+2H2<=ftharpoonsCH3OH:
(c1) ↑pressão → [CO] ↓
(c2) ↓volume → [CO] ↓
(c3) +calor → [CO] ↑
(c4) +[CO] → [CO] final ↓
(c5) − CH3OH → [CO] ↓
(c6) + H2 → [CO] ↓

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