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.
???
8-(A) Como sabemos quando o equilíbrio é alcançado numa reação química. (B) Defina e relacione equilíbrio químico, mecânico e termodinâmico. © 0 metanol
pode ser produzido pela reação entre o CO e o
, 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.”
-
Reação de adição
- Teoria: átomos ou grupos se agregam a uma ligação dupla ou tripla, transformando‐a em simples.
- Exemplo:
-
Reação de eliminação
- Teoria: átomos ou grupos são removidos, formando uma ligação múltipla.
- Exemplo:
CH3CH2OH ;xrightarrowH2SO4,,170°C; CH2=CH2 + H2O
-
Reação de substituição
- Teoria: um átomo ou grupo é trocado por outro.
- Exemplo (halogenação):
CH4 + Cl2 ;xrightarrowhnu; CH3Cl + HCl
-
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.”
“Qual o produto (gás irritante) da hidrólise do gás mostarda em contato com vapor d’água? Contextualize.”
A reação é:
- O gás irritante formado é o
, que na forma gasosa e em vapor causa ardência nos olhos e vias aéreas.HCl - Contexto: na Primeira Guerra, o gás mostarda foi usado como arma química. Ao reagir com a umidade do corpo gera
, um forte agente lacrimogêneo e corrosivo.HCl
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.”
- Equilíbrio químico: taxas direta e inversa iguais; concentrações constantes.
- Equilíbrio mecânico: ausência de movimento ou diferença de pressão; por ex., duas fases em contato com mesma pressão.
- 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
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) RemoveCH3OH → desloca p/ produtos; [CO] diminui.
(c6) AdicionaH2 → desloca p/ produtos; [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
(c6) Adiciona
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 geraHOCH2CH2SCH2CH2OH 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 deCO+2H2<=ftharpoonsCH3OH :
(c1) ↑pressão → [CO] ↓
(c2) ↓volume → [CO] ↓
(c3) +calor → [CO] ↑
(c4) +[CO] → [CO] final ↓
(c5) −CH3OH → [CO] ↓
(c6) +H2 → [CO] ↓
7 (B) Heteroátomo é átomo ≠ C,H (ex.: O em éteres, N em aminas, S em tióis);
7 © A hidrólise do gás mostarda gera
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
(c1) ↑pressão → [CO] ↓
(c2) ↓volume → [CO] ↓
(c3) +calor → [CO] ↑
(c4) +[CO] → [CO] final ↓
(c5) −
(c6) +