UFPR 2004 Química - Questões

No século passado, havia grande expectativa com relação à utilização dos fenômenos nucleares para a geração de energia. Entretanto, problemas relacionados com a segurança das usinas nucleares e com o tratamento e destinação dos resíduos radioativos foram, e ainda são, motivos de grande preocupação. Para um campo da ciência, contudo, a utilização desses fenômenos mostrou-se promissora e está em pleno desenvolvimento: a aplicação de radioisótopos em diversas áreas da medicina. O Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN), em São Paulo, vem se destacando na produção de radiofármacos, medicamentos que conduzem radioisótopos contidos em sua estrutura a partes específicas do organismo.

A seguir estão descritas algumas características de dois radioisótopos sintetizados pelo IPEN.

Tecnécio-99 metaestável. Decai emitindo radiação gama $\left(\gamma \right)$, que permite boa visualização da atividade do cérebro e das glândulas salivares e tireoide, possibilitando também diagnósticos de câncer, lesões e obstruções por coágulos sanguíneos. Sua meia-vida é de aproximadamente 6 horas, e por isso é produzido nas proximidades dos locais de utilização a partir de um isótopo radioativo do molibdênio, cuja meia-vida aproximada é de 47 horas. As equações nucleares a seguir representam os processos descritos acima. $$\ _{42}MO\to ^{99}Tc*+\beta^- \qquad ^{99}Tc*\to ^{99}Tc+\gamma$$

O asterisco representa um estado metaestável (de maior energia) do tecnécio: com a emissão da radiação gama, o isótopo passa para um estado de menor energia e maior estabilidade.

Flúor-18. É utilizado na tomografia por emissão de prótons (PET, sigla em inglês), que permite obter imagens relacionadas ao metabolismo de vários órgãos. Sua meia-vida é de aproximadamente 2 horas, o que também restringe sua aplicação a áreas próximas de sua fonte de produção. Seu decaimento é representado pela equação nuclear: $$\ _9F\to X+e^+$$

onde $e^+$ representa um pósitron, e $X$, o outro produto do decaimento. Um pósitron tem as mesmas características de um elétron, exceto por sua carga elétrica ser positiva: é o antielétron. O pósitron interage com um elétron do organismo, ocorrendo a aniquilação de ambos e a produção de radiação gama: $e^++e^-\to \gamma$. Quando um átomo emite um pósitron, um dos seus prótons transforma-se em um nêutron.

Com relação ao conteúdo de química do texto acima, é correto afirmar:

1. a) O núcleo do tecnécio contém 43 prótons, e o do molibdênio, 99 nêutrons.
   

2. b) As partículas beta são constituídas por elétrons e, assim como os pósitrons, são emitidas pelo núcleo atômico.
   

3. c) A configuração eletrônica da camada de valência do átomo neutro do flúor, no estado fundamental, é $2s^22p^5$, o que o caracteriza como um halogênio.
   

4. d) O número atômico de $X$ é 8.
   

5. e) A intensidade da radiação produzida pelo flúor-18 reduz-se à metade em aproximadamente 1 hora.
   

O gás ozônio $(O_3)$ é formado na estratosfera pela ação da radiação solar sobre as moléculas de oxigênio. Ainda que sua participação relativa na composição da atmosfera seja diminuta, a abundância é tal que cobriria a superfície da Terra com uma camada de $3\ \text{mm}$ de espessura. Na troposfera - camada da atmosfera que nos envolve diretamente - o ozônio é um poluente, pois é tóxico aos organismos vivos. Contudo, na estratosfera - entre $10$ e $50\ \text{km}$ de altitude - sua presença é importante, por absorver radiações ultravioleta, extremamente letais, emitidas pelo Sol.

Algumas substâncias produzidas pela atividade humana podem reagir com o ozônio, aumentando o conhecido "buraco na camada de ozônio", através do qual os raios ultravioleta atingem a superfície terrestre. Entre essas reações, está a representada pela equação (não necessariamente balanceada) a seguir.

$$NO_{\text{(g)}}+O_{3_{\text{(g)}}}\rightleftarrows NO_{2_\text{(g)}}+O_{2_\text{(g)}}$$

Com relação ao conteúdo de química do texto acima, é correto afirmar:

1. a) O ozônio é uma forma isotópica do elemento oxigênio.
   

2. b) O estado de oxidação do oxigênio no ozônio é maior que no gás oxigênio.
   

3. c) A soma dos menores coeficientes estequiométricos da equação é 6.
   

4. d) Na molécula de $NO_2$, o estado de oxidação do nitrogênio é +4.
   

5. e) A equação representa uma reação de oxirredução, na qual o nitrogênio se oxida enquanto um dos átomos de oxigênio se reduz.
   

Na química orgânica, é frequente a ocorrência de compostos diferentes apresentando a mesma fórmula molecular, fenômeno conhecido como isomeria. Os isômeros diferem pela maneira como os átomos estão distribuídos.

Com relação à isomeria entre compostos orgânicos, é correto afirmar:

1. a) O etoxi-etano é isômero do metoxi-propano.
   

2. b) O 3-metilpropan-1-ol é isômero do butan-1-ol.
   

3. c) O nome 1,2-dimetilciclopropano designa um conjunto de isômeros, os quais apresentam isomeria geométrica e óptica.
   

4. d) A dimetilamina é um isômero da etilamina.
   

5. e) O metanoato de metila e um de seus isômeros pertencem à mesma função química.
   

A introdução da balança, no século XVIII, por Lavoisier, levou à percepção de que as transformações químicas são regidas por leis naturais, como as enunciadas a seguir:

"A massa total de um sistema fechado não varia, qualquer que seja o processo químico que nele venha a ocorrer." (Lavoisier)

"Uma determinada substância, qualquer que seja a sua origem, é sempre formada pelos mesmos elementos químicos, combinados na mesma proporção em massa." (Proust)

Com relação a essas leis ponderais, suponha que dois elementos químicos hipotéticos $A$ e $B$ combinam-se para formar dois compostos diferentes, $X$ e $Y$. Considere as informações seguintes sobre a formação desses dois compostos.

1. I. Uma mistura contém inicialmente $30\ \text{g}$ de $A$ e $65\ \text{g}$ de $B$. Em determinadas condições, $A$ combina-se com $B$ formando o composto $X$, permanecendo $5,0\ \text{g}$ de $B$ sem se combinar.
   

2. II. Em outras condições, a partir de uma mistura contendo inicialmente $14\ \text{g}$ de $A$ e $30\ \text{g}$ de $B$, o composto $Y$ foi obtido, permanecendo $4,0\ \text{g}$ de $A$ sem se combinar.
   

Com base nessas informações, é correto afirmar:

1. a) Em I e II foram produzidos, respectivamente, $90\ \text{g}$ de composto $X$ e $40\ \text{g}$ de composto $Y$.
   

2. b) Para formar o composto$\ X$, cada grama de $A$ necessita de $2,0$ $g$ de $B$.
   

3. c) Para produzir $12\ \text{g}$ do composto $Y$, serão necessários $3,0\ \text{g}$ de $A$ e $9,0\ \text{g}$ de $B$.
   

4. d) As massas de $B$ que se combinam com a mesma massa de $A$ para formar os compostos $X$ e $Y$, respectivamente, obedecem à proporção de $3$ para $2$.
   

5. e) As massas de $A$ que se combinam com $6,0\ \text{g}$ de $B$ para formar os compostos $X$ e $Y$ são, respectivamente, $2,0\ \text{g}$ e $3,0\ \text{g}$.