O diamante, uma estrutura cristalina de carbono, é o material mais duro encontrado na natureza

O diamante, uma estrutura cristalina de carbono, é o material mais duro encontrado na natureza

FUVEST 2023 - QUESTÃO 02

O diamante, uma estrutura cristalina de carbono, é o material mais duro encontrado na natureza. Mastigar diamantes provavelmente quebraria os dentes e a sua ingestão causaria desconforto. Entretanto, há uma forma extravagante de ingerir um diamante, que é utilizá-lo para produzir água com gás, como no seguinte procedimento:

1 – O diamante triturado foi inserido dentro de um tubo de vidro; 

2 – Foi injetado oxigênio gasoso no tubo de vidro, que foi aquecido com um maçarico; 

3 – O gás produzido foi recolhido dentro de um tubo de ensaio imerso em nitrogênio líquido; 

4 – Todo o sólido formado dentro do tubo de ensaio foi transferido para um cilindro de gás de volume interno de 1 L com a válvula fechada. Todo o CO2 sublimou dentro desse cilindro; 

5 – O cilindro de gás foi então conectado a uma garrafa de água, que foi gaseificada com a abertura da válvula do cilindro. 

a) Com base no esquema, a temperatura de fusão do N2 é maior, menor ou igual a temperatura de fusão do CO2?

b) Se um experimento exatamente igual for realizado trocando o volume de diamante utilizado pelo mesmo volume de grafite, a quantidade de CO2 formado ao fim do processo será menor, igual ou maior? Explique.

c) Partindo-se de 3 g de diamante, qual a massa de gelo seco obtida? Qual será a pressão gerada pelo CO2(g) dentro do cilindro de gás a 27 °C? Considere que o rendimento do experimento é de 100%.

Note e adote:

Densidade (g/cm³): Grafite = 2,0; Diamante = 3,5. 

Massas molares (g/mol): C = 12; O = 16. 

Constante universal dos gases ideais: R = 0,082 atm.L.mol⁻¹.K⁻¹

QUESTÃO ANTERIOR:

- Uma das formas de se compreender estruturas de moléculas orgânicas é utilizando modelos como os apresentados

GABABRITO E RESOLUÇÃO.

a) A temperatura de fusão do N2 é menor que a do CO2, pois a solidificação do CO2 ocorre por ação do N2 no estado líquido.

b) Fórmula da densidade

Quanto maior a densidade, maior a massa. A substituição do diamante (d = 3,5g/cm³) pelo grafite (d = 2,0g/cm³), utilizando o mesmo volume, produzirá menor quantidade de CO2, pois o grafite possui menor massa de carbono.

c) Cálculo da quantidade em mols de gelo seco (CO2(s)) obtido:

Como a massa molar do CO2 vale 44g/mol, temos:

1 mol –––––––– 44g

0,25 mol –––––––– x

x = 11g de CO2 (gelo seco) obtido

Cálculo da pressão no cilindro:

P . V = n . R . T

P . 1L = 0,25 mol . 0,082 atm . L . K⁻¹ . mol⁻¹ . 300K

P = 6,15 atm

PRÓXIMA QUESTÃO:

- Em laboratório, os peptídeos podem ser sintetizados com reagentes que promovem a ligação entre diferentes aminoácidos. O EDC é um composto que pode ser utilizado em solução aquosa com essa finalidade, como representado a seguir:

QUESTÃO DISPONÍVEL EM:

- Prova FUVEST 2023 (2ª fase / 1º e 2º Dias) com Gabarito e Resolução