Exercícios capítulos 2 e 3, Exercícios de Físico-Química

Baixe Exercícios capítulos 2 e 3 e outras Exercícios em PDF para Físico-Química, somente na Docsity! Capítulo 1 Exercícios 1) A aplicação do método dos mínimos quadrados aos dados de calibração para determinação do Pb por AES (espectrometria de emissão atômica) levou à equação: S = 1,12 CPb+ 0,0312 sendo: CPb = concentração de Pb em ppm S = intensidade relativa da linha de emissão do Pb Os seguintes dados foram obtidos: CPb (ppm) No réplicas Valor médio de S S (desvio padrão) 10,0 10 11,62 0,15 1,00 10 1,12 0,025 0,000 24 0,0296 0,0082 Calcular: (a) sensibilidade de calibração (b) sensibilidade analítica a 1 e a 10ppm de Pb (c) o limite de detecção 2) O coeficiente de seletividade para o íon Na+ em relação ao K+ em um eletrodo íon seletivo é igual a 0,052. Calcular o erro relativo na determinação de K+ numa solução que tem uma concentração de K+ igual a 3 x 10-3M e de Na+ igual a : (a) 2,0 x 10-2 M (b) 2,0 x 10-3 M (c) 2,0 x 10-4 M 3) Os seguintes dados foram obtidos na calibração do sinal analítico de um dado método instrumental de análise para determinação de uma espécie X em solução aquosa: Padrão CX (ppm) Sinal 1 2,0 0,142 2 6,0 0,391 3 10,0 0,671 4 14,0 0,925 5 18,0 1,217 Pede-se: (a) construir a curva de calibração para o instrumento; (b) usando o método dos mínimos quadrados, determinar a expressão analítica da curva; (c) sabendo-se que na análise de uma solução de concentração desconhecida de X foi obtida uma leitura de sinal igual a 0,710, calcular a concentração de X nesta solução. 4) Alíquotas de 10mL de amostra de água foram pipetadas para 5 balões de 50mL. Exatamente 0, 5, 10, 15 e 20mL de solução padrão contendo 11,1ppm de Fe3+ foram adicionados a cada balão, acompanhados de um excesso de solução de KSCN, para formação do complexo Fé(SCN)2+ vermelho. Os balões foram avolumados e a resposta do equipamento (colorímetro) para cada solução foi: S 0,240 0,437 0,621 0,809 1,009 Vpadrão (mL) 0 5 10 15 20 (a) Calcular a concentração de Fe3+ na amostra. 2 Capítulo 2 Exercícios 1) Calcular a frequência em Hertz, a energia em Joules e a energia em elétron-volts de um fóton de raio X com comprimento de onda de 2,70Å. 2) Qual o comprimento de onda do fóton que tem três vezes mais energia que um fóton com comprimento de onda 500nm ? 3) A energia de ligação do iodeto de prata é aproximadamente igual a 255kJ/mol. Qual o maior comprimento de onda de luz capaz de quebrar a ligação do iodeto de prata ? 4) O césio metálico é extensivamente usado em fotocélulas e câmeras de televisão devido à sua baixa energia de ionização (a menor entre os elementos químicos estáveis). Qual a energia cinética máxima de um fotoelétron ejetado da superfície do metal quando sobre esta incide luz com comprimento de onda de 500nm ? Considerar que o maior comprimento de onda capaz de arrancar elétrons da superfície do césio é 660nm. 5) Converter as absorbâncias abaixo em transmitâncias percentuais. (a) 0,375 (b) 1,325 (c) 0,012 6) Dadas as transmitâncias abaixo, calcular as absorbâncias correspondentes. (a) 33,6% (b) 92,1% (c) 1,75% 7) Calcular as transmitâncias percentuais das soluções cujas absorbâncias são iguais à metade das absorbâncias do problema 9. 8) Calcular as absorbâncias das soluções cujas transmitâncias são a metade daquelas do problema 10. Respostas 1) ν=1,111x1018 Hz E=7,333x10-16 J E=4,576x103 eV 2) 166,7 nm 3) 466nm 4) 9,6x10-20 J 5) (a) 42,17% (b) 4,73% (c) 97,27% 6) (a) 0,4737 (b) 0,0357 (c) 1,757 7) (a) 64,94% (b) 21,75% (c) 98,63% 8) (a) 0,7747 (b) 0,3368 (c) 2,058 5 V Fe II (mL) V ofen (mL) A V Fe II (mL) V ofen (mL) A 0,0 10,0 0,0 5,0 5,0 0,565 1,0 9,0 0,340 6,0 4,0 0,450 1,5 8,5 0,510 7,0 3,0 0,335 2,0 8,0 0,680 8,0 2,0 0,223 3,0 7,0 0,794 9,0 1,0 0,108 4,0 6,0 0,680 10,0 0,0 0,000 11) Prepara-se uma série de soluções nas quais se mantém a quantidade de Fe(II) constante e igual a 2,00 mL de solução 7,12 x 10-4 M, variando-se o volume da solução 7,12 x 10-4 M de o-fenantrolina. Após a diluição a 25 mL, obtiveram-se os seguintes valores para absorbâncias destas soluções, medidas a 510 nm em células de 1 cm. Solução no V o-fenantrolina (mL) Absorbância 1 2,00 0,240 2 3,00 0,360 3 4,00 0,480 4 5,00 0,593 5 6,00 0,700 6 8,00 0,720 7 10,00 0,720 8 12,00 0,720 (a) Determinar a estequiometria do complexo. (b) Calcular o valor da sua constante de formação. 12) Uma amostra contendo 5,12g de um pesticida foi adequadamente tratada e decomposta e então diluída a 200 mL, em balão volumétrico. A análise foi completada tratando-se alíquotas da solução como indicado. Calcular o teor de cobre na amostra. Volumes (mL) Solução em estudo 3,82 ppm Cu+2 Ligante H2O Absorbância (λ=545 nm) b=1cm 50,0 mL 0,00 20,0 30,0 0,512 50,0 mL 4,00 20,0 26,0 0,844 13) Os seguintes dados de calibração foram obtidos para a determinação da espécie X em solução aquosa por um método instrumental Conc. X (ppm) No de réplicas Valor médio do sinal analítico (S) Desvio Padrão (s) 0,00 25 0,031 0,0079 2,00 5 0,173 0,0094 6,00 5 0,422 0,0084 10,00 5 0,702 0,0084 14,00 5 0,956 0,0085 18,00 5 1,248 0,0110 6 (a) Calcular a sensibilidade de calibração (b) Calcular a sensibilidade analítica para cada concentração (c) Qual o limite de detecção do método ? 14) Um filtro de interferência deve ser construído para isolar a banda de absorção do CS2 a 4,54µm. Pretende-se trabalhar com a interferência de primeira ordem. Qual deve ser a espessura da camada do dielétrico, sabendo-se que seu índice de refração é 1,34 ? 15) Quantas linhas por mm deve apresentar uma rede de reflexão para que o comprimento de onda igual a 500nm (m=1) seja observado em um ângulo de reflexão de – 40o quando o ângulo de incidência é de 60o ? 16) Considere que uma rede de difração que opera na região infravermelho tem 72 linhas/mm. A imagem da fenda de entrada ilumina 10mm da superfície da rede. Qual o poder de resolução (λ/∆λ) para o espectro de primeira ordem (m=1) ? Qual a diferença mínima entre os comprimentos de onda de duas linhas centradas em 1000nm para que as mesmas sejam completamente resolvidas ? 17) Para a rede do exercício anterior, calcular os comprimentos de onda dos espectros de difração de primeira e segunda ordem correspondentes aos seguintes ângulos de reflexão: (a) –20o; (b) 0o; (c) +20o. Considere que o ângulo de incidência é 50o. 18) Uma solução cuja concentração na espécie X é 4,14 x 10-3M tem transmitância igual a 0,126 quando medida em cubeta de 2 cm. Qual deve ser concentração de X para que a transmitância aumente três vezes quando medida em cubeta de 1 cm ? 19) A constante de equilíbrio para a reação: 2 CrO4 2- + 2 H+ Cr2O7 2- + H2O tem valor igual a 4,2 x 1014. As absortividades molares das duas principais espécies presentes em uma solução de K2Cr2O7 são iguais a: λ (nm) ε (CrO4 2-) ε (Cr2O7 2-) 345 1840 1070 370 4810 728 400 1880 189 Uma solução de K2Cr2O7 foi preparada pela dissolução de 4,0 x 10-4 moles do sal em água, seguida da diluição a 1L com solução-tampão de pH igual a 5,6. Calcular o valor da absorbância da solução nos comprimentos de onda 345nm, 370nm e 400nm. Considerar b = 1cm. 20) O complexo formado entre o Ga(III) e a 8-hidroxiquinolina tem máximo de absorção a 393nm. Uma solução do complexo com concentração 1,29 x 10-4M tem transmitância 14,6%, quando medida em célula de 1cm neste comprimento de onda. Qual a absortividade molar do complexo ? 21) Uma alíquota de 50mL de água residual é tratada com excesso de KSCN e diluída a 1000mL. Calcular o teor de Fe(III) na amostra em ppm, sabendo-se que a solução diluída tem absorvância igual a 0,506 quando medida em célula de 1,50cm. A absortividade molar do complexo é igual a 7,0 x 103cm-1M-1. 7 22) Uma solução de KMnO4 com concentração 2,83 x 10-4M tem absorvância igual a 0,510 quando medida em célula de 0,982cm a 520nm. Calcular: (a) a absortividade molar do KMnO4 neste comprimento de onda; (b) a absortividade quando a concentração é expressa em ppm; (c) a concentração molar do KMnO4 quando a absorbância vale 0,747 ao ser medida em cubeta de 1,5cm a 520nm. (d) a transmitância da solução do item (c); (e) a absorvância da solução cuja transmitância é igual a duas vezes a transmitância da solução do item (c). 23) Sabendo-se que: Fe3+ + Y4- FeY- Kf = 1,0 x 1025 Cu2+ + Y4- CuY2- Kf = 6,3 x 1018 E que, dentre as espécies envolvidas, apenas o CuY2- absorve a 750nm, sugira como o Cu(II) pode ser usado como indicador fotométrico para a titulação de Fe3+ com H2Y 2- (EDTA). Reação: Fe3+ + H2Y 2- FeY- + 2 H+ 24) A mistura do reagente quelante B com o cátion Ni2+ dá origem à formação do complexo colorido NiB2 2+, cujas soluções obedecem à Lei de Beer numa ampla faixa de concentrações. Quando a concentração do reagente quelante excede a do cátion metálico por um fator igual ou maior que 5 pode-se considerar que a reação de complexação é completa (todo o Ni está complexado). Em outras situações estabelece-se o equilíbrio entre as três espécies. Utilizando os dados da tabela abaixo, calcule a constante de formação (Kf) do complexo NiB2 2+ Bi2+ + 2 B NiB2 2+ Concentração molar (M) Absorvância a 395nm Ni2+ B (b=1cm) 2,50 x 10-4 2,20 x 10-1 0,765 2,50 x 10-4 1,00 x 10-3 0,360 Respostas 1) (a) no de onda = 4 x 104 cm-1 frequência = 1,2 x 1015 s-1 E = 7,920 x 10-19 J/fóton E = 113,7 kcal/mol E = 4,94 eV/fóton (b) no de onda = 1,79 x 104 cm-1 frequência = 5,36 x 1014 s-1 E = 3,536 x 10-19 J/fóton E = 50,75 kcal/mol E = 2,21 eV/fóton (c) no de onda = 5 x 103 cm-1 frequência = 1,5 x 1013 s-1 E = 9,9 x 10-21 J/fóton E = 1,421 kcal/mol E = 0,062 eV/fóton 2) T = 67,23% 3) Massa molar = 1435,8g 4) a = 45,84 L/g.cm intervalo: 0,0087g/L < C < 0,0196g/L