ONC · Química

Questões de Ligações químicas e forças intermoleculares da ONC

15 questões oficiais da ONC sobre Ligações químicas e forças intermoleculares, de 2017 a 2023, com gabarito e resolução comentada. Dificuldade estimada: 4 fáceis, 7 médias, 4 difíceis.

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6 questões de Ligações químicas e forças intermoleculares resolvidas

Questão 1 · ONC 2023 · 1º ano do ensino médio · Questão 2média

O termo perovskita é usado para se referir a um grupo de compostos com uma estrutura cristalina (célula unitária) semelhante àquela mostrada na figura abaixo. Na figura, pode ser notada a posição de cada um dos átomos representados genericamente por A, B e X. Sabe-se que na célula apresentada ⅛ (um oitavo) dos elementos nos vértices contribuem efetivamente para o retículo, uma vez que cada vértice é compartilhado por oito retículos. Por outro lado, os átomos nas arestas contribuem com ¼ (um quarto), tendo em vista que as arestas estão em quatro retículos.

Fonte: Raphael, E. et al., Células solares de perovskitas: uma nova tecnologia emergente. Quím. Nova, Vol. 41, No. 1, 61-74, 2018 (adaptada).

Diante das informações acima, assinale a opção que mostra a fórmula correta para o retículo mostrado.

A
AB₈X₁₂
B
A₂B₂X₃
C
AB₄X₆
D
A₂BX₆
E
ABX₃

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Gabarito: E

Conte quanto de cada átomo pertence de fato à célula, usando as frações do enunciado.

1. Átomo A (verde, no centro)
Está inteiro dentro da célula: 1 × 1 = 1 A.

2. Átomos B (azuis, nos vértices)
O cubo tem 8 vértices, cada um dividido por 8 células: 8 × ⅛ = 1 B.

3. Átomos X (lilás, nas arestas)
O cubo tem 12 arestas, cada uma dividida por 4 células: 12 × ¼ = 3 X.

Proporção 1 : 1 : 3 → fórmula ABX₃ (como o CaTiO₃, a perovskita original).

Resposta: E

Por que as outras atraem: AB₈X₁₂ conta os átomos desenhados sem descontar o compartilhamento; AB₄X₆ e A₂BX₆ usam frações erradas (½ em vez de ⅛ ou ¼).

Dica: centro conta 1, face ½, aresta ¼, vértice ⅛.

Questão 2 · ONC 2021 · 1º ano do ensino médio · Questão 9fácil

A importância da água para os seres vivos é inegável. Não bastando ser a molécula mais abundante dos organismos, a água ainda apresenta uma estrutura química que, ainda que simples, permite a emergência de uma série de propriedades centrais para o funcionamento dos sistemas biológicos.

Fonte: https://mundoeducacao.uol.com.br/

Com base no texto e na imagem assinale a afirmativa correta.

A
O elevado calor específico e a baixa tensão superficial são propriedades físicas e químicas inerentes à água.
B
A estrutura química simples e a grande abundância nos seres vivos permitem inferir que a água é uma substância orgânica, assim como as proteínas e os carboidratos.
C
As ligações de hidrogênio, mostradas na figura, são fundamentais para a manutenção da água no seu estado físico mais compatível com o funcionamento dos sistemas biológicos.
D
Por ser uma molécula apolar, a água é capaz de dissolver sais, devido ao seu elevado poder de solvatação de íons.
E
A figura mostra a propriedade da adesão da água, importante para a manutenção da temperatura nos seres vivos.

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Gabarito: C (elaborado pelo Treinamento 101)

A figura mostra uma molécula de água ligada a quatro vizinhas por linhas pontilhadas entre o H de uma (δ+) e o O de outra (δ−): são ligações (pontes) de hidrogênio. Essas atrações fortes fazem a água ser líquida à temperatura ambiente, o estado em que funciona como meio das reações da vida. Sem elas, uma molécula tão pequena seria gás.

A: a água tem tensão superficial alta, não baixa.
B: água é substância inorgânica.
D: a água é polar, e por isso dissolve sais.
E: a figura mostra coesão (água com água); adesão é água com outra superfície.

Resposta: C

Dica: alto calor específico, alta tensão superficial e alto ponto de ebulição da água vêm todos das ligações de hidrogênio.

Questão 3 · ONC 2020 · 3º ano do ensino médio · Questão 19média

No artigo intitulado “A química dos saneantes em tempos de COVID-19: você sabe como isso funciona?”, os autores discutem a ação e os conceitos químicos dos principais desinfetantes empregados no combate ao novo coronavírus. Tais desinfetantes, ou agentes saneantes, são usados na higienização das mãos, objetos e superfícies. Dentre os principais sanitizantes destacam-se os sais quaternários de amônio, presentes em diversos produtos de limpeza, que possuem especial atuação sobre vírus envelopados (o envelope é composto por fosfolipídios e glicoproteínas), como o coronavírus. Estes sais são substâncias anfifílicas, ou seja, em sua estrutura possuem uma parte polar e hidrofílica e outra apolar e hidrofóbica, como pode ser visto na figura abaixo. Desse modo, uma extremidade da molécula tem afinidade por água e a outra tem afinidade por compostos apolares. Abaixo são apresentadas ilustrações (modificadas) do artigo, que auxiliam na explicação do efeito dos sais quaternários de amônio sobre o vírus.

Parte superior - Exemplos de sais quaternários de amônio. Cloreto de a) dodeciltri-metilamônio, b) didodecildimetilamônio, c) dodecilbenzildimetilamônio e d) Exemplo de uma bicamada fosfolipídica. Parte inferior - Exemplo de ação de um sal quaternário de amônio sobre uma bicamada fosfolipídica.

Fonte: Adaptado de: Lima et al., Quim. Nova, Vol. 43, No. 5, 668-678, 2020.

A partir dos seus conhecimentos e do que é exposto na figura, assinale a opção incorreta:

A
Na bicamada fosfolipídica, a parte hidrofílica fica voltada para os meios intra e extracelular, sendo os fosfolipídios também classificados como anfifílicos.
B
A ação dos sais quaternários de amônio ocorre devido à interação da parte hidrofílica destes com a parte polar dos fosfolipídios, não importando as interações hidrofóbicas.
C
Os sais quaternários de amônio atuam da mesma forma que sabões, favorecendo a solubilização dos fosfolipídios no meio aquoso.
D
A bicamada fosfolipídica sofre desestabilização pelos sais quaternários de amônio, pois estes interferem nas interações entre os fosfolipídios, como pode ser visto na parte inferior da figura.
E
Os sais quaternários de amônio possuem uma parte catiônica, com o nitrogênio ligado a quatro grupos, sendo a parte lipofílica uma cadeia longa de hidrocarboneto.

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Gabarito: B

A questão pede a afirmação incorreta.

Os sais quaternários de amônio são anfifílicos: têm uma cabeça catiônica (N ligado a quatro grupos) e uma longa cauda de hidrocarboneto. Na parte inferior da figura, as caudas apolares desses sais se inserem entre as caudas apolares dos fosfolipídios e desorganizam a bicamada. Ou seja, as interações hidrofóbicas são essenciais à ação deles. A alternativa B, ao dizer que só importa a interação da parte hidrofílica e "não importam as interações hidrofóbicas", está errada.

As outras estão corretas:
- na bicamada, as cabeças hidrofílicas ficam voltadas para os meios intra e extracelular; os fosfolipídios também são anfifílicos;
- como os sabões, esses sais envolvem e solubilizam lipídios em água;
- a figura mostra a bicamada desestabilizada pela entrada dos sais;
- a estrutura descrita (cátion de N com quatro grupos + cadeia longa) é a dos exemplos a), b) e c).

Resposta: B.

Dica: molécula anfifílica age pelas duas pontas: a polar fica na água, a apolar se mistura com a parte apolar (gordura, membrana).

Questão 4 · ONC 2019 · 1º ano do ensino médio · Questão 9difícil

Recentemente, seis pessoas de uma mesma família brasileira foram encontradas mortas em um apartamento em Santiago, no Chile. Suspeita-se que o triste fato ocorreu devido à inalação de monóxido de carbono (CO) que vazou do aquecedor de água, que estava ligado à rede de gás. O monóxido de carbono é um gás incolor e inodoro e a sua toxicidade para os seres humanos é um exemplo de uma reação ácido-base de Lewis. Normalmente, o oxigênio forma uma ligação com os íons de Fe(II) da hemoglobina num equilíbrio químico reversível como parte do processo respiratório. O CO é um ácido de Lewis mais forte do que o O₂ e assim forma uma forte ligação (num processo quase irreversível) com os íons de Fe(II) da hemoglobina. Isto impede a troca normal de O₂ na respiração humana, provocando a morte por asfixia. Adicionalmente, as funções da mioglobina e da enzima citocromo c oxidase nas mitocôndrias são afetadas. Neste contexto, uma concentração de CO de apenas 0,16% em volume no ar é suficiente para dar náuseas em 20 minutos e levar à morte em menos de 2 horas. Com relação ao texto e à química do CO, assinale a opção INCORRETA:

Dados: massa molar do CO = 28 g mol^-1.

A
O fato de que o CO é um ácido de Lewis forte indica que ele pode fazer ligações coordenadas com o Fe(II) da hemoglobina, onde há essencialmente a doação de um par de elétrons do CO para o centro metálico.
B
Num ambiente com 300 m³, sob condições em que o CO esteja num teor equivalente à dose letal citada no texto e com volume molar igual a 25 L mol^-1, existem dispersos no ar uma massa de (300×1,6×28)/25 gramas de CO.
C
A molécula do CO é polar e possui uma tripla ligação entre os átomos de carbono e oxigênio.
D
O CO decorre, principalmente, da combustão incompleta de compostos orgânicos.

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Gabarito: A

Procura-se a afirmação incorreta.

A – incorreta. Pela definição de Lewis, ácido recebe par de elétrons e base doa. Se o CO doa um par de elétrons ao Fe(II), ele está agindo como base de Lewis, e o Fe(II) como ácido. A frase chama o CO de ácido e, ao mesmo tempo, descreve um comportamento de base: é contraditória. (Na verdade o texto da própria questão também chama o CO de ácido, o que é o erro que a alternativa explora.)

B – correta. 0,16% de 300 m³ = 0,48 m³ = 480 L de CO. Em mols: 480 ÷ 25. Em massa: (480 ÷ 25) × 28 g. Como 480 = 300 × 1,6, isso é exatamente (300 × 1,6 × 28)/25 g ≈ 538 g.

C – correta. No CO há uma ligação tripla (duas covalentes comuns e uma dativa) e, como C e O têm eletronegatividades diferentes numa molécula de dois átomos, ela é polar.

D – correta. O CO se forma quando falta oxigênio na queima de combustíveis orgânicos (combustão incompleta).

Resposta: A

Dica: Lewis: base doa o par, ácido recebe. Ligantes como CO, NH₃ e H₂O doam pares aos metais: são bases de Lewis.

ONC 2018 · 8º e 9º anos · Questão 5fácil

Uma jovem ao chegar próximo de um lago notou que havia um animal parado na superfície da água.

Tirou uma foto, semelhante à do enunciado da questão (ao lado), e levou para a aula de ciências.

A professora explicou que tal fenômeno, presente na foto, foi possível graças às ligações de hidrogênio entre as moléculas de água, e que estas ligações influenciam em várias propriedades da mesma. Ressaltou ainda que o animal da foto era um inseto.

Foto: https://pt.m.wikipedia.org/

Assinale a alternativa que apresenta a propriedade da água, e sua correta explicação, e a característica estrutural do animal que permitiu classificá-lo como um inseto:

A
Calor específico elevado: as moléculas de água podem absorver grande quantidade de calor sem que sua temperatura fique elevada, pois parte desta energia é utilizada no enfraquecimento das ligações de hidrogênio. Dois pares de antenas.
B
Capacidade solvente: a polaridade da molécula de água explica a eficácia em separar partículas entre si, pois o caráter polar da água tende a diminuir as forças de atração dos íons encontrados em sais e em outros compostos iônicos, favorecendo a dissociação dos mesmos. Ausência de asas.
C
Tensão superficial: coesão entre as moléculas de água formando uma rede molecular. Três pares de patas.
D
Capilaridade: capacidade da água de penetrar em espaços reduzidos. Presença de quelíceras.

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Gabarito: C

O inseto fica parado sobre a água sem afundar por causa da tensão superficial: as moléculas de água se atraem fortemente umas às outras (coesão, por ligações de hidrogênio) e a superfície se comporta como uma película elástica, que aguenta o peso pequeno do animal.

A característica que define um inseto é ter três pares de patas (seis patas), além do corpo dividido em cabeça, tórax e abdome e de um par de antenas.

As outras falham:
- calor específico e capacidade solvente são propriedades reais da água, mas não explicam o inseto sobre a superfície; além disso, insetos têm um par de antenas, e muitos têm asas;
- quelíceras são dos aracnídeos (aranhas, escorpiões), não dos insetos.

Resposta: C.

Dica: inseto = 6 patas e 1 par de antenas; aracnídeo = 8 patas, quelíceras e nenhuma antena.

Questão 6 · ONC 2017 · 2º ano do ensino médio · Questão 3média

Muitas propriedades e comportamentos macroscópicos possuem origem no mundo microscópico. Em particular, podemos associar esse diálogo ao analisar a água, a substância mais importante para a vida na Terra.

Sobre a relação entre esses dois mundos e a água, podemos afirmar:

A
A água, no estado sólido, tem densidade maior que a água no estado líquido.
B
O caráter apolar da água é responsável pelo seu alto ponto de ebulição.
C
Como a água é transparente para a radiação visível (Luz), ela não aquece sob incidência de radiação invisível.
D
Dentre as substâncias que não aparecem normalmente no estado gasoso, a água possui um dos maiores calores específicos principalmente porque sua molécula é uma das mais leves.

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Gabarito: D

A figura mostra moléculas de água unidas por ligações de hidrogênio (as linhas pontilhadas entre o H de uma molécula e o O de outra). Vamos julgar cada afirmação:

A: falsa. No gelo, as ligações de hidrogênio prendem as moléculas numa rede aberta, com espaços vazios. Por isso o gelo é menos denso que a água líquida e flutua.
B: falsa. A água é polar (o O atrai os elétrons e a molécula é angular). O ponto de ebulição alto vem das ligações de hidrogênio entre as moléculas polares.
C: falsa. Ser transparente à luz visível não impede a água de absorver outras radiações: ela absorve muito bem o infravermelho (radiação invisível) e esquenta.
D: correta pelo gabarito. O calor específico é medido por grama. Como a molécula de água é leve (18 g/mol), um grama de água tem muitas moléculas, e cada uma armazena energia; isso contribui para o calor específico alto (1 cal/g·°C). As ligações de hidrogênio também pesam muito nesse valor, mas, entre as quatro, é a única afirmação aceitável.

Resposta: D.

Dica: quase todas as propriedades "estranhas" da água (gelo flutuar, ebulição alta, calor específico alto) vêm da polaridade e das ligações de hidrogênio.