4 Programa Nacional Olimpíadas de Química

Olimpíada Ibero-americana de Química

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CONTEÚDOS PROGRAMÁTICOS Em Castelhano

QUÍMICA ANALÍTICA

  1. Soluções. Definição. Diferentes formas de exprimir a composição de soluções. Cálculos de concentrações.

  2. Equilíbrio ácido-base. Definição de ácidos e bases segundo o conceito de Bronsted-Lowry. Definição de pH. Relação entre o produto iónico do água e os valores de pKa e pKb. Previsão qualitativa e quantitativa de reacções ácido-base. Calculo de pH de ácidos e bases fortes, ácidos e bases fracas. Cálculo do pH de soluções de anfóteros e de soluções tampão.

  3. Equilíbrio redox. Agentes oxidantes e redutores. Lei de Nernst. Força relativa de oxidantes e redutores. Previsão qualitativa e quantitativa de reacções redox. Cálculos de potencial redox de soluções que contenham oxidantes e/ou redutores.

  4. Equilíbrios de formação de complexos simples (relação estequiométrica 1:1). Definição de constantes de dissociação e formação de complexos. Previsão qualitativa e quantitativa de reacções de formação de complexos. Cálculos de concentração das espécies envolvidas no equilíbrio de complexação.

  5. Equilíbrios de solubilidade. Definição de Ks e pKs. Relação entre solubilidade e a constante Ks. Efeito do ião comum. Previsão qualitativa e quantitativa de reacções de formação e solubilização de precipitados. Cálculos de concentração das espécies envolvidas no equilíbrio de solubilidade.

  6. Identificação de catiões dos blocos "s" e "p" da primeira série de elementos de transição. Identificação de aniões de uso mais frequente: halogéneos, nitrato, sulfureto, sulfato, carbonato e oxalato.

  7. Titulações ácido-base, redox e de formação de complexos. Uso de indicadores visuais de fim de reacção.

  8. Lei de Lambert-Beer. Aplicações.

  9. Princípios básicos de cromatografia.

QUÍMICA INORGÂNICA

  1. Estrutura atómica e tabela periódica: configuração electrónica, principio de exclusão de Pauli, primeira regra de Hund. Grupos principais. Tendências gerais dos parâmetros atómicos dentro dos principais grupos na Tabela Periódica: raio atómico, raio iónico, primeira energia de ionização, electronegatividade, afinidade electrónica, número de oxidação máximo, metais, semi-metais e não-metais.

  2. Fórmulas e nomenclatura IUPAC: elementos naturais, substâncias simples, compostos dos elementos dos grupos representativos, compostos de metais de transição do bloque "d". Compostos de coordenação: complexos metálicos dos catiões dos blocos s, p e primeira série de transição, e número de coordenação.

  3. Massa atómica relativa. Isótopos: contagem de nucleões (número de massa, número atómico) e abundâncias relativas. Isótopos radiactivos: decaimento radiactivo (alfa, beta, gama), reacções nucleares (alfa, electrões, positrões, protões, neutrões).

  4. Estequiometria. Balanço de equações. Relações de massa e volume. Fórmulas empíricas. Massa molar. Constante de Avogadro.

  5. Ligação química: estruturas de Lewis, regra do octeto. Ligação covalente. Estrutura molecular. Geometria de moléculas simples. Moléculas polares e não-polares. Ligação iónica. Ligação metálica.

  6. Estrutura e propriedades físicas de sólidos cristalinos. Características gerais de cristais iónicos, covalentes, moleculares e metálicos. Sistemas cristalinos. Sistema cúbico: estrutura primitiva, estrutura de corpo centrado, estrutura de faces centradas, relações entre raio atómico ou raio iónico e parâmetros de malha e densidade.

  7. Elementos do bloco "s": produtos de reacção dos metais com oxigénio. Produtos da reacção dos metais com a água; basicidade relativa. Produtos da reacção dos metais com os halogéneos. Hidretos.

  8. Elementos do bloco "p": produtos da reacção destes elementos com O2, H2 e halogéneos. Compostos com halogéneos e em oxoaniões dos elementos seguintes, com os estados de oxidação citados: B(III), Al(III), Si(IV), N(V), P(V), S(IV ou VI), O(II), F(I), Cl(I, III, V ou VII), Pb(II) e Bi(II). Produtos da reacção de óxidos não-metálicos com a água e estequiometria dos ácidos resultantes. Reacção dos halogéneos com a água. Hidróxidos com propriedades anfotéricas. Passivação do alumínio.

  9. Elementos do bloco "d": compostos com os estados de oxidação referidos para os seguintes metais deste bloco: Cr(III ou VI), Mn(II, IV ou VII), Fe(II ou III), Co(II), Ni(II), Cu(I ou II), Ag(I), Zn(II), Hg(I ou II). Cores de soluções aquosas dos iões dos referidos metais do bloco "d" e a valência dos catiões que se formam. Hidróxidos com propriedades anfotéricas. Passivação do ferro e do crómio.

  10. Oxidação e redução: previsão das reacções de oxidação com base nos valores de potenciais padrão de redução. Solubilização dos metais em meio ácido diluído. Aniões comummente usados como oxidantes e redutores: propriedades redutoras do HNO2 e dos seus sais, propriedades oxidantes do HNO3 e dos seus sais, reacção do Na2S2O3 com o iodo. Diminuição da reactividade e poder oxidante dos halogéneos do F2 ao I2. Produtos da redução do permanganato em função do pH.

  11. Obtenção industrial de produtos inorgânicos importantes: H2SO4, NH3 (processo de Haber-Bosch), HNO3 (método de Ostwald), Na2CO3 (método de Solvay), Cl2, NaOH, H3PO4e alumínio (processo de Bayer e processo de Hall-Héroult). Fertilizantes inorgânicos: nutrientes primários e nutrientes secundários.

  12. Ciclos naturais: água, carbono, nitrogénio e oxigénio.

QUÍMICA ORGÂNICA

  1. Alcanos. Nomenclatura IUPAC. Hibridação sp3. Isomeria óptica e geométrica. Configurações R e S. Confórmeros. Projecções de Fischer e de Newman. Propriedades físicas. Reacções principais dos alcanos: halogenação, oxidação e pirólise.

  2. Cicloalcanos. Nomenclatura IUPAC. Conformação. Estabilidade dos constituintes dos cicloalcanos: ligações equatoriais e axiais.

  3. Alcenos. Nomenclatura IUPAC. Hibridação sp2. Isomeria geométrica. Métodos de obtenção no laboratório. Reacções principais dos alcenos: redução, adição e ozonólise.

  4. Alcinos. Nomenclatura IUPAC. Hibridação sp. Métodos de obtenção no laboratório. Reacções principais dos alcinos/: adição, oxidação e redução. Acidez dos alcinos.

  5. Halogenetos de alquilo. Nomenclatura. Obtenção. Reacções de substituição e eliminação.

  6. Compostos aromáticos. Benzeno: estrutura e aromaticidade. Derivados do benzeno. Nomenclatura. Reacções de substituição electrofílica e efeito do substituinte. Alquilbenzenos.

  7. Álcoois e fenois .Nomenclatura e classificação. Identificação. Síntese de álcoois. Obtenção de fenois. Reacções de álcoois: ruptura da ligação C-OH, ruptura da ligação O-H. Reacções de fenois: Acidez. Formação de éteres e ésteres.

  8. Aldeídos e cetonas. Estrutura e nomenclatura. Métodos de obtenção de aldeídos: oxidação de álcoois primários e metilbenzenos, redução de cloretos de ácido. Métodos de obtenção de cetonas: oxidação de álcoois secundários e acilação de Friedel-Crafts. Reacções de aldeídos e cetonas: oxidação de aldeídos e de metilcetonas (reacção do haloformo), redução, adição nucleofílica (Grignard, cianetos, derivados de amoníaco). Ligações cetálicas, hemi, sua importância nos açúcares.

  9. Acidez dos hidrogénios e grupo carbonilo: tautomeria ceto-enol. Concensaçãn aldólica. Reacções de identificação.

  10. Ácidos carboxílicos. Nomenclatura IUPAC. Métodos de obtenção: oxidação. Hidrólise de nitrilos, de ésteres, e carbonatação de reagentess de Grignard. Reacções de ácidos carboxílicos: conversão a derivados funcionais (cloretos de ácido, ésteres e amidas) e redução. Ácidos di ou tricarboxílicos. Ácidos aromáticos e sua obtenção.

  11. Derivados de ácidos carboxílicos. Cloretos de ácido: nomenclatura, obtenção e reacções (obtenção de ácidos, amidas, ésteres e acilação de Friedel-Crafts). Anídridos de ácido: nomenclatura, obtenção e reacções (hidrólise, obtenção de amidas, ésteres e acilação de Friedel-Crafts). Amidas: nomenclatura, obtenção e hidrólise.

  12. Aminas. Nomenclatura e classificação. Métodos de obtenção: redução de grupos nitro e nitrilo, e reacção de halogéneos com amoníaco. Basicidade de aminas aromáticas e alifáticas. Reacções: conversão a amidas, meações com ácido nitroso. Obtenção e reacções de sais de diazonio.

  13. Estequiometría. Estereoisómeros. Enantiómeros. Diasteroisómeros. Confórmeros. Notação.

  14. Aminoácidos e péptidos: estrutura iónica dos aminoácidos; ligação peptídica. Ponto isoeléctrico. Classificação em grupos dos vinte aminoácidos.

  15. Proteínas: estrutura básica das proteínas. Desnaturação por mudança de pH, temperatura, metais e EtOH.

  16. Ácidos gordos e gorduras: Nomenclatura IUPAC desde o C4 ao C18. Sabões e detergentes.

  17. Hidratos de carbono: glucose e frutose. Ligação glucosídica dos dissacarídeos.

  18. Macromoléculas. Polimerização por radicais livres.

QUÍMICA-FÍSICA

  1. Termodinâmica: Sistema e vizinhança. Primeira lei da termodinâmica. Calor, energia e trabalho. Relação entre entalpia e energia. Funções de estado. Ciclo de Carnot e outros processos. Definição de capacidade calorífica. Lei de Hess. Uso das entalpias de formação padrão. Entalpias de combustão, de dissolução e de solvatação. Energias de ligação (definição e usos). Segunda lei da termodinâmica: definição de entropia (q/T). Entropia e desordem. Relação ΔG=ΔH -TΔS . AG e direccionalidade das mudanças.

  2. Gases: Lei dos gases ideais, conceito de pressão parcial. Propriedades críticas.

  3. Sistema de fases: Pressão de vapor de um líquido e sua dependência da temperatura. Lei de Henry. Lei de Raoult. Propriedades coligativas (elevação do ponto de ebulição, depressão do ponto de congelamento). Determinação de massa molar. Pressão osmótica.

  4. Equilíbrio químico: Modelo dinâmico do equilíbrio químico; expressão do equilíbrio químico em termos de concentrações relativas e de pressões parciais relativas. Relação entre a constante de equilíbrio para gases ideais expressada em termos diferentes (concentração, pressão e fracção molar). Definição de coeficiente de actividade.

  5. Equilíbrio iónico: Teoria de Arrhenius e de Bronsted-Lowry de ácidos e bases. Equilíbrio de eléctrodos: definição de potencial de célula, eléctrodos de primeira classe, potencial padrão de eléctrodo. Equação de Nernst. Eléctrodos de segunda classe. Leis de Faraday.

  6. Cinética de reacções homogéneas: Factores que afectam a rapidez de reacção, equação e constante de velocidade. Ordem de reacção. Dependência do tempo e a concentração em reacções de primeiro ordem, tempo de vida média, e sua relação com a velocidade da reacção. Passo determinante da velocidade. Molecularidade. Definição de energia de activação e equação de Arrhenius. Cálculo da velocidade da reacção para reacções de primeira ordem.

  7. Números quânticos n, m, e l. Níveis energéticos do átomo de hidrogénio (fórmula). Forma dos orbitais p. Electrões desemparelhados e paramagnetismo.

Técnicas experimentais

  1. Emprego de material de vidro de uso comum. Uso de material volumétrico (pipetas, buretas, matrazes, etc.). Emprego de pêra de sucção, isqueiro de gás, balança elétrica.

  2. Montagem de equipamento de uso comum. Destilação. Filtragem. Decantação. Titulação. Secagem. Calcinação.

  3. Determinação de pontos de fusão.

  4. O uso de outro material far-se-á com ajuda de instrutores.