APOSTILA DE QUÍMICA - IMPACTO

Frente 1

Frente 2

1 a Radioatividade - 1 h c i F

Tabela Periódica

2

2 Radioatividade - 2 a h c i F 3 a Reações Químicas h c i F 4 a h c i F

Reações Químicas Balanceamento

5 a h c i F

Número de Oxidação-Nox

Frente 3 Introdução a Química

12 Propriedades Periódicas

4

Separação de Misturas

Atomística - 2

18 Bases - Classicação e Nomenclatura

20

32 Introdução à Orgânica - 2

34 Hidrocarbonetos - 1

26

16 Ácidos - 2

10

24 Atomística - 1

Ácidos - 1

8

Introdução à Orgânica - 1

22

14

6

Frente 4


28 Ligação Iônica


30

38

F r e n t e 0 1 F i c h a 0 1

RADIOATIVIDADE-1 1. CONCEITO

A radioatividade é um fenômeno natural ou articial, pelo qual algumas substâncias ou elementos químicos, chacha mados radioativos, são capazes de emitir radiações. CARACTERÍSTICAS DAS EMISSÕES: Tem 1. Alfa (α): São uxos de partículas carregadas positivamente, compostas por 2 nêutrons e 2 prótons (núcleo de hélio). Tem baixa velocidade comparada a velocidade da luz(20 000 Km/s). 2. Beta (β) (β):: Estas partículas têm a mesma natureza dos elétrons, e são resultantes da desintegração de nêutrons do núcleo. Tem alta velocidade, aproximadamente 270 000Km/s 3. Gama (γ) : É o tipo mais penetrante de radiação, não apresenta carga elétrica e não é afetada pelos campos elétricos e magnéticos. Para identicar cada uma das emissões radioativas, Rutherford usou uma tela uorescente Tela de acordo com o esquema: Fluorescente

Placa eletrizada negativamente

α

4

2

Chumbo

γ

0

0

++

++

+ +++

+ ++

++

+ + ++

++

++

+ +

++

Placa eletrizada positivamente

Material

β -1

0

Manchas

radioativo

luminosas

- A emissão que desviou para a placa negativa é positiva (partícula ( partícula alfa). alfa). - A emissão que foi atraída pela placa positiva apresenta carga negativa (partícula (partícula beta). beta). - A emissão que não sofreu alteração na sua trajetória não tem cargas ( onda eletromagnética). eletromagnética). α

OBS: OBS: Poder de penetração das radiações.

4 cm

β

γ

material radioativo

Chumbo

2. LEIS DA RADIOATIVIDADE 1ª Lei da Radioatividade Radioatividade – Frederick Soddy Quando um núcleo emite partícula alfa, seu número atômico diminui de duas unidades e seu número de massa diminui de 4 unidades.

Legenda +

Ex.:

92

U235 → 2α4 +

Th231

90

Nêutron

Próton +

+ +

+ +

+

+

Nuclídeo inicial Representação esquemática

+

+

+

+

+

+

Nuclídeo Final Representação esquemática

Partícula α (2 prótons e 2 neutros)

OBS: Quando um núcleo “excitado” emite uma radiação gama não ocorre variação no seu número de massa e número atômico, porém ocorre uma perda de uma quantidade de energia “hv”.

2

n

QUÍMICA

www.portalimpacto.com.br

2º Lei da Radioatividade- Soddy Fajans- Russel

nêutron

próton

83

+ neutrino

+

Quando um núcleo emite partícula β, seu número atômico aumenta de uma unidade e seu número de massa não se altera. Ex.:

+ elétron

(radiação beta)

Bi 210 → -1β° + 84Po210 Diminuição 1 neutro +

+

+

+

+

+ + + +

+ +

+

Partícula β (Elétron)

Aumento de Próton

+

-

+

+

Anti-neutrino

FISSÃO NUCLEAR A ssão nuclear é o processo que ocorre com a quebra de núcleos maiores em núcleos menores pelo bombardebombardeamento de nêutrons (reação em cadeia). Essas reações liberam grande quantidade de energia. A reação em cadeia de ssão nuclear possui três etapas gerais. Iniciação: a reação de um único átomo é necessária para iniciara reação. A ssão de U 235 é iniciada pela absorção de um nêutron. Propagação: Propagação: esta parte do processo repete se indenidamente, e cada etapa produz mais produtos. A ssão do U 236 libera nêutrons que iniciam a ssão de outros átomos de urânio. 235 Terminação: no nal, a reação em cadeia termina. Isto é isto pode ocorrer se o reagente (U ) for totalmente utilizado, ou se os nêutrons responsáveis pela a continuação da reação escaparem da amostra sem ser capturados pelo U 235 

92

U235 + 0n1 →

Ba141 + 36Kr92 + 30n1

56

radiação

núcleo de uranio 235

núcleo de uranio 236 (instável)

produtos da ssão

neutron

Neutrons rápidos de dois a três

FUSÃO NUCLEAR A fusão nuclear é a união de núcleos menores formando núcleos maiores. A reação de fusão nuclear requer uma quantidade muito grande de energia para ocorrer, e quando ocorre há liberação de uma quantidade enorme de energia. Para termos uma idéia é a mesma reação que ocorre no sol. Tritio (hidrogênio de massa 3) 2

Energia liberada depois de ocorrida a fusão nuclear esta energia chega para nós na forma de luz e calor

Hélio

↑

↑

↑

3 4 1 1H + 1H + Energia → 2He + 0 n + Energia

↓

↓

Deutério (hidrogênio de massa 2)

Energia absorvida (neces(necessária) para ocorrer a fusão nuclear

↓

nêutron

(A temperatura tem que ser da ordem de 10 milhões de graus celsius)

Uso de Neutrôns Muitos isótopos sintéticos usados em quantidades na medicina e na pesquisa cientíca são prepre parados usando nêutrons como projéteis. Como os nêutrons são neutros, eles não repelidos pelo núcleo. ConseConsequentemente, eles não precisam ser acelerados, como as partículas par tículas carregadas, para provocar reações nucleares. (Na realidade eles não são acelerados). Os nêutrons necessários são produzidos pelas reações que ocorrem nos reatores nucleares. O cobalto-60, por exemplo, usado no tratamento do câncer, é produzido pela captura de nêutron. O ferro-58 é colocado em um reator nuclear, nuclear, onde ele é bombardeado por nêutrons. Ocorre a seguinte sequência de reações. 58 1 59 59 59 0 59 1 60 26Fe + 0n → 26Fe 26Fe → 27Co + -1e 27Co + 0n → 27Co Texto retirado pelo Professor de Quimica Diogo Moreira da seguinte referência bibliográca. BROWN, Theodore L. Et. Al. Química – a ciência central. 9. ed. São Paulo: Pearson-Prentice Pearson-Prentice Hall, 2009. Tradução: Robson Mendes Matos.

3

n

QUÍMICA


RADIOATIVIDADE-2

F r e n t e 0 1 F i c h a 0 2

1. TEMPO MEIA VIDA OU PERÍODO DE SEMI-DESINTEGRAÇÃO A meia-vida é a quantidade de tempo característica de um decaimento exponencial. Se a quantidade que decai possui um valor no início do processo, na meia-vida a quantidade terá metade deste valor. valor. Nos processos radioativos meia-vida ou período de semidesintegração de um radioisótopo é o tempo necesdepensário para desintegrar a metade da massa deste isótopo, isótopo, que pode ocorrer em segundos ou em bilhões de anos, dependendo do grau de instabilidade do radioisótopo. Ou seja, se tivermos 100kg de um material, cuja meia-vida é de 100 anos; depois desses 100 anos, teremos 50kg deste material. Mais 100 anos e teremos 25kg e assim sucessivamente. sucessivamente. No caso do carbono-14 a meia-vida é de 5.730 anos, ou seja, este é o tempo necessário para uma determinada massa deste isótopo instável decair para a metade da sua massa , transformando-se em nitrogênio-14 pela emissão de uma partícula beta. Esta medida da meia-vida é utilizada para a datação de fósseis.

4 átomos fo formados pela desintegração Período de meia vida

8 átomos

6 átomos fo formados pela desintegração

Período de

meia vida

2 átomos

4 átomos

A cada período de meia vida a quantidade de isótopo radioativo divide por dois (cai pela metade).

Após o primeiro período de meia-vida, somente a metade dos átomos radioativos originais permanecem raradioativos. No segundo período, somente 1/4 , e assim por diante. Alguns elementos possuem meia-vida de frações de segundos. Outros, de bilhões de anos. A quantidade de carbono -14 num ser vivo é de 10ppb (10 partes por bilhão). Esta quantidade permanece constante até o dia da sua morte. A partir daí esta quanti dade vai dimunuindo por conta de desintegração. Quando examinamos um fóssil, uma múmia, ossos etc..., determinadetermina-se a quantidade de carbono -14 presente.

a

a d e d a di vi

ar t s o m a

100%

50%

25%

t

12,5% 6,25%

8

16

24

32 32

3,125%

40

dias

Sabendo que seu período de meia vida é de 5600 anos, determinamos a idade do d o material.

Quantidade de Carbono - 14 10 ppb

5 ppb 2,5 ppb 5600

4

n

QUÍMICA

11200

Modelo matemático para o Decaimento Radioativo Radioativo. Q Qf = x0 T = x .p 2 Q 0 = Quantidade Inicial. Q f = Quantidade Final. T= Tempo de desintegração (Ex: Idade de um fóssil). P= Periodo de Meia-Vida

Tempo (anos) www.portalimpacto.com.br

Apli Aplica caçõ ções es no Caderno de Exercícios

Datação Como a meia-vida de qualquer nuclídeo é constante, a meia vida pode servir como um relógio nuclear para determinar as idades de diferentes objetos. O carbono-14, por exemplo, tem sido usado para determinar a idade de materiais orgâorgânicos. O procedimento é baseado na formação de carbono-14 por captura de nêutrons na atmosfera superior: N14 + 0n1 → 6C14 + 1p1

7

Essa reação fornece uma fonte de carbono-14 pequena, mas o razoavelmente constante. constante. O carbono-14 é radioati radioati-vo, sofrendo decaimento beta com meia-vida de 5715 anos: C14 → 7N14 +

6

β0

-1

Ao usar datação de radiocarbono, geralmente supomos que a razão entre o carbono-14 e o carbono-12 na atmosfera tem sido constante por pelo menos 50 mil anos. O carbono-14 é incorporado ao dióxido de carbono, e que por sua vez incorporado, pela fotossíntese, dentro das moléculas contencontendo carbono mais complexas nos vegetais. Quando os vegetais são ingeridos por animais o carbono-14, incorpora-se a eles. Uma vez que um vegetal ou animal vivo tem ingestão constante de compostos de carbono, ele é capaz de manter uma razão entre carbono14 e o carbono-12, idêntica à da atmos fera. Entretanto, quando o organismo morre, ele não ingere mais compostos de carbono para repor o carbono-14, perdido pelo decaimento radioativo. A razão de carbono-14 em relação ao carbono-12 consequentemente diminui. Medindo-se essa razão e comparando–a com a da atmosfera, popo demos estimar a idade do objeto. Por exemplo, se a razão diminui a metade da atmosfera podemos concluir que o objeto tem meia-vida, ou seja, 5715 anos. Esse método não pode ser usado para datar objetos com mais de 50 mil anos. Depois desse período de tempo a radioatividade é muito baixa para se r medida precisamente. A técnica de datação de radiocarbono tem sido conferida comparando as idades das árvores determinadas pela contagem de seus anéis e por análise de radiocarbono. À medida que uma árvore cresce, ela adiciona um anel de ano. Com o envelhecimento, o carbono-14 decai, enquanto a con centração de carbono-12 permanece constante. Os dois métodos de datação coincidem com diferenças de aproximadamente 10% de erro. A maioria da madeira usada nestes testes era de pinheiros da Califórnia, atingem idades até 2 mil anos. Usando árvores que morreram em um tempo conhecido de centenas de anos atrás, é possível fazer comparações até aproximadamente 5000 a.C.

Figura 01. O Manto de Turim um tecido de linho de mais de 4 m de comprimento, os tenta uma imagem apaga de um homem, visto aqui em um negativo da fotograa da imagem. Alega-se que o manto foi à mortalha de Jesus Cristo. Cristo. Vários testes têm sido realizados nos fragmentos de tecido para determinar origem e idade. Os ciencien tistas, usando datação de radiocarbono, concluíram que o linho foi feito entre 1260 e 1390 d.C

Texto Texto retirado pelo Professor de Química Diogo Moreira da seguinte referência bibliográca. BROWN, Theodore L. Et. Al. Química – a ciência central. 9. ed. São Paulo: Pearson-Prentice Hall, 2009. Tradução: Tradução: Robson Mendes Matos.

5

n

QUÍMICA


Reações

QUÍMICAS

F r e n t e 0 1 F i c h a 0 3

1. CONCEITO É toda transformação de uma ou mais substâncias em outras substâncias. Para representarmos uma reação química usamos a EQUAÇÃO QUÍMICA, QUÍMICA, onde no primeiro membro da equação, aparecem as fórmulas das substâncias que reagem (REAGENTES (REAGENTES)) e no segundo membro, as fórmulas das substâncias formadas (PRODUTOS (PRODUTOS))

1º membro

2º membro

Reagentes

Produtos

• Exemplos: 1. Queima do carvão (C): C + O2 → CO2 2. Neutralização do suco gástrico (HCl) pelo leite de magnésia, Mg(OH) 2: 2HCl + Mg(OH) 2 → MgCl2 + 2 H2O 3. Oxidação do Ferro (Fe): 4Fe + 3 O2 + 5 H2O → 2 Fe2O3 . 5 H2O

2. TIPOS DE REAÇÕES a) Reação de Síntese ou Adição: Reação de duas ou mais substâncias para formar um único produto ( uma substância). Exemplos: S + O2 → SO2 2NO + O2 → 2 NO2

H2 + Br2 → 2 HBr NH3 + H2O → NH4OH

b) Reação de Análise ou Decomposição: Reação de decomposição de uma substância em dois ou mais produtos. Exemplos: ∆ CaCO3 CaO + CO2 (pirólise) pirólise) (Ação do calor)

2 AgBr

luz

(Ação da luz)

2 NaCl(fundido) eletricidade

2 Ag + Br2 (fotólise) fotólise) 2 Na + Cl 2 (eletrólise) eletrólise)

c) Reação de Deslocamento ou Simples Troca: Reação onde uma substância simples reage com uma substância composta produzido uma novas substância simsim ples e composta. Exemplos: Cl2 + 2 NaI → 2 NaCl + I 2 Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2

6

n

QUÍMICA


d) Reação de Dupla Troca ou Permutação: Reação que ocorre entre duas substâncias compostas produzindo duas novas substâncias compostas. Exemplos: HCl + NaOH → NaCl + H2O CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + CO2 + H2O

3. REATIVID RE ATIVIDADE ADE O critério para se saber se uma determinada reação de simples troca irá ocorrer é dado em função da reatividade. reatividade. Observe a lista. - Para o deslocamento do metal (Eletropositividade): Li Cs Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Be Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi As Cu Hg Ag Pd Pt Au - Para o deslocamento do ametal (Eletronegatividade): F O Cl Br I S C P H Nessas duas listas, os elementos que estão mais à esquerda (mais reativos) deslocam os elementos mais à direita (menos reativos)

Apli Aplica caçõ ções es no Caderno de Exercícios Exercícios

Reações Químicas Aplicadas Quando o magnésio metálico se queima, os átoáto mos de Mg reagem com moléculas de O2, do ar para formar óxidos de magnésio, um sólido: 2Mg(s) + O2(g) → 2MgO (s). (s). As fotos mostram o que se vê no laboratório. O cordão de metal de magnésio (à eses querda) é envolto em oxigênio, do ar enquanto ele se queima, uma chama intensa é produzida. produzida. Ao nal da reação sobra uma ta de um sólido bem frágil de um sólido branco, MgO. Os modelos mostram a visão em nível atômico dos reagentes e produtos. Esta reação é usada para produzir a chama brilhante em sinais luminosos. A decomposição do azida de sódio NaN3, é usausada para inar o airbags de automóveis. Quando ela é inada de maneira adequada, O NaN 3 se decompõem, rapidamente formando gás nitrogênio N2(g), que expande o airbag. A decomposição do azida de sódio NaN3 libera N2 (g) rapidamente está representada abaixo: 2 NaN3(s) → 2 Na(s) +N2(g) Como o gás N2 é gerado por uma reação química nesta situação estamos diante de cálcálculos de volumes de gases g ases consumidos ou produzidos nas reações, ou seja, podemos prever quanto de azida deverá ser utilizado para obter uma certa quantidade de gás nitrogênio ou ainda, saber quanto do mesmo gás poderá ser obtido a partir de uma massa conhecida do NaN3 (azida de sódio). A relação quantitativa quantitativa entre substâncias em uma reação reação química, é denominada de estequiometria ou calculo estequiométrico, estequiométrico, que é uma das ferramentas fundamentais para o estudo da química . Porém, desde já surge o seguinte questionamento. Se um air bag tem um volume de 36 L e contém gás nitrogênio a uma pressão de 1,15 atm a temperatura de 26,0 °C, quantos gramas de NaN3 devem ser decompostos? Texto Texto complementar, escrito pelo Professor Química de Diogo Moreira. Referência bibliográca BROWN, Theodore L. Et. Al. Química – a ciência central. 9. ed. São Paulo: Pearson-Prentice Hall, 2009. Tradução: Tradução: Robson Mendes Matos

7

n

QUÍMICA


Reações Químicas

BALANCEAMENTO

F r e n t e 0 1 F i c h a 0 4

1. BALANCEAMENTO DAS REAÇÕES QUÍMICAS O balanceamento de uma equação baseia-se na igualdade do número total de átomos dos reagentes com o númenúmero total de átomos dos produtos, através dos coecientes. A forma mais simples de fazer um balanceamento é pelo método das tentativas, como o próprio nome já diz, devemos tentar, até acertar os coecientes estequiométricos. Abaixo, temos uma seqüência de balanceamento: 1º - Acertar os átomos dos metais; 2º - Acertar os átomos dos ametais; 3º - Acertar os átomos de hidrogênio; 4º - Acertar os átomos de oxigênio; Exemplos: Exemplos : Balancear as equações químicas: 1. Ni(OH)3 + H2S → Ni2S3 + H2O 1º Acertar o Níquel; 2 Ni(OH)3 + H2S → Ni2S3 + H2O 2º Acertar o enxofre 2 Ni(OH)3 + 3 H2S → Ni2S3 + H2O 3º Acertar o hidrogênio 2 Ni(OH)3 + 3H2S → Ni2S3 + 6 H2O 4º Observe que o oxigênio cou automaticamente ajustado. ajustado. 2 Ni(OH)3 + 3H2S → Ni2S3 + 6H2O Os valores encontrados (2, 3, 1 e 6) são denominados d enominados de coecientes estequiométricos. Vamos ajustar as reações abaixo: 1. 2.

8

n

C + O2 → CO2

9.

NH4NO3 →

N2 +

O2 + H2O

P + O2 → P2O5

3.

Fe +

O2 → Fe2O3

4.

SO2 + O2 → SO3

5.

10. CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + CO2 + H2O 11.

Al + HCl → AlCl3 + H2

N2O5 + H2O → HNO3

12.

SO2 + MgO + O2 → MgSO4

6.

HF

13.

N2H4 + O2 → N2 + H2O

7.

Hg2O →

14.

Cr2O3 + Al →

8.

K2O2 + H2O → KOH + H2O2

QUÍMICA

+ SiO2 → H2SiF6 + H2O Hg + O2

15. CaCO3 +

Al2O3 + Cr

HCl → CaCl2 + H2O + CO2



Nada se perde , nada se cria, tudo se transforma! Antoine Laurent De Lavoisier nasceu em paris, em 1743, Filho de família rica, estudou Matemática, Astronomia, Química, Física, Botânica e Geologia. Aos 25 anos de idade ingressou na Academia de Ciências da França, que já premiado por seu trabalho Relatório sobre o melhor sistema de iluminação de Paris. Lavoisier foi um dos maiores cientistas do século XVIII e, por seus trabalhos experimentais, é um dos fundadores da Química moderna. Usando recipientes fechados, realizou grande número de reações químicas (uma foi, por exemplo, a oxidação do mercúrio: 2 Hg + O 2 → 2 HgO) e constatou, sempre, a massa total antes da reação é igual à massa total após a reação; essa é a famosa Lei da Conservação da Massa, também conhecida como Lei de Lavoisier. Lavoisier. Seus estudos contribuiram ao esclarecimento da ação do oxigênio nos fenômenos de combustão, incluindo respiração humana. Veja Veja o que Lavoisier escreveu a respeito: “Podemos “ Podemos estabelecer, como um axioma incontestável, que em todas as operações da arte e da natureza nada é criado; existe uma quantidade igual de matéria antes e depois dos experimentos, a qualidade e quantidade dos átomos permanecem precisamente as mesmas e nada acontece além de mudanças e modicações nas combinações dos átomos” Para validar a Lei de Lavoisier devemos balancear a equação química, em busca de tornar que o número de átomos de cada elemento nos reagente seja igual ao número de átomos de cada elemento nos produtos. LEI DE CONSERVAÇÃO DA MASSA H2 + O2 → H2O (reação não balanceada) 2 mol H2 --- 1 mol O 2 ----- 2 mol H 2O 1. 2g H2 --- 1.32 g O 2 ----- 1. 18g H 2O 2 g H2 + 32 g O2 ----- 18 g H2O 34 g > 18 g (Reagentes)

(Produtos)

Após o Balanceamento

LEI DE CONSERVAÇÃO DA MASSA 2H2 + O2 → 2H2O (reação balanceada) 2 mol H2 --- 1 mol O 2 ----- 2 mol H 2O 2. 2g H2 --- 1.32 g O 2 ----- 2. 18g H 2O 4 g H2 + 32 g O2 ----- 36 g H 2O 36 g = 36 g (Reagentes)

(Produtos)

Texto Texto complementar, escrito pelo Professor de Química, Diogo Moreira. Referência bibliográca: FELTRE, Ricardo. Química, vols. 1, 2 e 3, Moderna, São Pau lo, 2000 BROWN, Theodore L. Et. Al. Química – a ciência central. 9. ed. São Paulo: Pearson-Prentice Hall, 2009. Tradução: Robson Mendes Matos

9

n

QUÍMICA


Número de

OXIDAÇÃO-NOX

F r e n t e 0 1 F i c h a 0 5

1. REGRAS PARA DETERMINAÇÃO DO NOX Para saber qual é o NOX de um elemento dentro de uma molécula, devemos seguir algumas regras: 1ª Regra: Nas substâncias simples, o NOX do elemento é igual a ZERO. NOX do H no H 2 = 0 NOX do S no S 8 = 0 NOX do Na no sódio metálico = 0 NOX do O no O 3 = 0 2ª Regra: Regra: Nos íons simples, o NOX do elemento é igual a carga do íon. NOX do Fe no Fe 2+ = +2 NOX do Al no Al 3+ = +3

NOX do S no S2- = - 2 NOX do Cl no Cl - = - 1

4ª Regra: Nos compostos, a soma algébrica das cargas totais é sempre igual a ZERO. Veja Veja a tabela asegui NOX

OBSERVAÇÕES

+1

Compostos

(2A) Be Mg Ca Sr Ba Ra Zn Cd

+2

Compostos

Al

+3

Compostos

-2

na maioria

-1

Peróxidos: H2O2K 2O2 CaO2 MgO2 BeO2

F

-1

Compostos

Cl Br l

-1

ELEMENTO (1A) Li Na K Rb Cs Fr Ag

Oxigênio O

(7A) Halogênios

(6A)Calcogênios (S,Se,Te e Po)

-2

Sem oxigênio

-1

Hidretos metálicos: NaH CaH2 AIH3 SnH4

+1

Na maioria

-3

Compostos sem oxigênio

Hidrogênio

NeP

Sem oxigênio

5ª Regra: Nos íons compostos, os formados por dois ou mais elementos, a soma algébrica das cargas totais é igual a carga do íon.

10

n

QUÍMICA



A Proteção de uma Superfície Metálica O ferro em presença de água isenta de ar, (ausência de oxigênio) ou na presença de ar seco (ausência de umidade) praticamente não enferruja (ausência de corrosão). Essas duas situações são bastante raras, já que o que ocorre normalmente é o ferro exposto à água contendo oxigênio dissolvido, residindo aí o problema. Interpretação a corrosão do ferro ou aço na presença de água contendo oxigênio ou de ar úmido. Primeiro passo: Oxidação do ferro: Fe (s)→ Fe2+ + 2eSegundo passo: Redução de O2 da solução: ½ O2(g) + H2O(ℓ) + 2e- → 2 OH-(aq)

Terceiro passo: Soma das semi-reações: Fe(s) + ½ O2(g) + H2O(ℓ) → Fe(OH)2(s) (Insolúvel) Quarto passo: Oxidação de Fe(OH) 2: 2Fe(OH)2(s) + ½ O2(g) + H2O(ℓ) → 2Fe(OH)3(s) (Ferrugem)

A ferrugem é um processo de corrosão conhecido que implica um impacto econômico signicativo. Estima-se que até 20% do ferro produzido anualmente nos Estados Unidos é usado para repor objetos de ferro descartadescartados por causa de danos de ferrugem. A ferrugem requer tanto oxigênio quanquanto água, Outros fatores --- como pH da solução, a presença de sais,ou contato com metais mais difíceis de oxidar que o ferro e o desgaste no ferro, por exemplo ---- podem acelerar a ferrugem. A corrosão do ferro é eletroquímica por natureza. Não apenas o proprocesso de corrosão envolve a oxidação e a redução, mais o metal por si só conconduz eletricidade. Portanto os elétrons podem mover-se por ele de uma região onde ocorre oxidação para outra que há redução, como em células voltaicas.

e m reados em plicado p uross e aplic os puro cimento nheciment stem conhe existem exto exi Nes Neste texto cha n a ch mos na emos iscutire e ste que discutir tema es dução tema eduç o xi-re ações de oxi-r r eações laç lação as re m ínio ínio r do d o ê te t e voc vo c pós s s. Apó A údos. nteúdo nte e co c o o de d ern er n cad ca d seu se u 0 1 do rente 01 06 - f rent de avés avé s atr at r rido rid o qui adqui aula ou ad sala au em sala tido em iscutido tema a ser discu leto do tema completo fato oriasatisfat m ais satis nder mais ende ompree possa compre q ue você pos itirá qu permitir eitura, isso perm leitura, tes e dantes dan oxi ox i tes te s agen age n ão, dução, duç e re r e idação o xidaç omo ox ermos como lguns termos men mente alguns dimentto ntendimen or enten melhor erá melh ocorre seja, ocorr etc. Ou seja açõe es e etc. semi-reaçõ reduto redutorres, semi-re a. cima. cim sto a xposto ar expo e ent t lem plemen comp texto com do tex

NOTA NOTA::

Texto complementar, escrito pelo Professor Diogo Moreira. Referência bibliográca: PERUZZO, T. T. Miragaia e CANTO, CANTO, E. Leite. Química na Abordagem do Cotidiano, vols. 1, 2 e 3, Moderna, 2001.

11

n

QUÍMICA


F r e n t e 0 2 F i c h a 0 1

Tabela

PERIÓDICA 1. CLASSIFICAÇÃO PERIÓDICA DOS ELEMENTOS ELEMENTOS Tabela periódica dos elementos químicos é a dispodisposição sistemática dos elemenelementos, na forma de uma tabela, em função de suas propriedades. Permite, por exemplo, prever o comportamento de átomos e das moléculas deles formadas, ou enentender porque certos átomos são extremamente reativos enquanto outros são praticamente inertes etc.

2. LEI PERIÓDICA Em 1913, o físico inglês Henry G. J. Moseley, Moseley, constatou um erro em que a Química se encontraencontra va na época por desconhecimento, até então os elementos eram ordenados pela massa atômica. A tabela moderna é ordenada hoje em ordem crescente de número atômico, de acordo com os trabalhos de Moseley.

3- A TABELA PERIÓDICA ATUAL Os elementos estão em ordem crescente de seus números atômicos na tabela, onde esta é constituída de sete linhas horizontais denominadas de PERÍODOS e de dezoito colunas verticais chamadas de FAMÍLIAS OU GRUPOS. GRUPOS. 3.1-OS PERÍODOS: Cada la horizontal da tabela periódica consticonstitui o que chamamos período ou série de elementos. Os elementos de um mesmo período têm o mesmo número de camadas eletrônicas. Existem sete períodos, cada um correspondendo a uma das camadas eletrônicas. 3.2- AS FAMÍLIAS OU GRUPOS:

PERÍODO

NÚMERO DE ELEMENTOS

1º(camada K) 2º(camada L) 3º(camada M) 4º(camada N) 5º(camada O) 6º(camada P) 7º(camada Q)

Muito curto – 2 H e He Curto – 8 do Li ao Ne Curto – 8 do Na ao Ar Longo – 18 do K ao Kr Longo – 18 do Rb ao Xe Muito longo – 32; Cs... (lantanídeos)...Rn (lantanídeos)...Rn incompleto; Fr...(actinídeos)... Fr...(actinídeos)...

Os elementos do mesmo grupo têm o mesmes mo número de elétrons na camada de valência (camada mais externa). Assim, os elementos do mesmo grupo possuem comportamento químico semelhante. Existem 18 grupos sendo que o elemento químico hidrogênio é o único que não se enquadra em nenhuma família e está localizado em sua posição apenas por ter número atômico igual a 1, isto é, como tem apenas um elétron na última camada, foi colocado no Grupo 1, mesmo sem ser um metal. Atualmente a IUPAC recomenda a numeração de 1 a 18 para grupos. grupos. Algumas famílias apresentam denominações características: 1A [grupo 1] → Família dos Metais Alcalinos 2A [grupo 2] → Família dos Metais Alcalinos Terrosos 3A [grupo 13] → Família do Boro 4A [grupo 14] → Família do Carbono

12

n

QUÍMICA

5A [grupo 15] → Família do Nitrogênio 6A [grupo 16] → Família dos Calcogênios 7A [grupo 17] → Família dos Halogênios 0 [grupo 18] → Família dos Gases Nobres www.portalimpacto.com.br

4. METAIS, AMETAIS E GASES NOBRES 4.1. Metais: São bons condutores de calor e eletricidade, apresentam ductilidade e maleabilidade, Possuem brilho característicaracterísti co e têm grande tendência a perderem elétrons, transformando-se em cátions. 4.2. Ametais: São os elementos químicos que geralmente apresentam propriedades contrárias às dos metais e têm grande tentendência a ganharem elétrons, transformando-se em anions. Ametais

4.3. Gases Nobres: São elementos gasosos cuja característica principal é serem espontaneaespontanea mente inertes, ou seja, quimicamente estáveis. Estão localizados na última coluna à direita da tabela periódica.

Metais

s e r b o n s e s a G

1. A Distribuição Eletrônica do Átomo e a sua posição na Tabela Tabela Periódica: 1.2- Períodos: O período onde está um elemento corresponde ao número de camadas eletrônicas que possui. Exemplo:

Br → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5 K = 2 L = 8 M = 18 N = 7

Ba →1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 K = 2 L = 8 M = 18 N = 18 O = 8 P = 2

12

Mg → 1s2 2s2 2p6 3s2 K =2 L=8 M=2

35

56

Elemento do 3º período



1.3- Famílias: • Elementos do grupo A (Representativo): (Representativo): devemos somar os elétrons da sua camada de valência. Número da família 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 0

Número de Conguração elétrons da da camada camada de de valência valência 1 ns1 2 3 4 5 6 7 8

ns2 ns2 np1 ns2 np2 ns2 np3 ns2 np4 ns2 np5 ns2 np6

Exs.: 2 2 6 1 11Na → 1s 2s 2p 3s Elemento do grupo 1A Kr → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 Elemento do grupo 0 36

Ba → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 Elemento do grupo 2A 56

Pb → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f 14 5d10 6p2 Elemento do grupo 4A 4A 82

• Elementos do grupo B (Transição): Quando a distribuição eletrônica terminar em “d”, “d”, devemos somar os elétrons do sub-nível mais energético com os elétrons da camada de valência.

Exs.: 2 2 6 2 6 2 6 26Fe → 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d transição externa (Família 8B) → Quando a distribuição eletrônica de um átomo terminar em “f”, “f”, não precisamos somar nada, pois o elemento será sempre da família 3 ou 3B. 3B. Exs.: Sm → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f 6 transição interna (Família 3 ou 3B)

62

2. Estado sico dos elementos químicos n as condições ambientes: Gasosos: Hidrogênio [H2], Nitrogênio [N2], Oxigênio [O2], Flúor [F2], Cloro [Cl2] e gases nobres [He, Ne, Ar, Kr, Xe e Rn]. Líquidos: Mercúrio [Hg] e Bromo [Br 2] Sólidos: os demais Veja Veja as regiões onde termina a distribuição eletrônica dos elementos na tabela periódica a seguir: s s

He → 1s2

p

d

f

13

n

QUÍMICA


F r e n t e 0 2 F i c h a 0 2

Propriedades

PERIÓDICAS 1. INTRODUÇÃO I NTRODUÇÃO..

São aquelas que crescem e decrescem com o aumento do número atômico, para perceber esta periodicidade, disdis cutimos a propriedade na família e no período.

2. RAIO ATÔMICO (TAMANHO DO ÁTOMO). É a metade da distância entre dois núcleos de átomos do mesmo elemenelemen to. Nas famílias, os raios atômicos aumentam de cima para baixo, pois aumentam os níveis de energia (camadas). Nos períodos, os raios atômicos aumentam da direita para esquerda, pois à medida que Z aumenta, o número de camadas permanece constante, aumentando a atração núcleo-eletrosfera, diminuindo diminuindo o raio atômico.

3. ENERGIA OU POTENCIAL DE IONIZAÇÃO. É a energia absorvida necessária para retirar um elétron de um átomo (ou íon) no estado gasoso (é a energia para formar cátions). Quanto menor o raio atômico, maior a atração núcleo-eletrosfera e, conseqüentemente, conseqüentemente, maior o potencial de ionização. Logo, o potencial de ionização varia opostamente ao raio atômico. OBS: À medida que se retira um elétron de um átomo, aumenta a quanti dade de energia necessária para remover o próximo elétron (E ( E1
E1 = 1° Energia de ionização E2 = 2° Energia de ionização E3 = 3° Energia de ionização

4. AFINIDADE ELETRÔNICA OU ELETROAFINIDADE. ELETROAFINIDADE. É a energia liberada quando um elétron ou mais é adicionado a um átomo gasoso no estado fundamental (é a energia para formar ânion). X(g) + 1e- → X- + E1 Na eletroanidade os gases são excluídos e sua variação na tabela periódica é da seguinte forma:

5. ELETRONEGATIVIDADE (CARÁTER AMETÁLICO). É a capacidade que um átomo possui de atrair o par d e elétrons compartilhado com outro átomo. A eletronegatieletronegatividade varia da mesma forma que Eletroanidade. IMPORTANTE: IMPORTANTE: Fila em ordem decrescente de eletronegatividade. F O N Cl Br I S C P H

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QUÍMICA


6. ELETROPOSITIVIDADE (Caráter Metálico) É a capacidade que um átomo possui de doar elétrons, portanto a eletropositividade será tanto maior quanto maior for o raio atômico e menor a eletronegatividade.


A QUÍMICA E A VIDA. O tamanho iônico faz GRANDE diferença! O tamanho iônico tem importante papel na determinação das propriedades de íons em solução. Por exemplo, uma pequena diferença no tamanho iônico é normalmente suciente para um íon metálico ser biologicamente importante e um outro não o ser. Para ilustrar, vamos examinar a química biológica do íon de zinco (Zn 2+) e compará-lo com íon de cádmio (Cd 2+). O zinco é necessário em nossa dieta em microquantidades. O zinco é parte essencial de várias enzimas, as proteíproteínas que facilitam ou regulam as velocidades de reações biológicas chave. Por exemplo, exemplo, uma das mais importantes enzimas que contêm zinco é a anidrase carbônica. Essa enzima é encontrada nos glóbulos vermelhos do sangue. Sua função é de formar o íon bicarbonato (HCO3-): CO2(g) + H2O(ℓ) → HCO3-(aq) + H+(aq) Você pode estar surpreso em saber que nosso organismo precisa de enzima para uma reação tão simples. Na ausência da anidrase carbônica, no entanto, o CO 2 produzido nas células, quando elas estão oxidando a glicose ou outros combustíveis em exercícios vigorosos, seria eliminada demasiadamente devagar. devagar. Cerca de 20% do CO2 produzido pelo memetabolismo celular se liga hemoglobina e é levado aos pulmões, onde é expelido. Cerca de 70% do CO 2 produzido e converticonvertidos em íons bicarbonato, ele se mistura ao plasma sanguíneo e naturalmente é passado pelos pulmões no caminho inverso da equação Na ausência de zinco a anidrase carbônica seria inativa e isso resultaria em sérios desequilíbrios na quantidade de CO2 presente no sangue. O zinco é encontrado em vávávasos sanguíneos Tecido rios outras enzimas incluindo algumas encontradas no fífí - Pulmão gado e nos rins. É obviamente um elemento essencial. Em contraste, o cádmio, vizinho do zinco do grupo 2B, é ex CO2 tremamente tóxico aos humanos. Por que dois elementos Hemoglobina são tão diferentes? Ambos ocorrem como íons 2+, mas o Zn2+ menos que o Cd2+. O raio de Zn 2+ é de 0,74 A 0, o Cd células de de 0,95 A0. Essa diferença causar a tão traumática inversão glóbulos vermelhos de propriedade biológica? A resposta é que, embora o tatamanho não seja o único fator, ele é muito importante. Na O2 CO2 enzima anidrase o íon Zn 2+ é encontrado ligado eletrostaH O 2 ticamente a átomos de proteína, como mostrado na gura 2+ 1.0. Ocorre que Cd , se liga nesse lugar preferencialmente sobre Zn2+, dessa forma o substituindo. Quando Cd2+ está CO2 Anidrase H2O presente em vez de Zn 2+, no entanto a reação de CO 2 com carbônica água não é facilitada. Mais seriamente, Cd2+ inibe reações HCO-3 que são essenciais ao funcionamento dos rins. Além disso, o cádmio é um veneno cumulativo; a exposição crônica Fig.1.0_ Ilustração d uxo de CO dos tecidos para os vasos sanguíne2 em níveis até bem baixos por período longo leva ao enve- os e, consequentemente, aos pulmões. Cerca de 20% do CO 2 se liga nenamento. à hemoglobina e é liberado nos pulmões. Cerca de 70% é convertido A molécula da anidrase carbônica (mais à direita) catalisa a reação entre CO 2 e a água para formar HCO 3- . A ta representa a cobertura da cadeia de proteína. O ‘sítio ativo’ da enzima (à direita) é onde a reação ocorre. Os átomos de H foram excluídos para maior clareza. Desse modo,a esfera vermelha representa o oxigênio de uma molécula de água que está ligada ao zinco. A água é substituída pelo CO 2 na reação. As ligações saindo dos anéis de cinco membros se unem ao sítio ativo da proteína .

pela anidrase carbônica carbônica em íons HCO3-, que permanecem no plasma sanguíneo até uma reação reserva liberar CO2 nos pulmões. Pequenas quantidades de CO 2 simplesmente simplesmente se dissolvem no plasma sanguíneo e são liberadas nos pulmões.

Texto retirado pelo Professor de Química Diogo Moreira da seguinte referência bibliográca. BROWN, Theodore L. Et. Al. Química – a ciência central. 9. ed. São Paulo: Pearson-Prentice Pearson-Prentice Hall, 2009. Tradução: Robson Mendes Matos .

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QUÍMICA


ÁCIDOS - 1

F r e n t e 0 2 F i c h a 0 3

1. IONIZAÇÃO DOS ÁCIDOS Para Arrhenius ácidos são compostos moleculares que em solução aquosa sofrem ionização liberando H + = H3O+. • solução aquosa = dissolvido em água • Ionização = formação de íons.

HCl

H0

2      

H+(aq) + Cl-(aq)

H20

2H2SO4 2H+(aq) + SO4(aq)

H20

3   3H+(aq) + PO4(aq) H3PO4 

H4SiO4

H20

4H+(aq) + SiO4(aq)

4-

Obs: O H+ liberado pelo ácido em solução aquosa é um íon que se liga a uma molécula de água, formando íon H 3O+ (hidrônio ou hidroxônio). H+ + H2O → H3O+ HCℓ + H2O → H3O+(aq) + Cℓ -(aq) O H+ = H3O+, é o que confere o sabor azedo das soluções ácidas.

2. CLASSIFICAÇÃO DOS ÁCIDOS 2.1. Número de hidrogênios ionizáveis: Monoácidos: Monoácidos : possui um hidrogênio ionizável (ex:HNO3); Diácidos: Diácidos : possui dois hidrogênios ionizáveis (ex: H 2CO3); Triácidos: Triácidos: possui três hidrogênios ionizáveis (ex: H3BO3); Tetrácidos: possui quatro hidrogênios ionizáveis (ex: H 4SiO4).

H*

hidrogênio ionizável H*

hidrogênio ionizável * H

2.3. Presença de oxigênio: Hidrácido: Hidrácido: não apresenta oxigênio (exs: HCl, H 2S); Oxiácidos: Oxiácidos: apresenta oxigênio (exs: HNO 3, H2SO4)

n

QUÍMICA

O

H O

P H

2.4. Força ou grau de ionização (α):

16

O

H H3PO3 → 2H + HPO32ionização do ácido

Binário: Binário: apresenta dois elementos (ex: H2S, HCl); Ternário: Ternário: apresenta três elementos (ex: HCN, HNO3); Quaternário: Quaternário: apresenta quatro elementos (ex: HOCN).

Com relação aos hidrácidos, temos:

P +

2.2. Número de elementos:

Fortes: α superior a 50%; Moderados: α entre 5% e 50%; Fracos: α inferior inferior a 5%.

O

H3PO2 → H+ + H2PO2-

nO de moléculas ionizadas α= O n de moléculas dissolvidas

ionização do ácido

Classicaçao

Exemplos

FORTE MODERADO FRACO

HI; HBr; HCℓ HF Os demais www.portalimpacto.com.br

O

Para os oxigenados (HxEOy), devemos usar a seguinte regra: y – x =

Classicação

Exemplos

0

FRACO

H4SiO4; H3BO3

1

MODERADO

H3PO4; H3PO3; H3PO2

FORTE

H2SO4; HNO3; HCℓO4; HMnO4

2 ou 3

Obs: Atualização da Ionização (diácido) H3PO3 + 2 H2O

2 H3O+(aq) + HPO32-(aq)

(monoácido) H3PO2 + H2O

H3O+(aq) + H2PO21-(aq)

H2CO3 (α = 0,18%) é um ácido FRACO


A Câmara de gás foi um dos instruinstru mentos utilizado principalmente pelos aleale mães na II Guerra Mundial para a eliminação em massa de seus prisioneiros nos campos de extermínio. Nestas câmaras de gás era utiliutili zado o Zyklon B ("Zyklon B" era o nome cocomercial do ácido cianídrico). O ácido cianídrico forma cristais que expostos ao ar sublimamsublimam -se em gás cianídrico, altamente letal. Ao ser respirado, o gás cianídrico entra pela corrente sanguínea, até chegar às células, onde bloblo queia a ação das mitocôndrias. Assim, as célucélu las cam sem produzir energia e morrem.

" O GÁS DA MORTE"

O Ácido Cianídrico (HCN), tamtam bém conhecido como “Gás “Gás da Morte”, Morte”, pois mata por cianose sendo utilizado nas Câmaras de Gás.

Foto da entrada da Câmara de Gás do Campo de Concentração de Auschwitz



ÁCIDO SULFIDRICO (H2S).

É um gás venenoso incolor de sabor adocicado, formado na prutefação de subssubs tâncias orgânicas naturais que contenham enxofre, sendo responsável em grande parte pelo cheiro de ovo podre. Além disso, é usado como redutor, na puricação de ácidos sulfúsulfúrico e clorídrico e na precipitação de sulfetos insolúveis de metais.

Texto complementar escrito pelo Professor de Química Diogo Moreira da seguinte referência bibliográca. BROWN, Theodore L. Et. Al. Química – a ciência central. 9. ed. São Paulo: Pearson-Prentice Pearson-Prentice Hall, 2009. Tradução: Robson Mendes Matos.

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n

QUÍMICA


F r e n t e 0 2 F i c h a 0 4

ÁCIDOS - 2 1. NOMENCLATURA DOS HIDRÁCIDOS (H XE) ÁCIDO + NOME DO ELEMENTO + ÍDRICO ♦ Qual a nomenclatura dos hidrácidos a seguir:

Essa nomenclatura é conhecida atualmente como NOMENCLATURA OFICIAL ou simplesmente IUPAC, da sigla “In-

a) HF→ b) HCℓ→

ternational Union of Pure and Applied Chemistry”, ou seja, União Internacio-

c) HBr→ d) HI→

nal de Química Pura e Aplicada.

e) H2S→ f) HCN→

2. NOMENCLATURA DOS OXIÁCIDOS (HXEOY) ÁCIDO + PREFIXO + NOME DO ELEMENTO + SUFIXO NOX DO E

PREFIXO

SUFIXO

+1 ou +2 +3 ou +4 +5 ou +6 +7

HIPO --------PER

OSO OSO ICO ICO

EXEMPLOS HClO: ÁCIDO HIPOCLOROSO HIPOCLOROSO HClO2: ÁCIDO CLOROSO HClO3: ÁCIDO CLÓRICO HClO4: ÁCIDO PERCLÓRICO EXCEÇÕES H2CO3 : ÁCIDO CARBÔNICO H4SiO4 : ÁCIDO SILÍCICO H3BO3 : ÁCIDO BÓRICO ♦Qual a nomenclatura dos Oxiácidos a seguir:

1. HBrO→ 2. HBrO2→ 3. HBrO3→ 4. HNO3→ 5. H2SO4→

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n

QUÍMICA


3. USO DOS PREFIXOS ORTO, META E PIRO Estes prexos indicam o grau de hidratação dos oxiácidos. O prexo orto indica o grau de hidratação normal do oxiácido. O prexo meta indica o oxiácido formado pela desidratação de uma molécula de H 2O da fórmula do orto. Enquanto que o prexo piro indica o oxiácido formado pela desidratação de uma molécula de H 2O a partir de 2 moléculas do orto. orto. H3PO4 (Ácido Fosfórico ou Ortofosfórico) Ortofosfórico) - H2O HPO3 → Ácido metafosfórico metafosfórico 2 x H3PO4 = H6P2O8 - H2O H4P2O7 → Ácido pirofosfórico pirofosfórico

♦ Qual a fórmula dos ácidos abaixo:

1. pirosulfúrico 2. metabórico 3. metasilicíco


Ácidos no Cotidiano ACIDO FOSFORICO (H 3PO4). É um sólido incolor, que apresenta ponto de fusão igual a 42 ° C. No comercio encontra-se geralmente na forma de um liquido viscoso (solução com cerca de 85 % de ácido fosfórico). É usado na indústria de vidro; vidro; na tinturaria, nas indústrias indústrias de alimentos e na produção de Coca-Cola como estabilizante, e na fabricação de fosfatos e superfosfatos usados em adubos (fertilizantes). ÁCIDO RUIM PARA OS OSSOS! As meninas, devido os índices de osteoporose na fase adulta, deveriam evitar refrirefri gerantes, principalmente os do tipo cola, pois eles contém ácido fosfórico como aditivo, que reage com o cálcio dos ossos. Professores de Harvard (EUA) vericaram que as meninas com hábito de beber colas correm riscos bem maior de sofrer fraturas.



H+ ClH+ ClH+ Cl-

O ÁCIDO CLORÍDRICO (HCℓ) consiste em no gás cloreto de hidrogênio, que é bastante solúvel, dissolvido em água. O estomago secreta esse ácido, num vo lume aproximado aproximado de 100 mL, para para auxiliar a digestão dos alimentos. Quando impuro, é vendido no comércio com o nome de ácido muriático, sendo usado principalmente na limpeza de pisos e de superfícies metálicas antes da soldagem.

H+ ClTexto Texto complementar, escrito pelo Professor de Química Diogo Moreira. Referência bibliográca BROWN, Theodore L. Et. Al. Química – a ciência central. 9. ed. São Paulo: Pearson-Prentice Hall, 2009. Tradução: Robson Mendes Matos

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QUÍMICA


Bases - Classicação e

NOMENCLATURA

F r e n t e 0 2 F i c h a 0 5

1. DISSOCIAÇÃO DAS BASES Para Arrhenius, base é todo o composto iônico que em solução aquosa sofre dissociação liberando o ânion o OH(hidroxila)

Al(OH)3

Al3+(aq)+ 3OH-(aq)

H20

Ca(OH) 2 KOH

H20

H20

     

Ca2+(aq) + 2OH-(aq) K+(aq) + OH-(aq)

Obs: Obs: O OH- (hidroxila), (hidroxila), confere o sabor adstringente (amarra a boca) característico das bases.

2. CLASSIFICAÇÃO DAS BASES 2.1- Quanto ao número de íons OHMonobase: apresenta 1 OH- (exs: NaOH, KOH); Dibase: Dibase: apresenta 2 OH - [exs: Ca(OH) 2, Zn(OH)2]; Tribase: apresenta 3 OH- [exs: Al(OH) 3, Fe(OH) 3]. Tetrabase: Tetrabase: apresenta 4 OH- [exs: Pb(OH)4, Sn(OH)4]. 2.2- Quanto à solubilidade em água Solúveis: Todas as bases formadas pelos metais alcalinos e o NH4OH. Pouco solúveis: São as bases formadas pelos metais alcalino-terrosos em geral. Insolúveis: As demais bases 2.3- Quanto ao grau de dissociação Bases fortes: fortes: São as formadas por metais alcalinos e alcalino-terrosos. Porém, Porém, o hidróxido de Berílio e o hidróxido de Magnésio são bases fracas. Bases fracas: São as bases formadas pelos demais metais e o hidróxido de amônio.

3. NOMENCLATURA DAS BASES A fórmula geral das bases pode ser representada por M(OH)x, sendo M um metal ou o NH4+(íon amônio) e X a carga do metal (Nox). veja o esquema a seguir: METAL Nox Fixo Nox Variável

REGRA Hidróxido + de + Metal Hidróxido + de + metal + nox em algarismo romano

♦Metais com Nox Fixo:

Nox +1 +2 +3

20

n

Metal Alcalinos (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) e Ag Alcalinos Alcalino s Terrosos (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra), Zn e Cd Aℓ

QUÍMICA

Exemplos: NaOH hidróxido de sódio Ca(OH) 2 hidróxido de cálcio NH4OH hidróxido de amônio Zn(OH)2 hidróxido de zinco Fe2+ → Fe(OH)2: hidróxido de ferro II ou ferroso Fe3+ → Fe(OH)3: hidróxido de ferro III ou férrico


PROPRIEDADES DOS ÁCIDOS E BASES PROPRIEDADE

ÁCIDO

BASE

Substância

Covalente Solidos, Liquidos e gasosos Variáveis Azedo Bons condutores em Solução Aquosa Incolor Vermelho

Iônica

Estado Físico P.F. e P.E. Sabor Condutividade elétrica

Indicadores

Fenolftaleína TORNASSOL

Sólidos Altos Adstringente Bons condutores em Solução Aquosa ou Fundidos Vermelho Azul


HIDROXIDO DE SÓDIO (NaOH) O hidróxido de sódio é conhecido comercialmente por soda caustica, isto signica que ela pode corroer ou, de qualquer modo, destruir tecidos vivos. É um sólido branco, cristalino higroscópico, ou seja, tem a propriedade de absorver água. Por isso, quando exposto ao meio ambiente ele se transforma após certo tempo em um líquido incolor. Substâncias que possuem essa propriedade são denominadas deliqüescentes. Quando preparamos soluções concentradas dessas bases, elas devem ser conservadas em frascos plásticos, pois reagem lentamente com o vidro. Além disso, também reagem com óleos e gorduras e, por esta razão, uma de suas principais aplicações é na produção de sabão e também na fabricação de produtos usados para desentupir pias e ralos. HIDRÓXIDO DE CÁLCIO: Ca(OH)2. O hidróxido de cálcio é conhecido por cal hidratada extinta ou cal apagada. Nas condições ambientes é um sólido branco, pouco solúvel em água. Sua solução aquosa é chamada de água de cal e a suspensão de Ca(OH) 2 é chamada de leite de cal. Essa base é consumida em grande quantidade de pinturas a cal (caiação) e preparação de argamassa (massa de assentamento de azulejos. HIDRÓXIDO DE MAGNÉSIA: Mg(OH)2. O hidróxido de magnésio é um sólido branco, pouco solúvel em água. Quando disperso em água, a uma concentração de aproximadamente de 7 % em massa de hidróxido de magnésio origina um líquido branco e espesso que contém partículas sólidas misturadas à água. A esse liquido damos o nome de Suspensão sendo conhecido também por Leite de M agnésia, cuja principal aplicação consiste no uso como antiácido e laxante.

HIDRÓXIDO DE AMÔNIO (NH4OH). A amônia é um gás de cheiro irritante, presente numa mistura chamada inalador de amônia, usada para restabeler pessoas desmaiadas. A partir da amônia são fabricadas várias outras substâncias de grande importância, tais como: Ácido Nítrico, Sais de Amônio, muito empregados como fertilizantes na agricultura; produtos de limpeza doméstica (Ajax, Fúria etc).

HIDROXIDO DE ALUMÍNIO Aℓ(OH)3 É uma base fraca, insolúvel em água e não inamável. Forma com a água uma estrutura coloidal (gelatinosa). É usada no tratamento de água, pois ao ser formada na superfície, através da reação Aℓ2(SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2 → 2 Aℓ(OH)3 + 3 CaSO4 6 CO2 tende a arrastar consigo as impurezas sólidas. Entra ainda na composição de vários antiácidos estomacais, como Maalox, Pepsamar Gel e outros. Texto Texto complementar, escrito pelo Professor de Química Diogo Moreira. Referência bibliográca: FELTRE, FELTRE, Ricardo. Quí mica, vols. 1, 2 e 3, Moderna, São Paulo, 2000

21

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QUÍMICA


F r e n t e 0 3 F i c h a 0 1

Introdução a

QUÍMICA 1. INTRODUÇÃO

Química é a ciência que trata das substâncias da natureza, dos elementos que a constituem, constituem, de suas características, propriedades combinatórias, processos de obtenção, suas aplicações e sua identicação. Estuda a maneira pela qual os ele mentos se ligam e reagem entre si, bem como a energia desprendida ou absorvida durante estas transformações, OU SE JA, É UMA CIÊNCIA EXPERIMENTAL QUE ESTUDA A MATÉRIA, SUAS TRANSFORMAÇÕES E ENERGIA QUE ACOMPANHA TAIS TRANSFORMAÇÕES. TRANSFORMAÇÕES .

2. FENÔMENO De uma forma geral, além do seu uso especíco como termo de losoa, fenômeno é a denição de qualquer evento observável. Os fenômenos podem ser classicados em dois grandes g rupos: Físicos e químicos. químicos. Fenômeno Físico: É aquele em que não há alteração na estrutura molecular da matéria, ou seja, após o fenômeno a matéria continua sendo formada pelo mesmo tipo de substância. Ex: Mudanças de estado físico; divisão da matéria em partes menores; dissolução de uma substancia em outra... Fenômeno Químico: É aquele em que há alteração na estrutura molecular da matéria, ou seja, após o fenômeno a matéria é transfortransfor mada em outro tipo de substância. Ex: as reações químicas, tais como: Queima ou combustão, formação da ferrugem, corrosão e escurecimento de metais, oxidação (escurecimento) de alimentos pelo ar, ar, apodrecimento de matéria orgânica, respiração, digestão,

3. ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA E SUAS PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS Esta Estado do físi físico co

Forma orma

Volum lume

Energ ergia cin cinétic éticaa

Densi ensid dade ade

sólido

fxa

fxo

mínima

alta

líquido

variável

fxo

média

média

gasoso

variável

variável

máxima

baixa

4. AS MUDANÇAS DE ESTADOS ESTADOS FÍSICO Aumento de temperatura Estado gelo sólido neve

lagos Estado líquido mares rios

Fusão

Esta Estado do va vapo por r gasoso de água

vaporização

condensação

solidifcação

ressublimação Diminuição de temperatura

22

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QUÍMICA

5. OUTRAS DENOMINAÇÕES tempe - Evaporação: é um tipo de vaporização a qualquer temperatura. Exs: Exs: Roupa secando no varal - Ebulição: é um tipo de vaporização a uma temperatura consconstante. Ex: Ex: Água fervendo. - Calefação: é um tipo de vaporização instantânea, que ocorre à uma temperatura elevada. Ex: Gota d’água em uma chapa superaquecida. - Liquefação: é a passagem de um gás para o estado líquilíqui do. Um gás pode ser liquefeito à baixas temperaturas ou altas pressões. Exs: Gás de cozinha (G.L.P.:Gás Liquefeito de Petróleo, Oxigênio Liquido; Nitrogênio Liquido... www.portalimpacto.com.br

4. SUBSTÂNCIAS PURAS E MISTURAS As Substancias Puras são aquelas formadas por apenas um tipo de molécula, por isto apresentam pontos de FuFu são e Ebulição constantes. Por exemplo: H 2O destilada, T(oC) Gás Álcool anidro, Oxigênio Puro. Líquido + Gás +357 PE - ponto de ebulição As substâncias podem ser: liquido ♦ Substancias Puras Simples: são aquelas formadas por átomos de um mesmo Elemento Químico. Por Tempo de aquecimento (s) 0 sólido + Líquido exemplo: O2; O3; H2; N2; Au; P4; Cn .... -38,4 forma♦ Substancias Puras Compostas: são aquelas formaPF - ponto de fusão sólido das por átomos de diferentes Elementos Químicos. Por exemplo: H2O; CO2; NaCl; H 2SO4 ... Gráco de mudança de estado do elemento químico mercúrio (Hg) PF = -38,4 oC e PE = 357 0C MISTURA: São aquelas formadas por dois ou mais tipos de moléculas, por isto, apresentam pontos de fusão e ebulição variáveis, ou seja, irá apresentar um intervalo ou faixa de fusão e ebulição. Observe o gráco a seguir: Contudo é importante observar que existem misturas que acabam comportando-se como se fossem substâncias puras, diante dos fenômenos de fusão/solidicação ou ebulição/condenebulição/condensação. Tais misturas são chamadas de d e eutéticas e azeotrópicas. - Misturas Eutéticas: são misturas de sólidos que apreapresentam à temperatura de fusão constante. Gracamente, temos: Temperatura

T (oC) v I+v ITeb I s +I ITfus s

Tempo da fusão

Tempo ebulição

Tempo

- Misturas Azeotrópicas: são misturas de líquidos que apresentam à temperatura de ebulição constante. GracaGraca mente, temos: temperatura

Mistura azeotrópica

Mistura eutética

PE constante

Ebulição Ebuliçã o

ebulição

fusão

PF constante

fusão tempo

tempo

Ex: Solda (37% Chumbo + 63% Estanho)

Ex: Álcool de supermercado (96% álcool + 4% água)

p odemos diferenciar seus componentes. Por exemplo: Água Mineral (H2O ♦ Misturas Homogêneas: São aquelas em que não podemos + Sais Minerais); Álcool hidratado (Álcool + H 2O); água + açúcar; Ar puro (N2 + O2 + CO2 + H2O + ...). ♦ Misturas Heterogêneas: São aquelas em que é possível diferenciar seus componentes. Por exemplo: Água + areia; Água + óleo; Ar + poeira; água + gasolina... Alotropia: É o fenômeno em que um mesmo elemento químico forma duas ou mais substâncias simples diferentes. Essas substâncias são denominadas de variedades ou formas alotrópicas, sendo diferenciadas pela atomicidade (quantidade de átomos) do ele mento ou pela estrutura cristalina da substância. Exemplos.: Variedades alotrópicas do oxigênio: gás oxigênio [O 2] e gás ozônio [O3] ♦ Variedades ♦ Variedades Variedades alotrópicas do fósforo: fósforo branco [P4] e fósforo vermelho [P n] ♦ Variedades alotrópicas do enxofre: enxofre rômbico [S 8] e enxofre monoclínico [S8] ♦ Variedades Variedades alotrópicas do carbono: diamante [C n] e grate [Cn] Grate Diamante

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QUÍMICA


Fulereno

F r e n t e 0 3 F i c h a 0 2

Separação de

MISTURAS 1. INTRODUÇÃO

Os métodos de separação de misturas são muitos, ltração, destilação, decantação, entre outros. Cada método de separação é utilizado para certo tipo de mistura, que pode ser dividida basicamente entre homogênea e heterogênea. E também, cada método tem seu modo de separação. Peneiração: É um método utilizado para separar misturas heterogêneas do tipo sólido-sólido, onde o tamanho da partícula é o responsável pela separação, ou seja, utiliza-se uma peneira que permite que alguns sólisóli dos pequenos passem, e uma pequena quantidade de partículas grandes cam retidas na peneira, que separa através do seu tamanho, ou melhor do tamatama nho da malha da peneira. É usada para separar sólidos constituintes de partículas de dimensões diferentes. São usadas peneiras que tenham malhas diferentes.

Decantação: É um método muito simples para separar misturas heterogêneas. Ou seja, para separar misturas heterogêneas constituídas por um sólido e um líquido ou por líquidos não miscíveis (não se dissolvem uns nos outros). A decantação aproveita as diferenças de densidade das substâncias para separá-las. Primeiro a mistura deve car em repouso por alalgum tempo, para que as partículas mais densas se deposideposi tem no fundo. Em seguida, retira-se o liquido com cuidado, passando-o para outro recipiente. A decantação também é usada para separar, em funis de decantação, líquidos que não se dissolvem como é o caso da água e óleo. Colocando a mistura de água e óleo num funil de decantação, depois de alguns instantes a água se deposita no fundo, pois é mais densa que o óleo. funil ou ampola de decantação

líquido menos denso Ex: azeite

Aceleração a sedimentação a fase mais densa: densa: Centrifugação Nelas a mistura gira a uma grande velocidade sendo o material mais denso é depositado rapidamente no fundo do recipiente. Consiste em aumentar a velocidade de decantação com um aparelho chamado centrífuga ou centrifugador (que faz com que a mistumistu ra contida no tubo decante mais rapidamente). Esta máquina pode ser usada, por exemplo, na separação de glóbulos vermelhos do plasma sanguíneo ou para separar a nata do leite.

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líquido mais denso Ex: água

Destilação simples: Para separar a mistura de água e sal e recuperar tamtam bém a água, emprega-se a destilação simples. A mistura é aquecida e a água entra em ebulição, mas o sal não. O vapor de água passa pelo interior de um condensador, condensador, que é resfriado por água corrente. Com esse resfriamento, o vapor condensa-se. A água liquida, isenta de sal, é recolhirecolhida no recipiente da direita e, ao nal, restará sal sólido no frasco da esquerda. O líquido puricado que é recolhido no processo de destilação, recebe o nome de destilado.


Destilação fracionada:



Essa técnica de separação está baseada na diferença de solubilidade dos sólidos de mistura num determinado solvente. O método da destilação fracionada é um melhoramento da destiladestila ção simples, no caso essa técnica é utilizada para misturas muito mais complecomple xas, como por exemplo, o petróleo. Veja uma torre de destilação fracionada: Catação: A catação é um tipo de separação de misturas do tipo “sólido-sólido”. “sólido-sólido”. As substâncias são separadas manualmente, com uma pinça, colher, ou outro objeto auxiliador. auxiliador. É utilizada na separação de grãos bons de feijão dos caruncarunchos e pedrinhas. Também é utilizada na separação dos diferentes tipos de materiais que compõem o lixo como vidro, metais, borracha, papel, plásticos que para serem destinados a diferentes usinas de reciclagem. Flotação: Processo usado para separar misturas heterogêneas. Usa-se a água ou outro líquido para separar sólidos de densidades diferentes, no qual o mais denso afunda e o menos denso utua. É assim que um pó de serragem pode ser separado da areia, por exemplo. Ventilação: É usado para separar componentes de densidades muito diferentes. O componente menos denso é levado por uma corrente de ar aplicada à mistura. É utilizado, por exemplo, no beneciamento de cereais para separar as cascas do grãos, como o arroz, utilizando máquinas especiais que produzem correntes de ar. 

Filtração simples: É um método de separação de natureza sólido-líquido ou sólido-gás. A mistura deverá passar através de um ltro, que é uma superfície super fície porosa. As partículas de dimensão maiores que os poros do ltro fuçam retidos nele, enquanto as maiores passam por ele. Os ltros de papel (os mais comuns) são feitos de bras intercalares e se comportam como uma peneira. A ltraltra ção só poderá ocorrer quando a dimensão das partículas sólidas for maior que os poros do papel de ltro. Um exemplo de ltração ocorre no momento de coar um cafezinho. As part ículas do pó do café que não se dissolveram na água cam retidas no ltro, enquanto as partículas dissolvidas em água (solução) passam através dele. É um método que através de um ltro, é retido a parte sólida e passa a parte líquida. A ltração simples é o propro cesso usado para separar misturas heterogêneas formadas por um sólido e um líquido ou por um gás e um sólido.




PR ODUÇÃO ODUÇÃO DE CLORETO DE SÓDIO “SAL DE COZINHA” COZINHA” O cloreto de sódio (NaCℓ), principal componente do sal que utilizamos em nossas cozinhas, é obtida a parti da água do mar, por um processo de separação chamado de evaporação, que ocorre quanquan do só há interesse na fase sólida, a líquida é desprezada. Tal técnica se inicia pelo represamento da água do mar em grandes tanques, pouco profundos, cavados de área, chamados de salinas. A água armazenada nas salinas vai sendo evaporada pela ação dos ventos e da energia solar. solar. Como consequência, o cloreto de sódio e outros componentes sólidos que se encontram dissolvidos na água do mar começam a se depositar no fundo dos tanques quando toda água é evaporada, retira-se o material sólido de dentro das salinas, e seguida é amontoado ao lado dos tanques. Texto complementar, complementar, escrito pelo Professor de Química Diogo Moreira. Referência bibliográca: PERUZZO, T. T. Miragaia e CANTO, CANTO, E. Leite. Química na Abordagem do Cotidiano, vols. 1, 2 e 3, Moderna, 2001.

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QUÍMICA


ATOMÍSTICA - 1

F r e n t e 0 3 F i c h a 0 3

1. ESTRUTURA ATOMICA ♦ ÁTOMO: partícula fundamental na constituição da matéria; é formado por prótons, nêutrons e elétrons. ♦ PRÓTON: partícula carregada positivamente, encontrada no núcleo do átomo. ♦ NÊUTRON: NÊUTRON: partícula eletricamente neutra, também presente no núcleo do átomo. ♦ ELÉTRON: partícula carregada negativamente, encontrada na eletrosfera. PARTÍCULAS SUB-ATÔMICAS: Os átomos são constituídos por várias partículas entre elas temos: Prótons (P), Nêutrons (N) e Elétrons (E). Suas massas em unidade de massa atômica (u) e cargas em unidade elementar de carga (UEC) estão no quadro abaixo. PARTÍCULA

MASSA

CARGA

PRÓTON

~1

+1

NÊUTRON

~1

0

ELÉTRON

~1/1836

-1

2. CARACTERÍSICAS DO ÁTOMO NÚMERO ATÔMICO (Z): É o número de prótons que o átomo possui no núcleo. O número atômico identica o átomo de um elemento, ou seja, átomos de um mesmo elemento químico possuem o mesmo nº atômico. Z=P NÚMERO DE MASSA (A): É a soma dos números de prótons p rótons e nêutrons: A = P + N ou A = Z + N

3. REPRESENTAÇÃO DE UM ÁTOMO A

ZX

ou

X

A

Z

4. O ÁTOMO É NEUTRO Átomos são espécies neutras, ou seja, o número de prótons (+) é igual ao número de elétrons (-). N° p = N° e

5. ÍONS Os átomos quando reagem podem perder ou ganhar elétrons, formando íons. GANHA e-

ÁTOMO PERDE e-

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ANION (íon ) Nº elétrons > Nº prótons CÁTION (íon ) Nº prótons > Nº elétrons


Representação dos Íons: CÁTION +q

X

Veja alguns átomos e íons:

ANION

Y

A = 23 p = 11 23 Na 11 e = 11 n = 12 (átomo)

-q

A = 23 p = 11 23 11Na e = 10 n = 12 (Cátion monovalente)

A = 31 p = 15 e = 15 n = 16

31 15P

(átomo)

31 315P

A = 31 p = 15 e = 18 n = 16

(Ânion trivalente)

6. ÁTOMOS ISÓTOPOS, ISÓBAROS E ISÓTONOS ISÓTOPOS: ISÓTOPOS: São átomos que possuem: Mesmo nº atômico (Z) Diferente nº de massa (A) Diferente nº de neutrons (N) Atente para que os isótopos são átomos do mesmo elemento, porque possuem o mesmo número atômico, porportanto devem sempre ser representado pelo mesmo símbolo. Ex1: O Hidrogênio é encontrado na natureza na forma de três isótopos: 1 2 3 1H 1H 1H Denominados, respectivamente, respectivamente, prótio, deutério e trítio. trítio. Ex2: O Oxigênio é encontrado na natureza na forma de três isótopos: 16 17 18 8O 8O 8O Denominados, respectivamente, respectivamente, Oxigênio-16, Oxigênio-17 e Oxigênio-18. ISÓBAROS: São átomos que possuem: Diferentes nº atômicos (Z) Mesmo nº de massa (A) Diferentes nº de nêutrons (N) Veja Veja que são átomos de elementos diferentes, pois possuem números atômicos diferentes. Exemplo: 14 C14 7N ISÓTONOS: São átomos que possuem : 6

Diferentes nº atômicos (Z) Diferentes nº de massa (A) Mesmo nº de neutrons (N)

He4

2

2 próton 2 nêutrons 2 elétrons

1

H

3

1 próton 2 nêutrons 1 elétron


Os Fogos de Artifícios Uma aplicabilidade de um dos postulados do Modelo de Bohr (postulado do salto quântico) são as diferentes cores observadas com a queima dos fogos de artifícios, pois os mesmos utilizam sais de diferentes metais na mistura explosiva (pólvora) e, quando detonados, produzem cores d iferentes: veja a tabela com difedife rentes sais e suas cores características: Texto complementar, complementar, escrito pelo Professor de Química Diogo Moreira. Referência bibliográca: PERUZZO, T. T. Miragaia e CANTO, CANTO, E. Leite. Química na Abordagem do Cotidiano, vols. 1, 2 e 3, Moderna, 2001.

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Sais de

Colorações

Sódio

Amarela

Bário

Verde

Cobre

Azul

Cálcio

Vermelho

Potássio

Violeta

Estrôncio

Vermelho


ATOMÍSTICA - 2

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1. MODELO DE DALTON Em 1808, o cientista inglês John Dalton propôs uma teoria para explicar as leis das combinações químicas (Leis de Lavoisier e Proust). Essa teoria cou conhecida como Teoria Atômica de Dalton, a qual pode ser resumida da seguinte forma: 1- Todas Todas as substâncias são formadas por átomos. 2- Os átomos de um mesmo elemento químico são iguais em todas as suas características (por exemplo, tamanho e massa). 3- Os átomos dos diferentes elementos químicos são diferentes entre si. 4- As substâncias simples são formadas por átomos de um mesmo elemento químico. 5- As substâncias compostas (também chamadas compostos químicos, ou simplesmente compostos) são formadas por átomos de dois ou mais elementos químicos diferentes, que se combinam sempre numa mesma proporção. 6- Átomos não são criados nem destruídos; são esferas rígidas indivisíveis. 7- Nas reações químicas os átomos se recombinam.

2. MODELO DE THOMSON Em 1897 J. J. Thomson, investigando os “Raios Catódicos” descobriu a primeira partícula sub-atômica o elétron. Na mesma época o químico Alemão Eugene Goldstein descobriu uma nova partícula sub-atômica o próton. próton. Em 1903 Thomson propôs um novo modelo atômico, conhecido como modelo do Pudim de Passas (Plum Pudding). Neste modelo segundo Thomson, o átomo seria formado por uma “pasta” positiva (pu(pudim) recheada pelos elétrons (passas), o que explicaria a neutralidade elétrica do átomo. Neste momento começa-se a admitir a ocialmente a divisibilidade do átomo e a natureza elétrica da matéria.

3. MODELO DE RUTHERFORD Em 1911, Rutherford e colaboradores (Geiger e Marsden) bombardearam uma lâmina metálica delgada com um feixe de partículas alfa atravessava a lâmina metálica sem sofrer desvio na sua trajetória (para cada 10.000 partículas alfa que atravessam sem desviar, uma era desviada). Para explicar a experiência, Rutherford concluiu que: 1- O átomo não é maciço (Modelos de Dalton e Thomson), apresentando enormes espaços vazios. 2- A maior parte da massa do átomo encontra-se em uma região central e positiva, o NÚCLEO, onde provavelmente provavelmente estão os prótons. 3- Para explicar os espaços vazios, Rutherford propôs que os elétrons estariam girando ao redor do núcleo em órbitas circir culares, sendo muito pequenos e estando muito distantes do núcleo e entre si, os elétrons permitiriam a passagem da maioria das partículas α. 4- Rutherford previu que o átomo seria 10 a 100 mil vezes maior que seu núcleo, e que para manter a estabilidade nuclear, deveria existir uma partícula par tícula nuclear eletricamente neutra, que evitasse a repulsão em os prótons. Em 1932, James Chadwick comprovou a existência de uma partícula nuclear neutra com massa próxima à do próton, o NÊUTRON. NÊUTRON. Em suma, o átomo de Rutherford seria semelhante ao Sistema Solar, onde o Sol seria o núcleo, e os elétrons seriam os Planetas, girando em órbitas circulares formando a Eletrosfera. Segundo a Mecânica Clássica de Maxwell, os elétrons girando ao redor do núcleo perderiam continuamente energia em forma de ondas eletromagnéticas, perdendo gradativamente velocidade e acabando por se chocachocarem ao núcleo. Resumindo Resumindo o átomo de Rutherford seria instável e duraria 10-11s.

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4. MODELO DE BOHR Em 1913, o cientista Dinamarquês Niels Bohr, utilizando a Mecânica Quântica de Max Planck (1900), propôs os seguintes postulados para explicar o comportamento dos elétrons no átomo de Rutherford: 1- Os elétrons giram ao redor do núcleo em órbitas circulares, chamadas chamadas de Órbitas Estacionárias ou Camadas ou Níveis. 2- Cada um desses dess es níveis possui um valor determinado de energia. 3- Não é permitido p ermitido ao elétron permanecer fora desses níveis de energia. 4- Movendo-se em uma mesma camada um elétron não absorve nem emite energia. 5- Ao saltar de uma órbita para outra, o elétron emite ou absorve uma quantidade denida de enerenergia, chamada de quantum de energia.

5. DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA DE ELÉTRONS - LINUS PAULING Os elétrons estão distribuídos em camadas ao redor do núcleo. Admite-se a existência de 7 camadas eletrônicas, designados pelas letras maiúsculas: maiúsculas: K,L,M,N,O,P e Q. Q. À medida que as camadas se afastam do núcleo, aumenta a enerenergia dos elétrons nelas localizados. As camadas da eletrosfera representam os níveis de energia da eletrosfera. Assim, as camadas K,L,M,N,O, P e Q constituem os 1º, 2º, 3º, 4º, 5º, 6º e 7º níveis de energia, respectivamente. respectivamente. Por meio de métodos experimentais, os químicos concluíram que o número máximo de elétrons que cabe em cada camada ou nível de energia é: Em cada camada ou nível de energia, os elétrons se distribuem em subcamadas ou subníveis de energia, represenrepresentados pelas letras s,p,d,f, em ordem crescente de energia. Subnível S p d f O número máximo de elétrons que cabe em cada subcamada, ou Número máximo de elétrons 2 6 10 14 subnivel de energia, energia, também foi determinado experimentalmente: experimentalmente: O número de subníveis que constituem cada nível de energia dedepende do número máximo de elétrons que cabe em cada nível. Assim, como no 1ºnível cabem no máximo 2 elétrons, esse nível apresenta apenas um subnível s, no qual cabem os 2 elétrons. Como no 2º nível cabem no máximo 8 elétrons, o 2º nível é constituído de um subnível s, no qual cabem no má ximo 2 elétrons, e um subnível p, no qual cabem no máximo 6 elétrons, e assim por diante. Resumindo: Linus Gari Pauling (1901-1994), químico americano, americano, elaborou um dispositivo prático que permite colocar todos os subníveis de energia conhecidos em ordem crescente de energia, Nível Camada Nº máximo de Subníveis mostrado a seguir: elétrons conhecidos 2 → Diagrama de Linus Pauling K 1s 1º K 2 1s L M N O P Q

2s2 3s2 4s2 5s2 6s2 7s2

2p6 3p6 4p6 5p6 6p6

3d10 4d10 5d10 6d10

4f 14 5f 14

→ Ordem crescente de energia Representação Representação de um subnível de energia com seus elétrons.

No de elétrons no subnível Nível de energia

5s1 Subnível de energia

Exs: Exs: Congurações eletrônicas de alguns átomos no estado normal ou fundamental. H [Z = 1] 1s1 N [Z = 7] 1s2 2s2 2p3 Ne [Z = 10] 1s2 2s2 2p6

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2º 3º 4º 5º 6º 7º

L M N O P Q

8 18 32 32 18 8

2s e 2p 3s, 3p e 3d 4s, 4p, 4d e 4f 5s, 5p, 5d e 5f 6s, 6p e 6d 7s, 7p

Distribuição eletrônica dos íons: Na conguração eletrônica de íons, a perda ou o ganho de elétrons ocorre na última camada (va(va lência) do átomo. Átomo de Magnésio

Z = 12 - 1s 2 2s2 2p6 3s2

Íon Magnésio, Mg2+

Z =12 - 1s2 2s2 2p6

Átomo Ferro

Z = 26 - 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6

Íon Ferro II, Fe 2+

Z = 26 - 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6

Íon Ferro III, Fe 3+

Z = 26 - 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5

Átomo de Flúor

Z = 9 – 1s 2 2s2 2p5

Íon Fluoreto, F-

Z = 9 - 1s 2 2s2 2p6


LIGAÇÃO IÔNICA

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1. TEORIA DO OCTETO Os gases nobres são pouco reativos, por isto, se encontram naturalmente formando gases monoatômicos muito estáveis. Esta estabilidade é conseqüência da distribuição eletrônica desses átomos. He -1s2 2 2 6 10Ne -1s 2s 2p 2 2 6 2 6 18Ar - 1s 2s 2p 3s 3p 2 2 6 2 6 2 10 6 36Kr - 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 2 2 6 2 6 2 10 6 2 10 6 54Xe - 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 2 2 6 2 6 2 10 6 2 10 6 2 14 10 6p6 86Rn -1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 2

Observe que, exceto o Hélio que apresenta distribuição 1s2, os demais apresentam 8 elétrons na camada de valênvalência. Em 1916, Walter Kossel e Gilbert Newton Lewis propuseram, então, a Teoria do octeto. octeto. TEORIA DO OCTETO: OCTETO: Um átomo para alcançar a estabilidade deve adquirir a conguração eletrônica igual a de um gás nobre, ou seja, car com 8 elétrons na camada de valência, ou semelhante ao Hélio, com distribuição igual a 1s 2, isto é , com dois elétrons na camada K. Portanto um átomo, que não possui oito elétrons na última camada, deve ganhar, perder ou compartilhar elétrons para alcançar a estabilidade. Isto é, car com o Octeto completo. Para justicar a Teoria Teoria do Octeto admite-se que os átomos façam ligações químicas entre si. Esta capacidade de ligação dos átomos é chamada de Valência. Valência - é o número de ligações feitas por um átomo para alcançar a estabilidade.

2. LIGAÇÃO IÔNICA I ÔNICA OU ELETROVALENTE ELETROVALENTE Este tipo de ligação foi proposta por W. Kossel . A Ligação Iônica ocorre quando um elemento Eletropositivo (Metal) cede elétrons para um Elemento Eletronegativo (Ametal ou H). Metal transforma-se em um cátion, enquanto o Ametal (ou o H) transforma-se em um ânion. Surge, então, uma força de atração de natureza Eletrostática, que na química chama-se Ligação Iônica Quando a Ligação Iônica ocorre entre elementos representativos (Subgrupo A da Tabela Periódica) os íons formaforma dos (cátion e ânion) adquirem a conguração eletrônica de um gás nobre (Octeto Completo). Veja Veja alguns exemplos: A - Formação do Cloreto de Sódio (NaCl)

B - Formação do Alumínio (Al2O3)

Na (Z = 11) 1s2 2s2 2p6 3s1

Al (Z=13) 1s2 2s2 sp6 3s2 3p1 (perde 3 elétrons)

Cl (Z = 17) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

O(Z=8) 1s2 2s2 2p4

Notação de Lewis



(ganha 2 elétrons)

Notação de Lewis



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3 - CARACTERÍSTICAS DOS COMPOSTOS IÔNICOS No retículo cristalino iônico, cada cátion atrai vários ânions, e cada ânion atrai vários cátions. Por exemplo, no cloreto de sódio (NaCl), cada cátion sódio (Na+) é circundado por seis ânions cloreto cloreto (Cl -). Por sua vez, cada ânion cloreto encontra-se circundado por seis cátions sódio.

ClCl-

Na+

Na+ Cl+ Ânion cloreto Cl- Na+

Cátlon sódio Na+

Este arranjo dos cátions e ânions dá grande estabilidade aos compostos iônicos e determina suas principais caracteríscaracterís ticas, tais como: • São sólidos nas condições ambiente (25ºC e 1atm); • Apresentam elevadas elevadas temperaturas de fusão e ebulição; • São duros e quebradiços; • Conduzem corrente elétrica elétrica quando em solução aquosa ou quando no estado líquido (fundido); • São, de um modo geral, solúveis em água.

Apli Aplica caçõ ções es no Caderno de Exercícios (NaF) Fluoreto de sódio Óxido de ferro (Fe2O3) Óxido de cálcio (CaO) Obtido pela decomposição térmica do calcário. Tem larga aplicação na construção civil, na puricação de açúcares e na agricultura, sendo usado como fungicida e corretivo de pH do solo.

Hematite ou hematita é um mimi neral de fórmula óxido de ferro III, III , (Fe2O3), um dos diversos óxidos de ferro. O minério contém, às vezes, quantidades ligeiras de titânio. Quando dado forma em ornamentos é frequente chamado de diamante preto.

Componente de vários cremes dentais e colutórios (enxaguado res bucais), pois tem a propriedaproprieda de de inibir a perda de minerais dos dentes, tornando-os mais re sistentes às bactérias causadoras de cáries

CaCO3 Carbonato de cálcio Encontrado abundantemente na natureza como calcário e mármore. Usando na fabricação de cimento, de vidro comum, de pastas de dentes (age com abrasivo) etc.

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Introdução à

ORGÂNICA - 1 1. INTRODUÇÃO

A grande maioria dos compostos orgânicos são formados pelos elementos Carbono (C), Hidrogênio (H), Oxigênio (O) e Nitrogênio (N). Em uma parte muito pequena de compostos orgânicos aparecem outros elementos elementos como Cloro (Cl), Flúor (F), Magnésio (Mg), Sódio (Na) entre outros. Se pegarmos o corpo humano como exemplo, temos: Elementos que formam os compostos do nosso corpo: C, H, O, N mais de 99% e outros menos de 1% (Na, Mg, F, F, Cl, Br etc.) Devido a maior abundância nos compostos orgânicos dos elementos C, H, O e N, daremos uma atenção especial a eles. OBS:

Valência (número de ligações). Hidrogênio - (1 ligação - monovalente) Oxigênio - (2 ligações - bivalente) Nitrogênio – (3 ligações – trivalente) Carbono – (4 ligações – tetravalente)

As ligações químicas que ocorrem predominantemente nos compostos orgânicos são as covalentes que de acordo com a superposição entre os orbitais podem ser classicada como em sigma (σ) e pi (π). LIGAÇÃO SIGMA (σ): São formadas pela superposição frontal dos orbitais sendo existen LIGAÇÃO PI (π): São formadas quando entre os átomos ligantes já existente uma ligação sigma, logo, a superposição dos orbitais, sempre do tipo p, ocorre lateralmente, dando origem à uma ligação fraca, pouca estável estável e muito energética: energética:

2. PROPRIEDADES DO CARBONO 1- O carbono é tetravalente (faz quatro ligações) 2- Todas as ligações são iguais (covalentes) 3- O carbono forma cadeias (sequência de átomos de carbono um ligado ao outro) 4- O carbono sofre o fenômeno da hibridação

C

C

SP3

SP2

C

C SP

MONTANDO UMA CADEIA CARBÔNICA Como o hidrogênio faz uma ligação, vamos completar as ligações dos carbonos: - Três ligações - Falta uma C

C

- Uma ligação - Faltam três

- Três ligações - Falta uma

C

⇓

C

Três hidrogênios completando a tetravalência do carbono

C

- Duas ligações - Faltam duas

H H

C

Já esta fazendo quatro ligações

- Três ligações - Faltam uma

H

C

C

C

C

H

H

H

H

Um hidrogênio completando a tetravalência

C

C

Dois hidrogênios completando a tetravalência

H

Um hidrogênio completando a tetravalência

Tetravalência completa, não precisa de hidrogênio

O número de hidrogênios ligados a cada carbono é igual ao número de ligações que faltam para totalizar as quatro ligações necessárias.

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n

QUÍMICA

1° Carbono sp3 : (1 orbital s e 3 orbiorbi tais p originando 4 orbitais híbridos sp3); Saturado (4 ligações simples) lili gações σ, ângulo de ligação 109° 28’ e geometria tetraédrica:

2° Carbono sp2: (1 orbital s e 3 orbiorbi tais p originando 3 orbitais híbridos sp2 e um orbital puro p); Insaturado (1 dupla e 2 simples), 3 ligações σ e 1 ligação π , ângulo de ligação 120 ° e geometria trigonal plana ou triangular. 3° Carbono sp: Insaturado (1 tripla e 1 simples ou 2 duplas), 2 ligações σ e 2 ligações π, ângulo de ligação180 ° e geometria linear.


3. TIPO DE CARBONO Carbono Primário - é o carbono que está diretamente ligado, no máximo, a um átomo de carbono. Exemplo: O H3 C - CH3 H3 C - C- OH ↓ ↓ ↓ ↓ Primário Primário Carbono Secundário - é o carbono que está diretamente ligado a dois carbonos. Exemplo: O || H3C - C - CH 3 H3C - C - C- C- NH 2 H2 H2 Primário Primário Secundário

Primário

Secundário

Primário

Carbono Terciário - é o carbono que está diretamente ligado a três carbonos Carbono Quaternário - é o carbono que está diretamente ligado a quatro carbonos Nota: Fórmulas tridimencionais tridimencionais São fórmulas usadas quando necessário transmitir informações sobre a forma da molécula. Nesta representação as ligações que se projetam para cima da face da folha de papel são indicados por uma cunha ( ) que estão atrás do plano do papel são indicadas indicadas por uma cunha cunha tracejada tracejada ( ) e as que estão no plano da folha são indicadas por um traço ( ).


A QUÍMICA NO TRABALHO Fibras de carbono e compósitos As propriedades da grata são anisotrópicas, isto é, elas variam em diferentes didi reções e sentidos ao longo do sólido. Ao longo dos planos do carbono, a grata possui grande força por causa do numero de ligações C-C ao longo dessas direções. Entretanto, as ligações entre os planos são relativamente fracas, fazendo com a grata seja fraca nana quele sentido. As bras de grata podem ser preparadas de forma que os planos de carbono sejam alinhados em extensões variadas paralelas paralelas ao eixo da bra. Essas bras são tamtambém leves (densidade de aproximadamente 2g/cm 3) e quimicamente não muito reareativas. As bras orientadas são feitas por Pirólise vagarosa (decomposição pela ação do calor) de bras orgânicas de aproximadamente 150 0C a 300 0C. Essas bras são, então, aquecidas a aproximadamente 2.500 0C para que se tornem grate (conver(conversão de carbono amorfo em grate). Materias amorfos geralmente chamados de bras de carbono, que dão origem aos materiais compósitos que se aproveitam da força, estabilidade e baixa densidade das bras de carbono são tipo mais comumente usado em materias comerciais.

Texto extraído pelo Professor de Química Diogo Moreira da seguinte referência bibliográca. BROWN, Theodore L. Et. Al. Química – a ciência central. 9. ed. São Paulo: Pearson-Prentice Pearson-Prentice Hall, 2009. Tradução: Robson Mendes Matos.

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QUÍMICA


F r e n t e 0 4 F i c h a 0 2

Introdução à

ORGÂNICA - 2 1. AS CADEIAS CARBÔNICAS PODEM SER: ABERTA ou ACÍCLICA Quanto à natureza: Homogênea e Heterogênea Quanto à disposição dos C: Normal ou reta, Ramicada. Quanto à saturação: Saturada, Insaturada ou não-saturada

H3C - CH2 - CH2 - CH2 - OH ; H - C ≡ C - H H3C - CH2 - O - CH3 ; H2C = CH - Cl FECHADA ou CÍCLICA ALICÍCLICA

Quanto à natureza: Homogênea ou homocíclica, Heterogênea ou heterocíclica heterocíclica não-saturada. Quanto à saturação: Saturada, Insaturada ou não-saturada. Quanto ao número de ciclos: Monocíclica ou mononuclear, Policíclica ou polinucle ar (condensada ou não-condensada)

O

CH2 H2C

CH2 H2

C

H2C HC

CH2 CH

Cl

FECHADA ou CÍCLICA ALICÍCLICA Quanto à natureza: Homogênea ou homocíclica, Heterogênea ou heterocíclica Quanto à saturação: Saturada, Insaturada ou não-saturada. não-saturada. Quanto ao número de ciclos: Monocíclica ou mononuclear, Policíclica ou polinucle ar (condensada ou não-condensada)

Cl

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n

QUÍMICA



Gasolina O petróleo, ou óleo bruto, é uma mistura complexa de compostos orgânicos hidrocarbonetos, com quantidades menores, principrinci palmente hidrocarbonetos com quantidades menores de outros compostos orgânicos contendo nitrogênio, oxigênio ou enxoenxofre. A gasolina gasolina é uma mistura mistura de hidrocarb hidrocarboneto onetoss voláteis voláteis tendo quantiquantidades variáveis de hidrocarbonetos aromáticos em adição nos. Em um motor automotivo, uma mistura de ar e vapor aos alcade gasolina é comprimida por um pistão e depois incendiada por uma centelha elétrielétrica. A queima da gasolina deve criar uma expansão de gás forte e regular, forçando o pistão para cima e oferecendo força ao longo do eixo acionador do motor. Se o gás se queima muito rapidamente purrão único em vez de um empurrão forte e regular. o pistão recebe um emO resultado é um som de ‘pancada’ ou ‘silvo’ e redução na eciência com qual a energia irá ser produzida pela combustão é convertida em trabalho. A octanagem de uma gasolina é medida de sua resistência “a detonação. As gasolinas com alta octanagem queimam-se mais regularmente e são, por isso, combustíveis mais ecientes. Os alcanos ramicados e hidrocarbonetos aromáaromá ticos têm octanagem mais alta que os alcanos de cadeia lineares. A octanagem da gasolina é obtida quanquan do se se comparam su suas ca características de de de detonação co com as as do iso-octano (2,2,4-trimetilpentano) (2,2,4-trimetilpentano) e heptano. Ao iso-octano atribuirmos uma octanagem 100, enquanto ao heptano, uma de 0. À gasolina com as mesmas ca racterísticas de detonação com uma mistura de 90% de isoiso-octano e 10% de heptano é atribuída uma octanagem de 90. A octanagem é obtida diretamente do fracionamento do petróleo (chamada de destilação atmosférica) contém principalmente hidrocarbonetos de cadeia linear e tem octanagem em torno de 50. Ela é consequentemente, submetida a um processo chamado craqueamento, que procurados de cadeia ramicada. O craqueamento é também para produzir hidrocarbonetos aromáticos e converter parte das frações menos voláteis de querosene e óleo de combustível em comcom postos com massas moleculares menores, mais apropriadas para uso de combustíveis de automóveis. No processo de craqueamento os hidrocarbonetos são misturados com um catalisador e aquecidos de 400 a 500 0C. O s catalisadores usausa dos são minerais argilosos naturais ou misturas sintéticas de Aℓ 2O3-SiO2. Além de formar moléculas mais apropriadas para gasolina, o craqueamento resulta na formação de d e hidrocarbonetos de baixa massa molecular, como etileno e o propeno. Essas substâncias em uma variedade de reações para formar plásticos e outros produtos químicos. A taxa de octanagem a gasolina aumenta com a adição de determinados compostos agentes antedetonadores, ou melhoradores de octanagem. Até meados dos anos 70 o principal agente antedetonador era o tetraetil de chumbo, (C2H5)4Pb. Entretanto, ele não é mais usado por causa dos perigos ambientais do chumbo e porque envenena conversores catalíticos. Os compostos aromáticos, como tolueno (C6H5CH3) e hidrocarbonetos oxigenados com metanol CH3CH2OH, bem como o éter-metil éter-metil t-butílico t-butílico (MTBE mostrado a seguir), são agora geralmente usados como agente antedetonadores Entretanto, o uso do MTBE pode em breve ser banido, porque ele acaba escoando para fontes de água potável a partir de derramamentos e vazamento de tanques de estocagem, deixando deixando na água cheiro e gosto ruins e produzindo efeitos adversos a saúde. CH3 CH3

O

C

CH3

CH3 Texto extraído pelo Professor de Química Diogo Moreira da seguinte referência bibliográca. BROWN, Theodore L. Et. Al. Química – a ciência central. 9. ed. São Paulo: Pearson-Prentice Pearson-Prentice Hall, 2009. Tradução: Robson Mendes Matos.

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HIDROCARBONETOS - 1

F r e n t e 0 4 F i c h a 0 3

1. HIDROCARBONETOS HIDROCARBONETOS São compostos orgânicos constituídos apenas de dois elementos químicos: carbono e hidrogênio. 1- ALCANOS OU PARAFINAS: São hidrocarbonetos de cadeia aberta, acíclica ou alifática e saturada. Fórmula Geral: Cn H2n+2 Nos alcanos, todos os carbonos são híbridos em sp3. Características físicas: CH4 até C4H10 C5H12 até C17H36 C18H38 em diante

gases líquidos sólidos

2 - ALCENOS, ALQUENOS, OLEFINAS OU ETILÊNICOS: São hidrocarbonetos de cadeia aberta, acíclica ou alifática e insaturada do tipo etênica. Fórmula Geral: C n H2n Nos alcenos, dois carbonos são híbridos em sp 2 e os demais, quando houver, em sp 3. Características físicas: C2H4 até C4H8 gases C5H10 até C16H32 líquidos C17H34 em diante sólidos 3 - ALCINOS, ALQUINOS OU CETILÊNICOS: São hidrocarbonetos de cadeia aberta, acíclica ou alifática e insaturada do tipo etínica. Fórmula Geral: C n H2n-2 Nos alcinos, dois carbonos são híbridos em sp e os demais, quando houver, em sp3. Características físicas C2H2 até C4H6 C5H8 até C14H26 C15H28 em diante

gases líquidos sólidos

4 - ALCADIENOS, DIENOS OU DIOLEFINAS: São hidrocarbonetos de cadeia aberta, acíclica ou alifática e insaturada do tipo dietênica. Fórmula Geral: C n H2n-2

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QUÍMICA

O ETENO (C2H4) é um gás (alceno) extraído do petróleo e usado, por exemplo, na preparação do popolietileno – um dos plásticos mais importante na industria (sacos, garrafas, brinquedos, etc.) O etietileno também é o gás responsável pelo amadurecimento as frutas. Daí é usado para amadurecer de maneira forçada frutas verdes. O ETINO ou ACETILENO (C2H2) é um gás (Alcino) produzido sintesinteticamente na indústria, pois não é encontrado livre na natureza. É um composto de alta importância, sendo usado entre outras coisas - como matéria prima na preparação de solventes, plásticos, exexplosivos, borrachas sintéticas, etc.. - na obtenção de álcool etílico e ácido acético; - como anestésico; - nos maçarimaçari cos, onde a sua combustão atinge temperatura de 3000° C.


5 - BENZÊNICOS OU AROMÁTICOS: São hidrocarbonetos de cadeia fechada ou mista, aromática e poliinsaturada. Fórmula Geral: Cn H 2n-6 OBS: A fórmula geral acima é válida quando os radicais presos ao núcleo benzênicos são saturados. No núcleo ou anel benzênico todos os carbonos estão híbridos em sp2. O representante mais simples dos hidrocarbonetos aromáticos é o benzeno, de fórmula molecular C 6H6. Características Físicas: Os aromáticos mais simples são líquidos e os mais complexos são sólidos. Possuem cheiro agradável e são solúveis em solventes apolares. PETRÓLEO O Petróleo foi formado através de várias reações Solo que ocorreram durante milhões de anos. Animais e vegetais Cascalho mortos foram se depositando no fundo do mar. Estes restos, Rocha com o passar do tempo, foram cobertos por material sólido Água salgada como areia, cascalho etc., formando rochas. No interior desdes Rocha tas rochas com altas temperaturas e pressão é que aconteaconte ceram muitas transformações produzindo assim milhares de substâncias que constituem este líquido tão precioso. O petróleo é constituído essencialmente de hidrocarbonetos (compostos que apresentam só carbono e hidrogêhidrogê nio). Como vemos na coluna de fracionamento: Cracking do petróleo: O Cracking do petróleo consiste em aquecer este Gás combustível resíduo (cadeias longas) a altas temperaturas para quebrá-lo em cadeias menores. Gasolina de aviação Nestes hidrocarbonetos menores temos composcompostos como C3H8, C4H10 que vão para o GLP, compostos que Gasolina comum Petróleo Cru apresentam entre 5 e 10 carbonos que vão para a gasolina e Querosene assim por diante. Forno de vaporização do petróleo

Óleo Diesel 

Óleo combustível

Resíduos

Asfalto

Hidrocarbonetos

p/indústria petroquímica

Veja Veja os percentuais p ercentuais dos derivados extraídos na tabela: DERIVADOS GLP Gasolinas (automotivas e avião) Naftas e Solventes Querosenes (iluminação e aviação) Óleo Diesel Derivados diversos Óleos lubricantes e paranas Óleos combustíveis Asfaltos

Nota

O METANO (CH4 ) é um gás (alcano) que se forma em maior quantidade nos pântanos e bre jos, quando animais e vegetais morrem e são arrastados para dentro da lama onde vão sofrer decomposição anaeróbica (na ausência de oxigênio) por microorganismos produzindo vários gases: CH 4 , CO 2 , H 2S etc. Aliás, por essa razão que recebe o nome de gás nos pântanos, onde foi descoberto por Alessandro Volta. Uma destas reações é a fermentação da celulose presente em animais e vegetais: (C 6 H10O5 )n + n H 2O → 3n CH4 + 3 n CO 2 Forma-se também pela fermentação em depósitos de lixo e em materiais de esgoto e é um dos constituintes do gás nafta e do gás natural (usados no gás encanado).

PORCENTAGEM 7,7 16,1 11,2 4,7 34,1 6,7 1,2 16,5 1,8

Fonte: Petrobrás.

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QUÍMICA


HIDROCARBONETOS-2

F r e n t e 0 4 F i c h a 0 4 / 0 5

1. NOMENCLATURA DE HIDROCARBONETOS DE CADEIA NORMAL O nome de um composto orgânico obedece as regras da I.U.P.A.C (UNIÃO INTERNACIONAL DE QUÍMICA PURA E APLICADA), APLICADA), como mostra o esquema a seguir: Prexo Número de carbonos

+Inxo

+Suxo

Tipos de ligação

Função orgânica

PREFIXO - Indica o número de átomos de carbono na cadeia. São eles: Número C 1 2 3 4 5

Prexo Número C Met 6 Et 7 Prop 8 But 9 Pent 10

Prexo Hex Hept Oct Non Dec

SUFIXO -Indica a função orgânica que pertence o composto. NO CASO DOS HIDROCARBONETOS O SUFIXO É “O” OBS: Nas estruturas de cadeias cíclicas acrescenta-se a palavra ciclo antes do nome do composto.

2. RADICAIS ORGÂNICOS Radicais são grupos que possuem uma ou mais valências livres. Destacamos, a seguir, os principais radicais orgânicos: C. Radicais Arilas A. Radicais Alquilas São radicais monovalentes (possuem uma única valência livre) e saturados. DeriDeri vam dos alcanos, pela eliminação do H da molécula. A nomenclatura ca: Prexo + Il ou Ila CH4 = Metano CH3 – = Metil ou Metila CH3 – CH3 = Etano CH3 – CH2 – = Etil ou Etila

B. Radicais Alquinilas São radicais monovalentes derivados de alcenos. A nomenclatura ca: PREFIXO + IL ou ILA CH2 = CH – = Etenil(a) ou vinil(a) Os dois nomes estão de acordo com a IUPAC.

São radicais monovalentes cuja valência livre se encontra num carbono pertencente a um núcleo aromático. Os principais radicais são:

benzeno fenil (a) (Valência livre localizada em qualquer um dos carbonos do núcleo aromático) ALE OBS: O NOME FENIL DERIVA DE FENO( BENZENO EM ALEMÃO) D. Radical Benzil Há ainda um radical muito importante que não pode ser enquadrado em nenhum dos grupos estudados, devido às suas características especiais. CH3 CH2

tolueno benzil (a) Possui um núcleo aromático ligado a um carbono, no qual se localiza a valência livre.

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QUÍMICA


3. NOMENCLATURA DE HIDROCARBONETOS RAMIFICADOS DE CADEIA ABERTA As regras estabelecidas pela IUPAC para os hidrocarbonetos ramicados são: 1) localizar a cadeia principal ( cadeia com maior número de átomos de carbono). 2) numerar a cadeia principal começando pela extremidade mais próxima da insaturação ou dos radicais; 3) indicar as posições dos radicais por ordem alfabética e das insaturações; 4) utilizar os prexos di, tri, tetra, etc quando houver dois ou mais radicais iguais; 5) indicar o nome da cadeia principal De acordo com as regras mencionadas, vamos dar nome aos compostos abaixo: 6

5

4

2

3

1

CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH -1 CH3 CH3

2

2

3

CH3

CH3 4

CH - C - CH - CH CH3

6

5

CH2

CH3

2-metil-hexano 1

4

3

CH3 - CH - C - CH - CH - CH3

5

- CH3

CH3

CH3

CH2

3,4- dimetil- 1- pentino 1

2

4

3

6

5

CH - C - CH - CH - CH - CH3 CH

CH3

CH3

CH3

4. NOMENCLATURA DE HIDROCARBONETOS RAMIFICADOS DE CADEIA FECHADA REGRAS: 1) Se somente um radical está presente, não é necessário designar a posição. 2) Quando dois ou mais radicais estão presentes, presentes, numeramos o ciclo com base na ordem alfabética. alfabética. 3) Quando temos a dupla a numeração é feita a partir do carbono da dupla ligação, de modo que a dupla ligação que entre os carbonos 1 e 2. A numeração segue no sentido dos menores números para os radicais. CH 3 De acordo com as regras mencionadas, vamos dar nome aos compostos abaixo: 6

CH3

CH3

CH2

5

4

1

3

1 5

2

2

3 4

CH2

CH3

CH 3

Metilcicloexano

3-metil-cicloexeno 5. HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS Os aromáticos com um único núcleo benzênico e uma ou mais ramicações são chamados de hidrocarbonetos alquil-benzênicos. alquil-benzênicos. A nomenclatura é semelhante aos cicloalcanos, trocando a terminação para benzeno. Exemplo: CH3

CH CH3 CH3

isopropilbenzeno isopropilbenzeno (cumeno) 3-etil-1-metil-1-ciclopenteno

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metilbenzeno (tolueno) www.portalimpacto.com.br

APOSTILA DE QUÍMICA - IMPACTO

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