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ENSINO MÉDIO

QUÍMICA 2º ANO

Organizadora: Edições SM Obra coletiva concebida, desenvolvida e produzida por Edições SM. Editora responsável: Lia Monguilhott Bezerra Julio Cezar Foschini Lisboa Aline Thaís Bruni Ana Luiza Petillo Nery Paulo A. G. Bianco Rodrigo Marchiori Liegel Simone Garcia de Ávila Simone Jaconetti Ydi Solange Wagner Locatelli Vera Lúcia Mitiko Aoki

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Química

2

ENSINO MÉDIO

QUÍMICA 2º ANO

Organizadora:

Edições SM Obra coletiva concebida, desenvolvida e produzida por Edições SM. Editora responsável:

Lia Monguilhott Bezerra • • •

Bacharela e Licenciada em Ciências Biológicas pela Universidade de São Paulo (USP). Mestra em Ciências, área de concentração Botânica, pela USP. Editora de livros didáticos.

Julio Cezar Foschini Lisboa • •

Licenciado em Química pela USP. Mestre Mestre em Ensino d e Ciências – Quím ica pela USP. Professor no Ensino Superior.

Aline Thaís Bruni • • •

Bacharela em Química pela Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). Mestra em Química e Doutora em Ciências pela Universidade Estadual de Campinas (Unicamp-SP). Professora no Ensino Superior.

Ana Luiza Petillo Nery • • •

Bacharela e Licenciada em Química pela USP. Doutora em Ciências pela USP. Professora no Ensino Médio.

Paulo A. G. Bianco • •

•

Bacharel em Engenharia Química pela Universidade Paulista (Unip). Mestre em Ciências, área de concentração Reatores Nucleares de Potência e Tecnologia do Combustível Nuclear pela USP USP.. Professor no Ensino Médio e Superior.

Rodrigo Marchiori Liegel • • •

Bacharel e Licenciado em Química pela USP. Mestre e Doutor em Química Inorgânica pela USP. Professor no Ensino Médio.

Simone Garcia de Ávila • •

• •

Bacharela e Licenciada em Química pela Fundação Santo André (FSA). Mestra em Ciências no programa Química, área de concentração Química Analítica pelo Instituto de Química da USP USP.. Doutora em Ciências no programa Química pelo Instituto de Química da USP. Professora no Ensino Superior.

Simone Jaconetti Ydi •

Licenciada em Ciências pela Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Santo André.































































Ser protagonista – Química – 2

© Edições SM Ltda. Todos os direitos reservados Direção editorial Gerência editorial Gerência de design e e produção Edição executiv executiva a

Coordenação de controle editorial

Coordenação de revisão

Coordenação de design

Coordenação de arte

Coordenação de iconografia

Capa Imagem de capa Projeto gráfico Editoração eletrônica Ilustrações

Fabricação Impressão

Juliane Matsubara Barroso Roberta Lombardi Martins Marisa Iniesta Martin Lia Monguilhott Bezerra Edição: Sérgio Paulo Nunes Teixeira Braga, Juliana Rodrigues Ferreira de Souza, Jennifer Jennif er Amanda Zsürger Nagy, Nagy, Eugênia Pessotti, Renata Amélia Bueno, Dino Santesso Gabrielli, Isabella Italiano Lopes Colaboração técnico-pedagógica: Evandro Rozentalsky Flavia Casellato Suporte editorial: Alzira Bertholim, Camila Cunha, Giselle Marangon, Mônica Rocha, Talita Talita Vieira, Silvana Siqueira, Fernanda D’Angelo Cláudia Rodrigues do Espírito Santo Preparação e revisão: Angélica Lau L au P. Soares, Soares , Berenice Baeder, Ba eder, Eliane Santoro, Fátima Cezare Pasculli, Helena Alves Costa, Izilda de Oliveira Pereira, Lourdes Chaves Ferreira, Mauricio Tavares, Sandra Regina Fernandes, Marco Aurélio Feltran (apoio de equipe) Rafael Vianna Leal Apoio: Didier Dias de Moraes Design : Leika Yatsunami, Tiago Stéfano Ulisses Pires Edição executiva de arte: Melissa Steiner Edição de arte: Fernando Fernandes, Vivian Dumelle Josiane Laurentino Pesquisa iconográfica: Bianca Fanelli, Susan Eiko, Thaisi Thaisi Lima Tratamento de imagem: Marcelo Casaro Didier Dias de Moraes, Rafael Vianna Leal Jennifer Westmoreland/ Westmoreland/Shutterstock.com/ Shutterstock.com/ID/BR ID/BR cldt AM Produções Gráficas Ltda AMj Studio, Studio, AM Produções Produções Gráficas, Gráficas, João Miguel A. Moreira Alexander Maeda Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, SP, Brasil) Lisboa, Julio Cezar Foschini Ser protagonista : química, 2° ano : ensino médio / Julio Cezar Foschini Lisboa ... [et al.] ; organizadora Edições SM ; obra coletiva concebida, desenvolvida e produzida Monguilhottt por Edições SM ; editora responsável Lia Monguilhot Bezerra. – 3. ed. – São Paulo : Edições SM, 2016. – (Coleção ser protagonista) Outros autores: Aline Thaís Bruni, Ana Luiza Petillo Nery, Paulo A. G. Bianco, Rodrigo Marchiori Liegel, Simone Garcia de Ávila, Si mone Jaconetti Ydi, Solange Wagner Locatelli, Vera Lúcia Mitiko Aoki Suplementado pelo manual do professor. Bibliografia. ISBN 978-85-418-1391-4 (aluno) ISBN 978-85-418-1392-1 (professor) 1. Química (Ensino médio) I. Lisboa , Julio Cezar Forschini. II. Bruni, Aline Thaís. III. Nery, Ana Luiza Petillo. IV. IV. Bianco, Paulo A. G. V. Liegel, Rodrigo Marchiori. VI. Ávila, Simone Garcia de. VII. Ydi, Simone Jaconetti. VIII. Locatelli, Solange Wagner. Wagner. IX. Aoki, Vera Lúcia Mitiko. X. Bezerra, Lia Monguilhott. XI. Série. 16-02705

CDD-540.7































































Apresentação Esta obra desafia e convida você a exercer exercer papel central em seus estudos, a assumir responsabilidades com a sua comunidade e a refletir sobre questões de valores em uma sociedade em constante transformação. Esperamos que cada unidade estudada seja um estímulo para você estabelecer relações entre os conhecimentos químicos e as situações do cotidiano. Esse convite é feito a todo momento: nas aberturas de unidades e capítulos, nas atividades experimentais e nas na s leituras, que envolvem ciência, tecnologia e sociedade. Com este livro, você terá elementos para, em grupo ou individualmente, posicionar-se criticamente ante os impactos que a tecnologia e as atividades industriais impõem ao meio ambiente e analisar, analisar, com base nos conceitos desenvolvidos, desenvolvidos, os meios para minimizar esses impactos. A cada capítulo, você vai descobrir a importância da Química e de outras ciências para a compreensão do mundo em que vivemos. E, sobretudo, vai ampliar seu conhecimento para que, com outros estudantes e profissionais, e no pleno exercício exercício da cidadania, colabore de forma efetiva em questões que afetam a sua vida, a de seus parentes e amigos, e a de muitas outras pessoas à sua volta. Equipe editorial































































A organização do livro Pilares da coleção Esta coleção organiza-se a partir de quatro pilares, cada qual com objetivo(s) próprio(s):

CONTEXTUALIZAÇÃO CONTEXTUALIZAÇÃ OE INTERDISCIPLINARIDADE

Relacionar o estudo dos conteúdos de Química a outras disciplinas, áreas do conhecimento e temas atuais, construindo, assim, uma visão ampla e integrada dos fenômenos estudados.

COMPROMISSO

VISÃO CRÍTICA

INICIATIVA

Despertar a consciência da responsabilidade responsabilid ade e incentivar a reflexão e o entendimento do mundo, para que você se torne um cidadão responsável.

Contribuir para que você seja capaz de entender a realidade que o cerca e refletir sobre seu papel nessa realidade, desenvolvendo, dessa maneira, sua visão crítica.

Incentivar a atitude proativa diante de situações-probl situações-problema, ema, para que você tome decisões e tenha participação ativa em diversos contextos sociais.

As seções e os boxes que se propõem a trabalhar esses eixos estão indicados pelos ícones que os representam.

Páginas de abertura Abertura da unidade A partir de um pequeno texto, perguntas e uma imagem impactante, impactante, você vai começar a refletir sobre o assunto da unidade e a se questionar sobre o que já sabe do assunto. Abertura do capítulo Um texto e uma imagem introduzem o assunto específico do capítulo. CAP ÍT ÍT ULO

7 O QUE UE V V OCÊ V AI ESTU TUD DAR

Equilí br io em si aquosos e o pH stemas de soluções a n r e a o t o /F s i e R e F

Equilíb líbri rio o iô iôn nic ico o e pr oduto iô iôn nic ico o da águ a. Dete term rmin ina ação do pH. Titula laç ção á ác cido-base.

O re repo polho lho roxo é

Apresentação dos conteúdos

um i um in ndica cado dorr natu natura rald ld ep H .

Robe rt Boy oyle le,, no no sé sécu culo lo X XV VII, pr epa epar ou u um um pap m ext xtra ape rato el bra to d de ran e f lore nco. lores, o. E Em s, vi m se vio seg oletas, e o go te jo g uid ida a , e ele le p ing ngo jou o u alg u so sob lgu bre ta e ve um as gotas de v veri rif f ico icou q que ue o vin o p inag pap agr ape r e s el se t so o br e a tor or nou a m nou ve ma anc verm nch rme ha v elh vio lho. iole co m o e o. R le- Re e pet ex etiu xtra iu o rato o pr oce sso g to d de e vi vio ole ta s, a go ote ja alg jan lgu ndo, um as g ota o, so sob bre re o tas o pa s de o pap pel E sse out se fo utra foii o iní cio ras s soluç uçõ io d õ es e obser vou do o u us so d de e extra trato as cor es tos s na natu es obt tura rais btid is ida c as. omo in Atua lm ind lme d ica ente, sa cad d or e s ácid sabe bem m os q ue a s ant ido o-b -bas ase. e. ocia ian n ina in ção d e d iv a s s ão o ão os s pigm iver er sas gme sas flo entos r esp flore res s e qu es ponsá que e s eus ex sáve veis is p ela c extr tr atos apr esen co o lor aacid ac a idez ez o e s ou enta u al tam alca m calin cor es linid idad es q ue varia ade e d do o me io riam io,, o que ex m em f unçã exp ção plic o da ob ser vadas por ica a as m ud uda anças de co Boyle Bo le.. core res s de de e ext xtra rato tos s vege geta tais is E ss sses es indic ica ador es es e st stã ão p pre rese sent ntes es em nosso de co so d corr co dia ia a di com m a a dia. a. O chá p adi diçã ção o d e g pr r e go t o ota , por p tas or exe s d e s exem suc m pl uco plo o de lim o, mud uda para imã a ra o ão. O suco de o v ve er de q qua uand de r ndo r epo o s epolho se e a ad ho r dici r oxo cion oxo p assa ona a um uma a b sa d bas do ase o ro e, e p assa d roxo se j xo ju unta ta a a u da um a cor ve m ác ácid ver d e p ido. o. O O s in pa ara o ve indi dica cado verm dore rme res e lh s ác lho ácid o qu ido qua o-bas e ou in a nd o came nte te á ind ác d ica cid ida cad as ou fr acam d or e s de pH s acame e nte bá são ão s sub bás ubst sica stân cas ânc s qu cias f r que e ap pr oto nada apre raa res se nta das tam s ou m co ou d core de res e spro s di dife roto fere tona ren nad nte s par a s da s, o q o que su ue i u im a s m form fo p lica li rma est ca a a stão a m s ão i mu in udanç nse r id as. M nça a de c Ma co as po r qu or em e m f unçã que e ssa s mud ção o d o m eio io o ança on ças nd e s de Neste c de c cor or oco ca o corr ap ít ítul rr em? ulo em? o você cê v vai ai ap r e nde derr como se f ica se d carr o cará det eter er m ina rátter da na o o p das sol pH H d da oluç as so uçõ solu ões at luç çõe s e c atra ravé vés co s de om o i de i in ide nd ic den ica ntiad or es es áci cid do-b -ba a se.

132

Não e scr cre eva no li liv vro ro.. SP _QU _QUI

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A escala de pH A escala de pHé a mais utilizada para comparar a acidez oualcalinidade dos sistemas. Veja alguns exemplos na tabela abaixo,medidos a 25 °C.

Cafezinho

Produto

[H�] pH [OH ]

Soro fisiológico

Água destilada

. R k c / B o t D s / I r e m t u o c h S / l e w a P o k t y r o W

�� mo mol/L �

2

5

�� m mo ol/L

pOH

2log ��2 5

�

�� mo mol/L

2

�

2log ��

�

2

5

�

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2�

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�

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�

1

H2O(ℓ)

��

��

��

��

Meio

áci do

ácido

neutro

bási co

É importante ressaltarque os valores depHe pOH podemser decimais e,na tabela, foram utilizados valores médios aproximados, o que facilita a análise.Além disso, a maiorparte das soluções analisadas apresenta valores compreendidos entre 0 e 14, mas é possívelpreparar soluções fora dessa faixa de pH.

1

1

Ind (aq) 2

cor B (meio básico)

Paraqueatuemcomoindicadores,énecessárioaindaqueoácidoeo o aindaqueoácidoeo seuânionapresentemcoresdiferentes (A e B).Aoentraremcontatocomummeioácido,osentidodeforma o comummeioácido,osentidodeformaçãodoácido HIndé favorecido,intensificandoacor A.Em meioalcalino,entretanto,o sentidodereporos íons H3O –osquaissãoretiradospelosíonsOH dasoluçãobásica–é favorecidoe,comisso,ocorre oaumentodaconcentr o daconcentraçãodosíonsInd ,intensifican f icandoa cor corB B. No caso de o indicadorser uma base fraca,o equilíbrioque ocorre é genericamente representado por: 1

pH �pOH

H3O (aq)

⇌

corA(meio ácido)

�

�� mol/L

2�

�

HInd(aq) HInd (aq)

2

�

�� m mo ol/L

2�

. R k c B o / t D s / I r e t m t u o h c S / y i r u Y o l y a k y r B

�� mol/L

2

�

�� m mo ol/L

2�

Água do mar

R B / D I / . r J a t t o D o i g r é S

o t t e r o v a F o d n a n r e F

�� mo mol/L

2

2log ��

�

R B / D I /

Indicadores ácido-base A determinação precisa do pH pode ser feita por meio de um aparelho chamado medidor de pH ou ou peagômetro peagômetro.. A leitura se dá em função da condutividade elétrica da solução. O aparelho é calibrado para converter os valores medidos em milivolts para a escala usual de pH de 0 a 14. Valores aproximados de pH,entretanto,normalmente podem ser obtidos como usode indicadores ácido-base.Várias substâncias naturais e sintéticas apresentamcores que mudamem função dopH.As coresdashortênsias,por exemplo,são determinadaspelo pHdo solo,pois são formadas porsubstâncias que atuamcomoindicadores ácido-base. Geralmente,o indicadorácido-base é umácido fraco ouuma base fraca. Considere,como exemplo,um ácido fraco – representadogenericamente por HInd –,o qual,emsolução aquosa,está emequilíbrio comseuânion–representadopor a dopor Ind2.

2

2

IndOH(aq) IndOH (aq) corA (meio básico) o)

⇌

OH (aq) 2

1

Ind (aq) 1

cor B (meio ácido)































































































































Sumário Unidade 1

Soluções

8

Capítulo 4 A rapidez das reações químicas ..... 74

Rapidez das reações .............................................�� Atividades .....................................................................�� Como as reações ocorrem? ............................�� Atividades .....................................................................�� Atividade experimental ................................�� Questões globais ..................................................�� Ciência, tecnologia e sociedade ..........�� Vestibular e Enem ................................................��

Capítulo 1 Dispersões: coloides, suspensões e soluções...................................10

As dispersões ..............................................................�� As soluções .....................................................................�� Atividades .....................................................................�� Como preparar soluções ...................................�� Atividades .....................................................................�� Diluição de soluções .............................................�� Atividades .....................................................................�� Atividade experimental ............................... �� Química tem história .......................................�� Questões globais ................................................ �� Ciência, tecnologia e sociedade ........ �� Vestibular e Enem ................................................�� Propriedades es coligativas Capítulo 2 Propriedad das soluções

34 34

................................................................

Tonoscopia To noscopia ou tonometria..............................�� Atividades .....................................................................�� Ebulioscopia e crioscopia ...............................�� Atividades .....................................................................�� Osmose e pressão osmótica .........................�� Atividades .....................................................................�� Atividade experimental ................................�� Questões globais ................................................ �� Ciência, tecnologia e sociedade ..........�� Vestibular e Enem ................................................�� Química e Biologia ...............................................�� Unidade 2

Termoquímica e cinética química

50

Capítulo 3 A energia e as transformações da matéria

52

Capítulo 5 Fatores que afetam a rapidez das transformações químicas .........................86

Influência da superfície de contato, da temperatura, da concentração e de catalisadores....................................................�� Atividades .....................................................................�� Ordem de reação ......................................................�� Mecanismos das reações .................................�� Atividades .....................................................................�� Atividade experimental ................................�� Química tem história .......................................�� Questões globais ..................................................�� Ciência, tecnologia e sociedade ......�� Vestibular e Enem ............................................�� Projeto �: Águas naturais: soluções aquosas para a vida ...............................................................................................................�� Unidade 3

Equilíbrio químico

106

Capítulo 6 Reações reversíveis e o estado de equilíbrio ..........................108

Conceito de reações reversíveis e de equilíbrio químico .................................�� Atividades .................................................................�� Constantes de equilíbrio ..............................�� Atividades ��































































Atividades .................................................................�� Atividade experimental ............................�� Questões globais ..............................................�� Ciência, tecnologia e sociedade ...... �� Vestibular e Enem ............................................��

Capítulo 8 A força dos ácidos e das bases e a hidrólise dos sais .....................................148 148

Constantes de dissociação de ácidos e bases .................................................�� Atividades .................................................................�� A força de ácidos e bases de acordo com a teoria de Brönsted-Lowry..............................................�� Atividades .................................................................�� Hidrólise de sais ....................................................�� Atividades .................................................................�� Sistema-tampão ou solução-tampão......................................................�� Atividades .................................................................�� Atividade experimental ............................�� Questões globais ..............................................�� Ciência, tecnologia e sociedade ...... �� Vestibular e Enem ............................................�� Química e Biologia .........................................�� Capítulo 9 Equilíbrios em sistemas heterogêneos ...........................................................172 172

Equilíbrios heterogêneos ..................................�� Produto de solubilidade ...............................�� Atividades .................................................................�� Atividade experimental ............................�� Questões globais ..............................................�� Ciência, tecnologia e sociedade ...... �� Vestibular e Enem ............................................��

Capítulo 11 Oxidação em metais: produção de energia e corrosão ....................................198 198

Reações de oxirredução e a produção de corrente elétrica .............�� Atividades .................................................................�� Pilhas comerciais .................................................�� Atividades .................................................................�� Corrosão de metais: um exemplo de pilha ........................................�� Proteção contra a corrosão .......................�� Atividades .................................................................�� Atividade experimental ............................�� Questões globais ..............................................�� Ciência, tecnologia e sociedade ......�� Vestibular e Enem ............................................�� Capítulo 12 Eletrólise: energia elétrica gerando transformações químicas .........................................................................220

Eletrólise ígnea e eletrólise em solução aquosa .............................................�� Comparação entre eletrólise e funcionamento das pilhas......................�� Atividades .................................................................�� Principais aplicações da eletrólise ...�� Atividades .................................................................�� Aspectos quantitativos da eletrólise .....�� Atividades .................................................................�� Atividade experimental ............................�� Química tem história ...................................�� Questões globais ..............................................�� Ciência, tecnologia e sociedade ......�� Vestibular e Enem ............................................�� Capítulo 13 A radioatividade e as reações nucleares ...................................246

A descoberta da radioatividade































































UNIDADE

1 NESTA NEST A UNIDADE UNI DADE 1 Dispersões: coloides, suspensões e soluções 2 Propriedades coligativas das soluções

Soluções Em 2014 realizou-se na Escócia a sexta edição da Copa do Mundo de Futebol na Lama. A lama formada no campo é uma mistura composta de água e várias substâncias presentes na terra. A maioria dos materiais com que temos contato no dia a dia são dispersões (misturas). Manipulamos poucas substâncias consideradas puras. Nesta unidade, você vai se aprofundar no estudo das características de cada tipo de dispersão. Além da lama, são exemplos corriqueiros de misturas: a água potável, pois contém sais minerais dissolvidos; e a atmosfera, formada,































































s e g a m I y t t e G / w e i V n O n i a t i r B / d o o W a m m E































































CAPÍTULO

1

Dispersões: coloides, suspensões e soluções P F A / e i n a h P / n i s i o V

O QUE VOCÊ VAI ESTUDAR As dispersões. As soluções. Como preparar soluções. Diluição de soluções.

R B / D I / m o c . k c o t s r e t t u h S / i l l i t n a s l

A presença de misturas é muito comum no cotidiano. Podemos citar fumaça, o ar, ouro �� quilates e sucos como exemplos. Mesmo materiais que parecem puros, como o ar, podem ser misturas. As misturas estão presentes no nosso dia a dia. Elas podem ser líquidas, gasosas ou

a n e r a o t o F / i n i d l a v i V o d n a n r e F

































































As dispersões Observe os exemplos de mistura apresentados nas imagens A, B e C a seguir. A


B

o f a r g ó t o f o d o v r e c A / i n i b m o l o C o i b a F


C

Diferentes tipos de dispersão. Na suspensão (C), as fases são visíveis a olho nu.

As dispersões di spersões são sistemas s istemas em que q ue o soluto está espalhado por toda to da a mistura. O sistema A é uma solução aquosa de sulfato de cobre(II). As partículas do soluto, sulfato de cobre(II), não podem ser visualizadas. No sistema B há gotículas de água no ar (neblina). Nesse tipo de dispersão, o soluto (gotículas de água) é formado por partículas de um diâmetro um pouco maior em relação às soluções e reflete a luz que incide nele. O sistema C é uma dispersão de um sólido amarelo em água. Nesse caso, cada componente constitui uma fase do sistema, e cada fase pode ser visualizada a olho nu. As fases sólida e líquida podem ser separadas por filtração comum. O sistema A é classificado como mistura homogênea. O B, como disper-

QUÍMICA TEM HISTÓRIA O látex

O látex natural é um exemplo de dispersão em meio aquoso. Extraído principalmente da seringueira, o látex promove a “cicatrização” do caule quando a planta é cortada superficialmente.. A descoberta dessa perficialmente mistura foi relatada, em ��, por Charles Marie la Condamine, um naturalista francês. Ele descreveu o































































Dispersões coloidais As dispersões coloidais tornam visível um feixe de luz que as atravessa. Esse fenômeno é chamado de efeito Tyndall. É o que ocorre quando os raios de luz do Sol se tornam visíveis ao atravessar o ar empoeirado ou umedecido com gotículas de água. A


B

Exemplos do efeito Tyndall. Em (A), é possível observar o espalhamento de um feixe de luz vermelha em tubos de ensaio com dispersões coloidais. Em (B), observa-se o mesmo efeito com os raios solares a travessando as gotículas de água do ar.

Os aglomerados de partículas que constituem uma dispersão coloidal, quando formados por macromoléculas, chamam-se coloides moleculares, e, quando formados por íons, são denominados coloides iônicos. De forma geral, as partículas de um coloide são chamadas de micelas. Nesta tabela, estão alguns exemplos de dispersão e suas classificações. Tipos de dispersão coloidal

s e g a m I y t t e G / c i h p a r g o e G l a n o i t a N / e r o t r a S l e o J































































Suspensões Suspensões são dispersões cujas partículas têm diâmetro superior a 100 nm. O sistema constituído por uma suspensão é heterogêneo e pode ser formado por aglomerados de átomos, íons ou moléculas. O disperso é visível a olho nu ou em microscópio óptico, sedimenta-se espontaneamente espontaneamente ou por centrifugação e pode ser separado com a utilização de um filtro comum. A mistura composta de água e areia é uma suspensão. A água barrenta também é um exemplo de suspensão (imagens ao lado). O sulfato de bário (BaSO4) é um sal que, com a água, produz uma suspensão usada em contrastes radiológicos por tomografia computadorizada. A baixíssima solubilidade dessa substância possibilita seu uso via oral, mesmo sendo o íon bário (Ba2 ) extremamente tóxico. 1

A água barrenta (recipiente à direita) é um exemplo de suspensão (partículas sólidas do solo e argila dispersas na água). Em algumas localidades do Brasil, devido a problemas de manutenção na rede de distribuição, a água pode chegar às residências com aspecto barrento. Nesses casos, os moradores precisam avisar à concessionária para que a manutenção da tubulação e a limpeza das caixas-d’água sejam realizadas o mais rapidamente possível. A água potável precisa ser insípida, inodora e incolor, como a mostrada no recipiente à esquerda. Mas, atenção! Nem toda água insípida, inodora e incolor é potável! Jamais tome água de fonte não certificada ou de origem duvidosa.

SAIBA MAIS Suspensão ideal na farmacotécnic farmacotécnicaa

Alguns remédios são preparados na forma de suspensão de tal modo que, ao agitar o frasco, ocorre fácil dispersão da fase sólida na líquida, e sua sedimentação acontece de forma lenta. Isso permite que haja tempo suficiente para dosar o remédio e administrá-lo ao paciente.

Soluções
































































As soluções

SAIBA MAIS

Como visto no tópico anterior, uma solução é uma mistura homogênea. A quantidade de de soluto que uma quantidade fixa de solvente consegue dissolver depende do soluto, do solvente, da temperatura da solução e, em alguns casos, da pressão em que a mistura foi feita.

Ligas metálicas s e g a m i w o l G / P A / s s e r P n a i d a n a C e h T / l l i h n r o h T d e r F

Solução sólida Neste tipo de solução, tanto o soluto quanto o solvente se encontram no estado sólido. Geralmente essas soluções são formadas por ligas metálicas. As ligas são produzidas com a finalidade de melhorar as características de determinado material. São exemplos de liga metálica o ouro 18 quilates (mistura de ouro e prata ou ouro e cobre), o bronze (mistura de cobre e estanho), o latão (mistura de cobre e zinco), a solda (pode ser formada por uma mistura de chumbo e estanho), etc.

Solução gasosa Sempre que ocorre uma mistura entre gases, forma-se uma solução gasosa, pois os gases são miscíveis entre si. Um exemplo é o ar isento de partículas sólidas e líquidas. Nessas condições, o ar possui a seguinte composição. Gás

N�

O�

Ar

CO�

Outros gases

% em volume

��

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�,�

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Soluções formadas pela dissolução de gases em líquidos

Ana Sátila conquistou a medalha de ouro na canoagem nos Jogos Pan-Americanos de Toronto em ��.

O Brasil conquistou �� medalhas nos Jogos Pan-Americanos de Toronto, em �� – �� de ouro, �� de prata e �� de bronze. O bronze é uma solução sólida ou liga metálica. Alguns exemplos de liga metálica e seus principais constituintes são: aço comum 5 Fe e C bronze 5 Cu e Sn latão 5 Cu e Zn • • •































































Soluções formadas pela mistura de líquidos O álcool comercializado em farmácias ou em supermercados é uma solução formada por álcool etílico e água. A água oxigenada é uma solução de peróxido de hidrogênio (H 2O2) e água. (imagens A e B).

A

B

R B / D I / o t t e r o v a F o d n a n r e F


A água oxigenada (A) e o álcool etílico hidratado ( B) são exemplos de soluções líquidas.

Soluções formadas pela dissolução de sólidos em líquidos A água do mar filtrada e o soro fisiológico são exemplos de soluções formadas por sólidos dissolvidos em líquidos. Outros exemplos são: Água boricada: solução aquosa de concentração de, apro•

C


































































Atividades

�.

Não escreva no livro.

O bronze é uma liga metálica de cobre e estanho, que apresenta um aspecto uniforme inclusive quando visto por meio de um microscópio potente. Com base nessa afirmação, é possível dizer que o bronze é uma solução? Justifique sua resposta.

Identif ique o tipo de dispergente e de disperso nas seguintes dispersões coloidais: a) hidratante facial. b) gelatina. c) poeira. d) neblina. 3. Duas garrafas iguais de um mesmo tipo de bebida gaseiﬁcada sob mesma pressão foram abertas simultaneamente. Considere que uma delas estava a

�.

mais frequentes em dias quentes. Dê uma possível explicação para esse fato. 7. Certos automóveis possuem um dispositivo chamado “farol de neblina”, que vem instalado próximo ao solo e serve para não espalhar a luz na neblina. Isso é possível porque esse farol possui um feixe largo e de curto alcance. Como está instalado bem baixo, ele permite que o condutor veja a linha central e o canteiro lateral enquanto dirige. Esse farol foi desenvolvido utilizando um fenômeno físico. a) Descreva esse fenômeno e explique como ele atua no farol de neblina. b) É possível observar a trajetória do feixe de luz através de uma dispersão coloidal, e não através de uma solução. Procure explicar esse fato.































































Como preparar soluções O termo solução é dado a toda dispersão que forma um sistema homogêneo, tanto a olho nu quanto ao microscópio. O processo de preparo de uma solução envolve os seguintes procedimentos: a) No caso de soluções preparadas pelas dissoluções de sólidos em líquidos: utilize vidro de relógio para medir a massa desejada do sólido; transfira o sólido para um béquer e, com o uso de uma pisseta (frasco utilizado para enxaguar), lave com o solvente o vidro do relógio de modo que o líquido de lavagem vá para o béquer (procedimento que evita a perda do sólido); adicione solvente ao béquer em quantidade suficiente para dissolver o sólido; transfira a solução contida no béquer para um balão b alão volumétrico ou cilindro graduado, com o cuidado de lavar o béquer, de modo que o líquido de lavagem passe para o balão (procedimento que evita a •

•

•

•

SAIBA MAIS Se a solução a ser diluída for de um ácido concentrado, este deve ser transferido, aos poucos, para o balão volumétrico contendo um volume de água correspondente a cerca de metade do volume de solução desejado e depois completar até o volume desejado. Nunca se deve adicionar água ao ácido concentrado, mas sempre o ácido à água.































































Fração em massa [ x ( (m/m)] e porcentagem em massa [% (m/m)] A fração em massa é obtida da relação entre a massa do soluto e a massa da solução. massa do soluto Fração em massa 5 ___________________ massa total da solução

A porcentagem porcentage m em massa mas sa corresponde corresp onde à fração fr ação em massa m assa

100.

3

Porcentagem em massa 5 fração em massa 3 100

Por exemplo, uma solução de cloreto de sódio em água (NaC º) contém 40 g de NaCº dissolvidos em 460 g de H2O, formando uma solução de 500 g de massa. Então, a fração em massa é: 40 g x (m / m) 5 _____ 5 0,08 500 g A porcentagem em massa é:

SAIBA MAIS

Distinção entre concentração em massa e densidade Apesar de a concentração em massa ter a mesma unidade que a densidade, pois ambas são relações entre massa e volume, é importante alertar que essas grandezas são diferentes. A concentração em massa revela a massa de soluto presente em determinado volume de solução, enquanto a densidade indica a massa de solução correspondente a determinado volume dessa solução ou a massa de soluto correspondente a determinado volume de soluto. Observe que a concentração em massa de ácido acético no vinagre é































































Fração em volume [ x ( (V /V )] )] e porcentagem em volume [% (V /V )] )] A fração em volume volume é a relação entre o volume do do soluto e o volume total da solução. Fração em volume

5

AÇÃO E CIDADANIA

Poluição atmosférica s s e r p a h l o F / s e d n a n r e F n o c u a l G

volume do soluto volume total da solução

A porcentagem em volume é igual igual à fração em volume 3 100. Essa forma de expressar concentrações é comum na indicação da composição do ar. Se nas mesmas condições de temperatura e pressão forem separados os componentes de um litro de ar seco e puro, o resultado ficará próximo a 0,78 L de N 2, 0,21 L de O2 e 0,01 L de outros gases. Assim, tem-se: 0,78 L / V x (V V )N 2 5 ______ 1L 0,21 L / V x (V V )O 2 5 ______ 1L 0,01 L

Automóveis emitem gases que podem alterar a composição do ar atmosférico. Rio de Janeiro (RJ). Foto de ��.

O ar atmosférico é uma mistura gasosa. Fatores como o aumento das queimadas decorrentes de































































Concentração em quantidade de matéria ( C ) A concentração em quantidade quantidade de matéria de um soluto numa solução é a relação entre a quantidade de matéria do soluto e o volume da solução. quantidade de matéria do soluto Concentração 5 ___________________________ volume da solução Essa forma de expressar concentração é uma das mais utilizadas para caracterizar soluções manipuladas em laboratórios para diferentes finalidades, das análises químicas aos experimentos mais simples; por exemplo, a obtenção de um precipitado pela mistura de soluções aquosas iônicas. Praticamente todos os rótulos de frascos de soluções laboratoriais contêm a concentração expressa em mol/L. Suponha que seja necessário preparar 200 mL de solução de NaOH 1,0 mol/L. Neste exemplo, é preciso consi-

Concentração 5 em mol de íons/L

quantidade de matéria de íons do soluto volume da solução (L)

Veja a seguir alguns exemplos de cálculo de quanti Veja dade de matéria de íons por litro de solução. •

Para solução 1,0 mol/L de NaOH: 1 NaOH(aq)

1 Na (aq) 1 1 OH (aq) 1

1,0 mol/L

C NaOH 5 1,0

•

1,0 mol/L

mol/L

ä

2

1,0 mol/L

C Na 5 1,0 1

C OH

2

mol/L 5 1,0 mol/L

Para solução 1,0 mol/L de Fe(NO 3)3: 1 Fe(NO3)3(aq)

2

1 Fe3 (aq) 1 3 NO NO3 (aq) 1

































































Molalidade A molalidade é a relação entre a quantidade de matéria de um soluto e a massa do solvente em quilogramas. quantidade de matéria do soluto Molalidade 5 ___________________________ massa do solvente

Veja, V eja, por exemplo, a molalidade de glicose numa solução contendo contendo 4 g de glicose (C 6H12O6)































































Atividades


EXERCÍCIO EXERCÍ CIO RESOLVIDO ��.

Em uma atividade experimental sobre neutralização, o professor utilizou dois frascos ( A e B) contendo soluções de diferentes solutos. O frasco A possuía �� mL de uma solução � mol/L de hidróxido de sódio (NaOH) em água, enquanto o frasco B tinha �� mL de uma solução �� g/L de ácido clorídrico (HC º). Qual é a massa de soluto contida em cada um dos frascos? Dado: MNaOH 5 �� g/mol.































































Diluição de soluções Diluir significa adicionar solvente a uma solução já existente, de mo-

do que se consiga obter uma solução de concentração menor que a inicial (mais diluída). Assim, a quantidade de soluto na solução inicial e na final permanece inalterada; o que varia é apenas a quantidade de solvente. É comum a prática da diluição em diversas atividades realizadas no dia a dia, por exemplo, a adição de água a um chá para torná-lo mais

AÇÃO E CIDADANIA

Água, alimentos e doenças A ausência ou precariedade dos serviços de saneamento básico, como tratamento de água e de esgoto, coleta de lixo e controle de vetores (por exemplo, ratos e moscas) em uma região favorece































































Como diluir uma solução A diluição é bastante utilizada em laboratórios e indústrias, que trabalham com soluções do mesmo componente em concentrações variadas. Assim, é comum o armazenamento de soluções de concentrações maiores, de modo que seja possível preparar soluções de concentrações menores apenas pela adição de solvente. Essas soluções recebem o nome de soluções-estoque A

seja, 0,2 L deverá ser coletado da solução concentrada e diluído em água até totalizar 1,0 L de solução. Em laboratório, utilizam-se balões volumétricos para fazer diluições (imagem (imagem A). Assim, o volume de solução-estoque necessário para preparar uma nova solução é transferido para um balão volumétrico. Depois, adiciona-se solvente até completar o volume desejado. Se você for preparar a solução citada anteriormente, deverá transferir 200 mL da solução concentrada para um ba-































































Atividades


EXERCÍCIO RESOLVIDO ��.

Adicionou-se água gradualmente a uma solução aquosa de glicose até completar �� mL de solução. Sabendo que o volume da solução inicial era igual a �� mL e que a concentração era �,� mol/L, responda às questões abaixo. a) Esboce um gráfico que represente a variação da quantidade de matéria de glicose à medida que a água é adicionada à solução inicial. Justifique.

































































Atividade experimental































































Química tem história



























































































































































































Ciência, tecnologia e sociedade



















































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































Entalpia-padrão Entalpia-padr ão e equações químicas A expressão entalpia-padrão, representada por DH8, é usada quando a entalpia da reação é determinada a 25 °C, sob pressão de 1 atm para os gases e na concentração de 1 mol/L em soluções. Essas condições são denominadas condições-padrão. DH 8 5 H produtos, 1 atm ou 1 mol/L 2 H reagentes, 1 atm ou 1 mol/L

Entalpia de formação A entalpia de formação (ΔHf ) corresponde à variaçã variação o da entalpia no processo de formação de uma substância composta a partir de seus elementos constituintes (substâncias simples), considerando-se que todas as espécies estão em sua forma mais estável (estado-padrão na temperatura de trabalho). Assim, o calor de formação da água, H 2O(g), é a energia liberada na seguinte reação: _1_ O (g) H2(g) 1 __ 2 2

H2O(g); DH f , 0

A entalpia-padrão de formação ( ΔHof ) é a entalpia de formação determinada nas condições-padrão. Quando um elemento já se encontra em seu s eu estado-padrão, considera-se, por conveno ção, DHf igual a zero. Entalpias de formação-padrão (kJ/mol)

Substâncias

o

DH f

Substâncias

o

DH f

Substâncias

DH f

o

Cº �(g)

�,�

C(g)

1��,�

C�H�(g)

1��,�

Br�(º )

�,�

O�(g)

�,�

C�H�(g)

1��,�

Br�(g)

1��,�

CO(g)

2��,�

CaO(s)

2��,�

I�(s)

�,�

CO�(g)

2��,�

Ca(OH)�(s)

2��,�

I�(g)

1��,�

H�O(º )

2��,�

CaCO�(s)

�,�

H�O(g)

2��,�

SO�(g)

2��,�

1�,�

C�H�(g)

2��,�

SO�(g)

2��,�

C (grafita) C (d (diamante)

2���,�

As variedades alotrópicas são exemplos de transformações de substâncias do estado-padrão (ΔHof 5 0) para outros estados mais energéticos. Veja exemplos no quadro a seguir. y o k t c t i o e b a t G F s / n ; i e c k c t a i o o L / h t s y C i n r a r s t ' a b r L i e / L h y r o p a t a r o r b g i h P o L t o e o c h t o n P h / e r P i c e e S t s c / u n a h e m c i s c r S S e r / i o y g h W e p r a k r i G r : g o D ; o t x i o R a h B b P / D I a t r / r . r a e J p b a a m t t a m i o c L D e w o e i d r g , r a d n é t i A S e

diamante

grafita

fósforo branco

fósforo vermelho

enxofre monoclínico

enxofre rômbico































































Equação termoquími termoquímica ca e entalpia de reação Equações termoquímicas são as representações das

reações que consideram as entalpias envolvidas em determinada condição de temperatura e pressão. Nelas, o Δ H sempre é explicitado em termos de energia envolvida por quantidade de matéria (mol) de determinado reagente ou produto. Quando as condições não estão especificadas, considera-se que o processo foi realizado nas condições-padrão. Veja V eja a equação termoquímica da reação de combustão do etanol. C2H O(º ) 1 3 O2(g) 2 CO2(g) 1 3 H2O(g) DH 5 21,38 3 103 kJ/mol de C2H6O(º ) ou DH 5 2690 kJ/mol de CO 2(g) 6

A quantidade de energia 1,38 3 103 kJ corresponde à energia liberada quando 1 mol de C 2H6O(º ) é queimado. Se essa energia, porém, for representada em termos de 1 mol de CO2(g) produzido, corresponde à metade, ou seja, 690 kJ.

Entalpia das reações químicas Em uma reação química sempre há ruptura de ligações dos reagentes e formação de ligações dos produtos. A ruptura é um processo endotérmico, enquanto a formação de ligações é um processo exotérmico. A entalpia das reações químicas é o saldo energético entre esses dois processos. No processo endotérmico, ΔH . 0: a energia absorvida na ruptura das ligações

dos reagentes é maior que a energia liberada na formação das ligações dos produtos. No processo exotérmico, ΔH , 0. Lembre-se: entalpia de reação é a energia absorvida ou liberada numa reação realizada a pressão constante. É representada pelo símbolo ΔH.

Relação entre entalpia de reação e entalpia de formação Quando não se tem a entalpia de formação tabelada para determinada substância, pode-se determiná-la através de uma equação termoquímica que contenha a substância desejada e outras substâncias cujos valores de ΔHf sejam conhecidos. Como exemplo, considere a decomposição de CaCO 3, principal componente da casca de ovo: CaO(s) 1 CO2(g) DH 5 1177,5 kJ/mol

CaCO3(s)

A entalpia de formação do CaCO 3(s) pode ser calculada considerando-se as entalpias de formação do CaO(s) e CO2(g), as quais são tabeladas. Resolvendo o problema das entalpias de formação, tem-se: DH

5 DH

DH

5 (DH

reação

reação

f, produtos f, CaO

2 DH

f, reagentes

1 DH f, CO CO 2) 2 DH f, CaCO CaCO 3

1177,5 5 [2635,5 1 (2394)] 2 DH f, CaCO CaCO 3 DH f, CaCO CaCO 3 5 21 029,5 2 177,5

207,0 kJ/mol k J/mol DH f, CaCO CaCO 3 5 21 207,0

EXERCÍCIO EXERCÍ CIO RESOLVIDO a i r é t a m a d s e õ ç a m r o f s n a r t s a e a i

��.

Represente as reações químicas a seguir por meio de equações termoquímicas. a)

� H�(g) 1 O�(g)

� H�O(g) 1 ��,� kJ

b) Cu�S(s) 1 � Cu�O 1 ��,� kJ

� Cu(s) 1 SO�(g)

Resolução

Como a representação deve ser por equação termoquímica, o valor de (energia por quantidade de matéria).

ΔH precisa

ser expresso em kJ/mol

a) O processo é exotérmico, pois a energia é produto da reação, com Δ H , �. Esse processo deve ser representado por: � H�O(g) � H�(g) 1 O�(g) ΔH 5 2��,� kJ/mol de O �(g) ou 2��,� kJ/mol de H �(g) ou 2��,� kJ/mol de H�O(g)































































Entalpia de combustão A energia associada às reações reações de combustão é denominada entalpia de combustão. Combustível 1 n O2(g)

produtos da combustão;

DH , 0

Quando a combustão é completa, ou seja, quando os produtos da reação são somente CO 2 e H2O nas condições-padrão, ela também é denominada calor de combustão ou entalpia-padrão de combustão . A queima completa do eteno e sua respectiva entalpia-padrão de combustão estão representadas a seguir. C2H4(g) 1 3 O2(g)

2 CO2(g) 1 2 H2O(º ); );

DH 5 21,41 3 103 kJ/mol

de C2H4(g)

Veja, V eja, na tabela abaixo, entalpias-padrão de combustão. Entalpias-padrão de combustão (kJ/mol)

Nome

Fórmula

DHcomb

Nome

Fórmula

DHcomb

Metano

CH�(g)

2��,�

Etanol

C�H�OH(º )

2���

Propano

C�H�(g)

2� ��

Glicose

C�H��O�(s)

2� ��

Metanol

CH�OH(º )

2��,�

Sacarose

C��H��O��(s)

2� ��

Como as reações de combustão são sempre exotérmicas, obrigatoriamente ΔH , 0.

Energia de ligação A aplicação do conceito de energia de ligação é uma das maneiras de obtenção do valor de ΔH quando não se dispõe de valores experimentais. Energia de ligação é a quantidade de energia necessária para romper 1 mol de ligações da substância no estado gasoso. Essa mesma energia é liberada na formação de 1 mol de ligações. A tabela a seguir apresenta energias energias de ligação (kJ/mol). Ligação

Energia média

Ligação

Energia média

Ligação

Energia média

C

C

��,�

N

N

��,�

O

H

��,�

C

C

��,�

C

H

��,�

H

F

��,�

C

C

��,�

C

C º

��,�

H

C º

��,�

H

H

��,�

C

O

��,�

Cº C º

��,�

O

O

��,�

C

O

��,�

N

��,�

H

Na ocorrência de uma reação química, há ruptura das ligações dos reagentes e formação de ligações para resultar em produtos. O saldo energético entre a energia absorvida na ruptura das ligações e a energia liberada na formação das ligações Ligações rompidas Ligações formadas determina o ΔH da reação. Aplicando-se o conceito de energia de ligação, pode-se � mol de H H: ��,� kJ estimar, por exemplo, a energia envolvida na combustão � mol de H O 5 ��,� kJ �____ mol de O O: ��,� kJ de 1 mol de hidrogênio, considerando a seguinte equação: � Tot otal al ab abso sorv rvid ido: o: �� , �,� � kJ kJ

Tot otal al lib liber erad ado: o: �� , �,� � kJ kJ































































Atividades


EXERCíCIO EXERCíC IO RESOLVIDO ��.

Calcule o ΔH para a reação entre o etileno (eteno) e o cloro gasosos, a qual origina o composto denominado �,�-dicloroetano. Dados: energias de ligação: C C 5 ��,� kJ; Cº Cº 5 ��,� kJ; C C 5 ��,� kJ; C Cº 5 ��,� kJ. H

H C

C

H

(g) 1 Cº 2 Cº (g) (g)

H

H

etileno

H

H

C

C

Cº

Cº

H(g)

�,�-dicloroetano

cloro

Resolução

Nessa reação, reação, o número de ligações C H rompidas e formadas é o mesmo e, por isso, ele ele não está entrando no cálculo. Observe que se rompem � mol da ligação dupla (C C) e � mol da ligação (Cº Cº ), ), com formação de � mol de ligação (C C) e � mol de ligações (C Cº ). ). A consulta aos valores valores das energias de ligações permite a obtenção dos seguintes dados: ΔHr 5 E ligação, C C 1 E ligação, C C 2 (E ligação, C C 1 � E ligação, C C ) 5

ΔHr 5 ��,�

º 2 º

2

2 º

kJ 1 ��,� kJ 2 (��,� kJ 1 � 3 ��,� kJ)

ΔHr 5 2��,�

kJ Trata-se, portanto, de reação exotérmica, pois a energia liberada pela formação de novas ligações é maior que a consumida para romper as ligações existentes. ��.

��.

��.

Do conjunto de substâncias: água no estado líquido, oxigênio gasoso, diamante, grafita e nitrogênio gasoso, indique quais devem ter entalpia de formação-padrão (ΔHof ) igual a zero.

��.

NH�(g) 1 HCº (g) (g)

Escreva a equação que representa as seguintes transformações,, indicando seu respectivo Δ Hf . transformações a) A formação de amônia a partir dos gases nitrogênio e hidrogênio, que libera ��,� kJ para cada �� g de amônia formada. b) A formação de � mol de monóxido de nitrogênio gasoso, a partir dos gases nitrogênio e oxigênio, consumindo ��,� kJ. Represente por equação termoquímica as seguintes reações. a) � NH�NO�(s) � N�(g) 1 O�(g) 1 � H�O(º ) 1 ��,� kJ b) HgO(s) 1 �� kJ c) � Na(s) 1 � H�O(º )

Hg(º ) 1 �___�_ O�(g)

Verifique se a reação: NH�Cº (s) (s)

é endotérmica ou exotérmica, considerando os seguintes dados de ΔHof : Substância

° DH f (kJ/mol)

NH�(g)

2��,�

HCº (g) (g)

2��,�

NH�Cº (s) (s)

2��,�

��.

Com base nas tabelas das páginas �� e ��, determine a entalpia de formação do propano (C �H�).

��.

Considerando as seguintes equações e seus respectivos ΔH°, indique o reagente que, em relação aos produtos, possui maior energia. a) C(grafita) C(diamante) ΔH° 5 1�,� kJ/mol de C































































QUÍMICA TEM HISTÓRIA A lei de Hess

A lei de Hess Quando não é possível fazer as medições experimentais para a determinação das entalpias de reação, pode-se trabalhar com um conjunto de equações termoquímicas nas condições-padrão, as quais permitem esse cálculo quando rearranjadas para satisfazer os reagentes, os produtos e os coeficientes estequiométricos da equação-problema. Esse processo de adição de entalpias de reação é conhecido por lei de Hess. Segundo essa lei: “a quantidade de calor envolvida durante a formação de um dado composto é constante, independentemente de o composto ser formado direta ou indiretamente em uma série de etapas”.

[...] Em 1838 Hess começou suas investigações termoquímicas. Não havia tido anteriormente nenhum preparo em calorimetria, como todos os químicos de seu tempo, mas seu trabalho é pautado pela simplicidade, engenhosidade e precisão. Verificou ele que o calor de neutralização entre um ácido e uma base, ambos em solução aquosa, era o mesmo, quer se adicionasse o ácido concentrado à água e depois à base, ou se fizesse o contrário, primeiro a base em água e depois o ácido. A soma dos calores obtidos a várias concentrações do ácido ou da base (fixando-se um deles) era constante dentro de um erro de 1%. Estes estudos levaram-no, em 1840, a enunciar a lei hoje conhecida como “lei de Hess” [...].

CHAGAS, A. P.; AIROLDI , C. Lavoisier Lavoisier,, Hess e os primórdios da termoquímica. Química Nova, v. 4, n. 3, p. 96, jul. 1981.

Aplicando Aplican do a lei lei de Hess Hess para para calcular calcular a entalpi entalpiaa de formaçã formaçãoo do eteno: eteno: 2 C(grafita) 1 2 H2(g)

C2H4(g)

pode-se trabalhar com o seguinte conjunto de equações: I. C I. C2H4(g) 1 3 O2(g) 2 CO2(g) 1 2 H2O(º ) DH 5 21 409,5 kJ (DH °comb, C 2H 4(g)) CO2(g) II. C(grafita) II. C(grafita) 1 O2(g) DH 5 2393,3 kJ (DH °f, CO CO 2(g)) _1_ O (g) III. H II. H2(g) 1 __ H2O(º ) 2 2 DH 5 2285,5 kJ (DH °f, H 2O(º ))

CHAGAS, A. P.; AIROLDI, C. Lavoisier Lavoisier,, Hess e os primórdios da termoquímica. Química Nova, v. 4, n. 3, p. 95-96, jul. 1981.

Quando adicionadas, chega-se à equação-problema e ao seu respectivo ΔH. Observe: 2 CO2(g) 1 2 H2O(º ) 2 C(grafita) 1 2 O2(g) 2 H2(g) 1 O2(g) 2 C(grafita) 1 2 H2(g)

C2H4(g) 1 3 O2(g) 2 CO2(g) 2 H2O(º ) C2H4(g)

°

DH 1 5 11 409,5 kJ (2DH comb, C H (g)) 2 4 DH 2 5 2786,6

kJ (2 3 DH °f, CO CO 2(g))

DH 3 5 2571,0

kJ (2 3 DH °f, H 2O( º ))

DH 5 151,9

kJ/mol de C 2H4(g)

A equação I foi invertida para que C 2H4 ficasse ao lado dos produtos. Com isso também foi mudado o sinal do ΔH. A equação II foi multiplicada por 2 para satisfazer o coeficiente estequiométrico de C(grafita) da equação de formação do acetileno. Isso requer que o valor de ΔH também dobre. A equação III foi multiplicada por 2 para acertar o coeficiente do H 2(g), dobrando também o valor do ΔH. A lei de Hess é mais bem visualizada analisando-se os diagramas das entalpias envolvidas em cada etapa da transformação. O diagrama ao lado re•

•

•

(kJ) (kJ)

H

H�O(g) DH

R B / D I / s a c i f á r G s e õ

































































Atividades

��.


Considere os seguintes calores de formação. H�(g) 1 �___�_ O�(g) H�O(º ); ); ΔHf 5 2�� kJ/mol •

•

H�(g) 1 �___�_ O�(g)

Dadas as seguintes equações termoquímicas: � H�(g) 1 O�(g) � H�O(º ) ΔH° 5 2��,� kJ N�O�(g) 1 H�O(º ) � HNO�(º ) ΔH° 5 2��,� kJ �____ N (g) 1 �____ O (g) 1 �____ H (g) HNO (º ) � � � � � � � ΔH° 5 2��,� kJ calcule o ΔH° para a reação: •

•

•

� N�(g) 1 � O�(g) ��.

� N�O�(g)

•

•

C(s)1 O�(g) H�(g)1 �___�_ O�(g)

CaC�(s) 1 H�O(º )

CO�(g)

C�H�(g) 1 CaO(s)

Determine o ΔH da reação acima, considerando as seguintes equações termoquímicas: CaO(s) 1 H�O(º ) Ca(OH�)(s) ΔH° 5 2�� kJ •

•

CaO(s) 1 � C(s)

CaC�(s) 1 CO(g) ΔH° 5 1�� kJ

•

CaC�(s) 1 � H�O(º )

Ca(OH)�(s) 1 C�H�(g) ΔH° 5 2�� kJ

•

� C(s) 1 O�(g)

� CO(g) ΔH° 5 2�� kJ

� H�(g) 1 O�(g) ΔH° 5 1�� kJ ��. O diagrama abaixo indica as entalpias envolvidas na combustão total do carbono ( Δ H�), com formação de dióxido de carbono, e na combustão parcial do carbono ( Δ H�), com formação de monóxido de carbono. •

Com base nos seguintes dados: C(s)1 �___�_ O�(g) CO(g) ΔH 5 2�� kJ/mol de C(s) •

O acetileno (C�H�) é um gás utilizado nos maçaricos de soldagem e pode ser produzido pela reação entre água e carbeto de cálcio (CaC �), segundo a equação:

H�O(g); ΔHf 5 2�� kJ/mol

Com base neles, calcule a entalpia da transformação da água do estado gasoso para o estado líquido. ��.

��.

�H�O(º )

ΔH 5 2�� kJ/mol de C(s)

° (kJ/mol)

H�O(g)

H

ΔH 5 2�� kJ/mol de H �(g)

calcule, por meio de um diagrama de entalpia, o da reação: C(s) 1 H�O(g)

CO(g) 1 H�(g)

ΔH

C(s) 1 O�(g) DH� 5 2�� DH� 5 2��

R B / D I / s a c i f á r G s e õ ç u d o r P M A : s e õ ç a r t s u l I































































Atividade experimental Decomposição da água oxigenada Como determinar se uma reação é endotérmica ou exotérmica?

Objetivo Investigar o calor envolvido na reação de decomposição da água oxigenada.

A

B

Material •

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•

•

recipiente de isopor (utilizado para manter a temperatura de mamadeiras, latas de bebidas, etc.) termômetro de álcool para medir temperaturas de �� °C a �� °C (modelo utilizado nas áreas de refrigeração, galpões de criação de frangos, etc.) ou termômetro digital meia colher (de chá) de fermento biológico (fermento de pão) fresco ou desidratado frasco de �� mL de água oxigenada comercial de �� volumes

Equipamentos de segurança Óculos de segurança e avental de algodão com mangas compridas.

ATENÇÃO! Evite o contato da pele e dos olhos com a solução de água oxigenada.

Exemplos de calorímetros caseiros montados com termômetro digital (A) e termômetro de álcool (B).

Procedimento prendendo o termômetro termômetro no recipiente de 1. Monte um calorímetro prendendo isopor, como mostra a imagem. 2. Adicione ao calorímetro �� mL de água oxigenada. oxigenada. 3. Meça exatamente exatamente a temperatura da solução ( t ).

Resíduos O descarte líquido pode ser despejado na pia. Deve-se lavar o calorímetro (o re-
































































Questões globais ��.


A síntese da amônia, matéria-prima para produção de fertilizantes, pode ser descrita pela equação: N�(g) 1 � H�(g)

Ligação

Energia média (kJ/mol)

N N ;

��

H—H

��

N—H

��

O sistema de exaustão de jatos supersônicos produz NO (óxido nítrico), gás que reage com o ozônio da estratosfera. As equações abaixo mostram o mecanismo dessa reação, que ocorre em duas etapas: (�) NO(g) 1 O�(g)

NO�(g) 1 O�(g);

(�) NO�(g) 1 O(g)

NO(g) 1 O�(g);

Δ H 5 2��,� kJ/mol Δ H 5 2��,� kJ/mol

Com base nos dados fornecidos, calcule a entalpia da reação de transformação de ozônio em oxigênio, dada pela reação: O �(g) 1 O(g) � O�(g). ��. São dadas as seguintes variações de entalpia de combustão. C(s) 1 O�(g) CO�(g) Δ H 5 2��,� kJ � _ __ _ H�(g) 1 � O�(g) H�O(º ) Δ H 5 2��,� kJ CH�(g) 1 � O�(g) CO�(g) 1 � H�O(º ) Δ H 5 2��,� kJ Calcule a energia envolvida na formação de � mol de metano, considerando a seguinte equação: •

Calcule a entalpia da reação: H�(g) 1 Cº �(g)

� NH�(g)

Utilizando os valores de energia de ligação dados a seguir, determine o ΔH dessa reação indicando se ela é exotérmica ou endotérmica.

��.

��.

� HCº (g) (g)

Dados: Energias de ligação: H H 5 �� kJ/mol; Cº Cº 5 �� kJ/mol; H Cº 5 �� kJ/mol. ��.

Quem acampa geralmente dispõe de aquecedores químicos que permitem esquentar a comida sem o uso de fogo. Esses aquecedores contêm magnésio em uma

bolsa e, ao misturá-lo com água, ocorre a reação: Mg(s) 1 � H�O(º )

Mg(OH)�(s) 1 H�(g) ΔH 5 2�� kJ/mol de Mg(s)

Calcule a massa de magnésio necessária para que sejam liberados ��� kJ de energia. Dado: massa molar do Mg 5 �� g/mol. Cloreto de hidrogênio, HC º (g), (g), quando borbulhado em água produz o ácido clorídrico, que, quando impuro, é vendido comercialmente como ácido muriático para limpeza de pisos e outras superfícies. A equação termoquímica para obtenção do HC º (g) (g) está representada a seguir: H�(g) 1 Cº �(g) � HCº (g); (g); ΔH 5 2�� kJ/mol Dada a energia de ligação H CH 5 �� kJ/mol e Cº Cº 5 �� kJ/mol, determine o valor da energia da ligação H C. ��. Utilize os dados a seguir para averiguar se a reação é exotérmica ou endotérmica.

•

•

I�(g) 1 � HCº (g) (g) Tipo de de lig ligaação H

Cº

� HI(g) 1 Cº �(g)

Energia de liligação (k (kJ/mo moll) ��,�































































Ciência, tecnologia e sociedade Energia verde A busca por combustíveis alternativos, que permitam reduzir a dependência dos derivados de petróleo e a emissão de poluentes para a atmosfera, estimula muitos estudos científicos. O objetivo é desenvolver combustíveis que possam ser utilizados nos veículos existentes sem a necessidade de maiores alterações em seus motores. Um termo muito usado para combustíveis originados de fontes renováveis é ‘biocombustível’, que tem forte ligação com o conceito de sustentabilidade, segundo o qual o aproveitamento dos recursos naturais para atender às necessidades atuais não deve comprometer as necessidades das gerações futuras. Os biocombustíveis são obtidos a partir da biomassa, nome dado à matéria orgânica existente em um ecossistema ou em uma população animal ou vegetal. [...] [...] São diversos os tipos de biocombustíveis que podem ser produzidos a partir da biomassa, como o álcool (etanol e metanol), o biodiesel, o bioquerosene e outros, e as fontes para essa produção podem ser tanto de origem animal (por exemplo, sebo bovino ou gordura de frango) quanto vegetal (por exemplo, óleos vegetais e cana-de-açúcar). [...] O etanol e o biodiesel são dois exemplos de biocombustíveis já utilizados na frota veicular brasileira e com normatização estabelecida no país. No caso do biodiesel, pode-se dizer que seu uso, puro ou misturado ao óleo diesel , não requer modificações nos motores de ciclo Diesel . No entanto, muitos estudos ainda são necessários para verificar a durabilidade dos componentes veiculares que entram em contato com esse tipo de biocombustível. [...] O uso de biodiesel na matriz energética brasileira traz uma série de vantagens sociais, econômicas e principalmente ambientais. Na área social, proporciona ganhos

a n e r a o t o F / r e y e m r e d d e N l e a f a R

Plantação de cana-de-açúcar em Nova Independência (SP). Foto de ��.

possibilita a redução nas importações de petróleo e diesel refinado. No aspecto ambiental, o novo combustível, mesmo misturado ao diesel de de petróleo, pode trazer claros benefícios para o ambiente. Um deles é a redução da emissão de gases indesejáveis, incluindo os envolvidos na aceleração do ‘efeito estufa’ (o aquecimento global da atmosfera), como óxidos de enxofre (SO x), dióxido de carbono (CO 2), monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos (HC) e óxidos de nitrogênio (NO x), e de material particulado. [...] Com o objetivo de propor novos biocombustíveis para o mercado e avaliar seu impacto tanto na emissão de poluentes quanto no desgaste dos motores, variados estudos vêm sendo desenvolvidos no Brasil. [...] [...] Os estudos envolvem envolvem toda a cadeia produtiva do biodiesel e incluem a identificação de novas rotas para sua preparação, análises e especificações de matérias-primas e de subprodutos, e a busca de novas aplicações para a glicerina, resíduo químico desse processo processo de pro-































































Vestibular e Enem

��.

(Enem) Os sistemas de cogeração representam uma prática de utilização racional de combustíveis e de produção de energia. Isso já se pratica em algumas indústrias de açúcar e de álcool, nas quais se aproveita o bagaço da cana, um de seus subprodutos, para produção de energia. Esse processo está ilustrado no esquema a seguir.

��.

INDÚSTRIA SUCROALCOOLEIRA Açúcar

Combustível Cana-de-açúcar Eletricidade

Processo industrial

Álcool Bagaço

Eletricidade

Calor

Entre os argumentos favoráveis a esse sistema de cogeração pode-se destacar que ele: a) otimiza o aproveitamento energético, ao usar queima do bagaço nos processos térmicos da usina e na geração de eletricidade. b) aumenta a produção de álcool e de açúcar, ao usar o bagaço como insumo suplementar suplementar.. c) economiza na compra da cana-de-açúcar, já que o bagaço também pode ser transformado em álcool. d) aumenta a produtividade, ao fazer uso do álcool para a geração de calor na própria usina. e) reduz o uso de máquinas e equipamentos na produção de açúcar e álcool, por não manipular o bagaço da cana. ��.

(Enem) Com base em projeções realizadas por especialistas, prevê-se, para o fim do século XXI, aumento de temperatura média, no planeta, entre �,� °C e �,� °C. Como consequência desse aquecimento, possivelmente o clima será mais quente e mais úmido, bem como ocorrerão mais enchentes em algumas áreas e secas crônicas em outras. O

R B / D I : e l i m í s c a F . m e n E

(Enem) Ao beber uma solução de glicose (C �H��O�), um cortador de cana ingere uma substância: a) que, ao ser degradada pelo organismo, produz energia que pode ser usada para movimentar o corpo. b) inflamável que, queimada pelo organismo, produz água para manter a hidratação das células. c) que eleva a taxa de açúcar no sangue e é armazearmazenada na célula, o que restabelece o teor de oxigênio no organismo. d) insolúvel em água, o que aumenta a retenção de líquidos pelo organismo. e) de sabor adocicado que, utilizada na respiração celular, fornece CO � para manter estável a taxa de carbono na atmosfera.

(Enem) Ainda hoje, é muito comum as pessoas utilizarem vasilhames de barro (moringas ou potes de cerâmica não esmaltada) para conservar água a uma temperatura menor do que a do ambiente. Isso ocorre porque: a) o barro isola a água do ambiente, mantendo-a sempre a uma temperatura menor que a dele, como se fosse isopor. b) o barro tem poder de “gelar” a água pela sua composição química. Na reação, a água perde calor. c) o barro é poroso, permitindo que a água passe por meio dele. Parte dessa água evapora, tomando calor da moringa e do restante da água, que são assim resfriadas. d) o barro é poroso, permitindo que a água se deposite na parte de fora da moringa. A água de fora sempre está a uma temperatura maior que a de dentro. e) a moringa é uma espécie de geladeira natural, liberando substâncias higroscópicas que diminuem naturalmente a temperatura da água. ��. (Enem) Um dos problemas dos combustíveis que contêm carbono é que sua queima produz dióxido ��.

































































ATENÇÃO: todas as questões foram reproduzidas das provas originais de que fazem parte. Responda a todas as questões no caderno.

Neste contexto, qual dos combustíveis, quando queimado completamente, libera mais dióxido de carbono no ambiente pela mesma quantidade de energia produzida? a) Benzeno. c) Glicose. e) Etanol. b) Metano. d) Octano. ��. (Enem) Nas últimas décadas, o efeito estufa tem-se intensificado de maneira preocupante, sendo esse efeito muitas vezes atribuído à intensa liberação de CO� durante a queima de combustíveis fósseis para geração de energia. O quadro traz as entalpias-padrão de combustão a �� °C (ΔH°��) do metano, do butano e do octano. composto

fórmula molecular

massa molar (g/mol)

DH °25 (kJ/mol)

metano

CH�

��

2 ��

butano

C�H��

��

2� ��

octano

C�H��

��

2� ��

À medida que aumenta a consciência sobre os impactos ambientais relacionados ao uso da energia, cresce a importância de se criar políticas de incentivo ao uso de combustíveis mais eficientes. Nesse sentido, considerando-se que o metano, o butano e o octano sejam representativos do gás natural, do

O valor da entalpia da equação �, em kJ, é: a) 2��,� b) 2��,� c) 2��,� d) 2��,� e) 2��,� ��. (UEPB) Dadas as equações de reações químicas abaixo, responda a questão. I. Metano 1 A Arr E produtos ΔH° 5 2�� (kJ/mol) II. HCº 1 KOH produtos ΔH° 5 2�� (kJ/mol) III. CaCO� D produtos ΔH° 5 1��,� (kJ/mol) Julgue os itens a seguir relativos às reações químicas dadas. I – As reações reações I e II são exotérmicas exotérmicas.. II – Todas as reações liberam energia na forma de calor. III – A reação II é endotérmica. IV – Para promover a reação III, a reação I é mais eficiente que a II, pois libera mais calor. Estão corretas: a) Apenas II e III. b) Apenas I e II.































































Química e Matemática Diagramas Além de possuir uma linguagem própria, constituída de símbolos, fórmulas e equações químicas, a comunicação em Química também usa recursos da Matemática. As representações gráficas, por exemplo, permitem a visualização de informações de um fenômeno ou uma situação. Observe os exemplos abaixo. R B / D I / o i d u t S j M A

H (g) 1 O (g) �

�

DH 5 2��

a i p l a t n E

DH 5 2��

kJ

kJ

H O (º ) �

�

� H O(º ) 1 O (g) � �

�

Distribuição de água no planeta

Diagrama de energia para duas reações exotérmicas. A distância entre patamares representa a diferença de energia entre o conjunto de substâncias que formam os reagentes e os produtos. Água doce (3%)

Outro tipo de diagrama muito usado em um processo com várias etapas é o fluxograma. Veja os exemplos. R B / D I / s a c i f á r G s e õ ç u d o r P M A

Material coletado

Água salgada (97%)

Triagem

Os gráficos de setor são frequentemente utilizados para expressar relações percentuais. O círculo completo representa ��%, e as “fatias” indicam as porcentagens.

Encaminhado para doação

Fonte de pesquisa: GLEICK, P. H. Recursos de água. Enciclopédia do clima e tempo.. Oxford University Press: Nova York, 1996. v. 2, p. 817-823. tempo R B / D I / o i d u

R B / D I / s a c i f á r G s e õ ç u d o r P M A

Velocidade Velocida de de um corpo em função do tempo

Sim

Pode ser reutilizado

Não

Desmontagem Separação dos componentes

Placas Vidro

Descaracterização































































ATIVIDADES �. Observe a tabela a seguir, que mostra uma sequência de dados sobre a solidificação da parafina. Tempo (min)

�

�,�

�,�

�,�

�,�

�,�

�,�

�,�

�,�

�,�

�,�

Temperatura (°C)

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

Utilize um papel milimetrado e construa um gráfico que represente esse fenômeno. fenômeno. �. Considere o esquema de tratamento e distribuição de água e transforme-o em um fluxograma simples. R B / D I / o i d u t S j M A : s e õ ç a r t s u l I

1 Represa

9

Bombeamento

2

Distribuição

Sulfato de alumínio Cal Cloro

Reservatório dos bairros

Carvão Areia Cascalho

8 6

3 Floculação

4 Decantação

5

Cal Cloro Flúor

Reservatório Água ﬁnal (ETA)

7

Filtração

�. Observe o gráfico a seguir, que mostra o perfil de consumo energético mensal de determinada

residência, de acordo com as horas do dia.































































CAPÍTULO

A rapidez das 4 reações químicas O QUE VOCÊ VAI ESTUDAR Rapidez das reações. Como as reações ocorrem.

s e g a m I y t t e G / k c o t S i / s a l o c i n

B

A

s e g a m I y t t e G / k c o t S i / o k n e n a m a t a y n e g v e































































Rapidez das reações Cinética química é a área de estudo da Química que investiga a rapidez das reações químicas e os mecanismos por meio dos quais elas se processam. É comum também a utilização da expressão “velocidade das reações químicas”, em vez de “rapidez”. A rapidez da reação reação química é expressa pela variação de alguma grandeza grandeza relacionada com a quantidade de reagente ou produto (concentração, quantidade de matéria, pressão, massa, volume) por unidade de tempo. uvariação da quantidade de uma substânciau Rapidez de reação 5 ____________________________________ intervalo de tempo

Isso significa que podemos calcular a rapidez de uma reação tanto pelo decréscimo das massas ou das concentrações dos reagentes, quanto pelo aumento das massas ou das concentrações dos produtos. A escolha do método usado para calcular a rapidez de uma reação depende especificamente especificamente da reação a ser estudada, mas em todas as reações o princípio consiste em medir a variação ou da quantidade de uma das substâncias consumidas ou das formadas em um intervalo de tempo. Algumas unidades utilizadas na determinação da rapidez das reações

Grandeza

Unidade de rapidez

concentração (mol/L)

mol ? L � ? s � mol ? L � ? min � mol ? L � ? h � 2

2

2

2

2

2

mol ? s � mol ? min � mol ? h � 2

quantidade de matéria

2

2

atm ? s � atm ? min � 2

pressão

2

































































Medida da rapidez média de uma reação Os dados experimentais representados na tabela abaixo foram coletados de um experimento envolvendo a decomposição do pentóxido de dinitrogênio a 55 °C. Tempo (s)

N�O�

Concentração ( 3 �� mol/L) NO�

� ��

��

� ��

2

O�

� ��

Fonte de pesquisa: MCMURRY, J. E.; F AY, R. C.; MCC ARTY, L. Chemistry. 4. ed. New Jersey: Pearson Education, 2004.

Esses valores mostram que a concentração de N2O5 diminui com o tempo e que as concentrações de NO2 e de O2 aumentam com o tempo. Com os dados do experimento, pode-se construir o gráfico ao lado.

Concentração 3 tempo ) L / l o m 4 2

0 1

300 250 200

R B / D I / o i d u t S j M A































































Atividades


EXERCÍCIO RESOL RESOLVIDO VIDO �.

Considere a seguinte reação entre o gás cloro e a água no estado gasoso. Cº �(g) 1 H�O(g)

__ O (g) � HCº (g) (g) 1 �__ � �

a) Escreva a relação entre a rapidez de consumo de HCº com com a rapidez de consumo ou de formação das outras substâncias dessa reação. b) Considere a rapidez média de consumo de gás cloro em determinado intervalo de tempo como sendo igual a �,�� mol ? L � ? min. Calcule a rapidez média relacionada às outras substâncias. 2

Resolução

a) Para estabelecer relações da rapidez das substâncias numa reação química, basta relacionar a rapidez com os coeficientes estequiométricos: __ O Reação: Cº � 1 H�O � HCº 1 �__ � � RapidezHC 5 �3 (RapidezC �) 5 5 �3 (RapidezH �O) 5 �3 (RapidezO�) b) Como a rapidez de consumo do C º � é �,�� mol? ? L � ? min, então, temos: • Rapide RapidezzH �O 5 �,�� mol? L � ? min • RapidezHC 5 �,�� mol ? L � ? min • Rapide RapidezzO� 5 �,�� mol ? L � ? min º

º

2

2

2

º

2































































Como as reações ocorrem ocorrem? ? Uma mesma reação pode ser mais rápida ou mais lenta, dependendo das condições em que ela acontece. Veja, V eja, por exem exemplo, plo, a reaç reação ão de de magné magnésio sio com águ águaa (imag (imagem em A). O magnésio (Mg) interage muito lentamente com água fria no tubo I. No tubo II, temos magnésio em água morna. A temperatura mais alta torna a reação mais rápida. Observe as bolhas se desprendendo no tubo II. Ambos os tubos contêm fenolftaleína, que adquire coloração rósea à medida que a reação ocorre e se forma hidróxido de magnésio. Por que se verifica a diferença de comportamento observada na fotografia? Que fatores alteram a rapidez das reações? Teoria das colisões colisõ es Trata-se de um modelo que explica satisfatoriamente os fatores que influem na rapidez das reações. De acordo com a teoria das colisões, átomos, moléculas ou íons das substâncias reagentes devem colidir para que a reação química ocorra. Quanto mais colisões por unidade de tempo (maior frequência de choques), maior será a rapidez da reação.

A
































































Complexo ativado e energia de ativação Conforme já visto, para que uma reação química ocorra é necessário haver ruptura de ligações nos reagentes e formação de novas ligações. Colisões com baixa energia não conseguem promover a quebra das ligações entre os átomos. Assim, para ocorr ocorrer er a reaçã reação, o, é necess necessário ário que as espéci espécies es reag reagentes entes prese presenntes no sistema possuam energia suficiente para que, quando houver colisão, possa ser formada uma espécie intermediária entre reagentes e produtos – o complexo ativado. Há, portanto, uma barreira energética a ser ultrapassada para que a reação ocorra. Essa barreira é a energia de ativação. Observe, nos diagramas a seguir, exemplos de reação exotérmica ( A) e endotérmica (B). Reação exotérmica

A a i g r e n E

complexo ativado reagentes

energia de ativação (E a)

B

a i g r e n E


Reação endotérmica complexo ativado produtos































































Atividades


EXERCÍCIO EXERCÍ CIO RESOLVIDO �.

É dada a reação química: CO 1 NO�

A

B

O

CO� 1 NO

Representação sem proporção de tamanho.

O C

C

Qual das figuras ao lado, A ou B, poderia representar um choque efetivo? Justifique.

O N


O N

O O

Resolução

Representação em cores-fantasia.

A figura que poderia representar um choque efetivo é aquela em que o choque entre os reagentes se dá com energia suficiente numa orientação favorável, conduzindo à formação de produtos. Portanto, somente a figura B. �.

Considere a reação química genérica:

�.

Observe a figura abaixo e resolva as questões.

































































Atividade experimental Rapidez de uma reação química Objetivo Verificar a rapidez de uma reação química e a influência da concentração de reagente.

Material

Equipamentos de segurança Óculos de segurança e avental de algodão com mangas compridas.































































Questões globais ��.


Analise o gráfico abaixo, referente à transformação dos gases hidrogênio e iodo em iodeto de hidrogênio gasoso. ) 1

2 l o m ? l

H

H

I

I

complexo ativado

��.

Um estudante resolveu fazer um experimento para entender alguns conceitos de cinética química. Inicialmente, ele colocou dois pedaços de metal, A eB, em água fria. Observou que somente A reagia. Aqueceu a mistura e observou que A reagia vigorosamente e que B reagia lentamente. Então ele fez as seguintes afirmações:































































Ciência, tecnologia e sociedade A decomposição das sacolas de mercado [...] A Universidade Federal de Viçosa (UFV), em Minas Gerais, divulgou uma pesquisa que pode acelerar a degradação de plásticos biodegradáveis. O projeto, que está em fase de análise para obtenção de patente, foi realizado por pesquisadores do Departamento de Microbiologia da Universidade e surpreendeu os estudio-

A

B

C

s n o m m o C e v i t a e r C / g r o . S O L P































































Vestibular e Enem

��.

(UEPB) Observe o gráfico abaixo.

R B / D I : e l i m í s c a F . B P E U

[NH3] 10 8 6

2 NH3

N2 1 3 H2

desenvolveram tecnologia para aproveitar o gás metano gerado pelos bovinos, que tem efeito estufa na atmosfera do planeta. Pesquisando o gás metano, um grupo de estudantes da Uece realizou, em laboratório, uma combustão e coletou os dados da tabela abaixo:































































ATENÇÃO: todas as questões foram reproduzidas das provas originais de que fazem parte. Responda a todas as questões no caderno.

� N�O�(g) R B / D I : e l i m í s c a F .

) 1

2

L . l o m 3

2

5 4

� NO�(g) 1 O�(g)

��.

(UEPG-PR) Após � minutos do início da reação

de síntese da amônia, verificou-se um consumo de �,�� mol de H �. N� 1 � H�

� NH�

Com base nessas informações assinale o que for

































































CAPÍTULO













































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































Sp Quim2 La Pnld18 Full Baixa[1]

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