Aulão de Química (Parte 1)

Aulão de Química

(Parte 1)

Prof. Thales Rocha de Macedo

O que é Química?

- Junto com a física, é a ciência que estuda a matéria - A química se firmou como ciência em século XIX

- Muito presente na sociedade: medicamentos, combustíveis, alimentos, materiais, ambiental, etc

- Várias áreas de atuação: Pesquisa, Qualidade, Indústria, Educação, etc

ORGÂNICA ANALÍTICA INORGÂNICA

BIOQUÍMICA

Temas da primeira parte do aulão

ESTRUTURA

ATÔMICA

Estrutura atômica

- Os átomos são formados por prótons, nêutrons e elétrons

- Prótons possuem massa 1 u.m.a e carga positiva - Nêutrons possuem massa 1 u.m.a e nenhuma carga - Elétrons não possuem massa e carga negativa

- Importante diferenciar:

- Matéria - tudo que possui massa e ocupa volume no espaço - Átomo - menor unidade da matéria

- Elemento químico - conjunto de átomos iguais

- Molécula - conjunto de átomos diferentes ou iguais interligados - Composto ou substância - conjunto de moléculas

Tabela Periódica

- Organizada de acordo com os números atômicos (número de prótons) de cada elemento químico

- Nomenclatura de um átomo:

O

32

16

O

32

2-16

O

32

16

2

Tabela Periódica

- A Tabela periódica está dividida entre metais, não-metais, hidrogênio e gases nobres

- Diferentes ligações químicas são formadas dependendo das espécies ligantes

- Iônica: metal ou hidrogênio + não metal - Covalente: não metal + não metal

- Metálica: metal + metal

- Os elementos realizam ligações para adquirir estabilidade (regra do octeto)

Massa molar

- Não é possível medir a u.m.a. Como realizar cálculos? - A massa molar é definida com a massa de 1 mol de uma

substância

- 1 mol = 6.10²³ entidades

Oxigênio = 16 prótons e 16 nêutrons = 32 u.m.a 6.10²³ moléculas de oxigênio = 32g/mol

Mol

1 mol de lítio atômico (Li) = 6.10²³ átomos 1 mol de metano (CH4) = 6.10²³ moléculas

1 mol de grãos de arroz = 6.10²³ grãos 1 mol de jarras de suco = 6.10²³ jarras

- Não é correto dizer que há o mesmo número de moléculas em 1 g de NaOH e 1 g de HCl, mas é possível afirmar com certeza que 1 mol de NaOH tem a mesma quantidade de moléculas que 1 mol de HCl

QUÍMICA

Funções Inorgânicas

- Ácidos = compostos que liberam em solução aquosa íons H+

-- Bases = compostos que liberam em solução aquosa íons - OH

-- Sais = compostos que liberam em solução aquosa íons

diferentes do H+ e OH-, são o resultado de uma reação ácido-base

2-Propriedades dos Ácidos

- Dentre os hidrácidos, HCl, HBr e HI são fortes, HF é

semiforte e demais são fracos. Dentre os oxiácidos, deve

fazer: x = número de Oxigenios - número de Hidrogenios. Se:

- x > 2 = ácido forte

- x = 1 = ácido semiforte - x = 0 = acido fraco

Propriedade das bases

- As bases formadas por metais alcalinos e metais alcalinos terrosos são fortes, demais bases são fracas

Propriedades dos sais

- Sais ácidos: formados a partir da reação entre um ácido forte e uma base fraca

- Sais básicos: formados a partir da reação entre um ácido fraco e uma base forte

- Sais neutros: formados a partir da reação entre um ácido forte e uma base forte

Propriedades dos óxidos

- Óxidos ácidos: óxido cujo outro elemento é um não-metal (como N, C, S, Cl)

- Óxidos básicos: óxido cujo outro elemento é um metal (como Na, Ca, K, Fe)

- Óxidos neutros: óxidos que não são reativos (como o CO e o NO)

ENEM 2014

Visando minimizar impactos ambientais, a legislação brasileira determina que

resíduos químicos lançados diretamente no corpo receptor tenham pH entre 5,0 e 9,0. Um resíduo líquido aquoso gerado em um processo industrial tem

concentração de íons hidroxila igual a 1,0 u 1010 mol/L. Para atender a legislação, um químico separou as seguintes substâncias, disponibilizadas no almoxarifado da empresa: CH3COOH, Na2SO4 , CH3OH, K2CO3 e NH4Cl. Para que o resíduo

possa ser lançado diretamente no corpo receptor, qual substância poderia ser empregada no ajuste do pH?

A) CH3COOH D) K2CO3 B) Na2SO4 E) NH4Cl C) CH3OH

QUÍMICA

Funções Orgânicas

Nomenclatura

- É importante saber o nome de compostos baseado no número de carbonos - 1 carbono - MET - 2 carbonos - ET - 3 carbonos - PROP - 4 carbonos - BUT - 5 carbonos - PENT

- Terminação de cada função orgânica

Regras para realizar um exercício de

estequiometria

1) Escrever a reação química 2) Balancear a reação química

3) Colocar os valores das massas molares de cada composto ou o seu número de mols (de acordo com o enunciado)

4) Utilizar os valores do exercício para realizar a regra de 3 5) Verificar se o exercício explicita algum dado adicional

REAÇÕES

QUÍMICAS

Reações químicas importantes

- Neutralização: Reações envolvendo ácidos e bases. O produto gerado é um sal neutro e água.

- Combustão: reação exotérmica entre um combustível (geralmente um hidrocarboneto ou álcool) e o gás

oxigênio. Os produtos de uma reação de combustão completa são o gás carbônico (CO2) e a água (H2O)

Reações químicas importantes

- Hidrogenação: adição de H2 a uma molécula, muito usado

em reações envolvendo óleos

Soluções

- Misturas homogêneas

- Formadas por um solvente e um soluto

Substância que dissolve

Substância que será dissolvida (geralmente em menor quantidade)

Exemplos:

- Água + Sal - Água + Açúcar - Gasolina + Álcool - Ar atmosférico

Concentração

- Forma de determinar numéricamente a quantidade de soluto e de solvente

- Aplicação em tabelas nutricionais, teor de álcool na gasolina ou exames clínicos

- Definição:

concentração = quantidade de soluto quantidade de solvente

Tipos de concentração

- Concentração comum (g/L) - Concentração molar (mol/L) - Percentual (%) (g/g ou v/v)

Diluição

Quando adicionamos água em uma solução, aumentamos o volume para que os compostos se movimentem, diminuindo sua concentração:

Misturas

Quando juntamos 2 ou mais soluções, estamos fazendo uma mistura. A concentração da solução final não é a soma das concentrações originais:

Solução 1

Solução 2

Titulação

Processo para determinar a concentração de uma substância ácida ou básica desconhecida.

CINÉTICA

QUÍMICA

O que é cinética química?

- A cinética química é a responsável por estudar as

velocidades de reações e os fatores que as influenciam. - Essas reações podem ocorrer em várias velocidades,

dependendo de fatores como concentração dos reagentes e temperatura.

Reação genérica

É possível verificar que, no tempo t, o reagente A teve sua sua concentração diminuida até ser totalmente consumido. Ao mesmo tempo em que a concentração de A diminui, a concentração

Gráficos

De modo geral o diagrama de velocidade de uma reação química pode ser representado:

Fatores que alteram a velocidade de uma

reação

Velocidade média

Por estarmos tratando de moléculas, pode-se afirmar que a velocidade de uma reação química está relacionada com a variação do número de moléculas, podendo-se utilizar o cálculo abaixo:

Velocidade média

Ainda é possível calcular a velocidade de reação em função de cada substância envolvida:

Reação genérica: aA + bB → cC + dD

Velocidade de reação:

Obs: O sinal negativo na frente dos valores das espécies A e B indica que são consumidos na reação (reagentes), C e D não apresentam sinal por serem

Exemplo

Equacionar a reação abaixo e calcular a velocidade média de decomposição do pentóxido de dinitrogênio no intervalo de 0 a 5 minutos com o auxílio da tabela 1.

EQUILÍBRIO

QUÍMICO

O que é equilíbrio químico?

- Situação em que a reação direta e a reação inversa possuem as mesmas velocidades de reação

- No equilíbrio químico, a concentração das espécies químicas é constante

Constante de equilíbrio

- Valor numérico que estabelece uma relação entre a quantidade de produtos e reagentes (Kc)

Kc = quantidade de produtos quantidade de reagentes

Fatores que alteram o equilíbrio químico

- Pressão (para equilíbrios gasosos) - Temperatura

Introdução

- Lei da conservação de energia: “A energia não é criada, nem destruída, ela se transforma”

- Eletroquímica é o ramo da química que estuda transferência de elétrons em reações químicas chamadas de oxirredução. Também estuda conversão de energia química em energia elétrica e vice-versa.

Notação

- Composto eletricamente neutro: Ex: Ag ou Agº, H2, NaCl

- Composto com excesso de elétrons: Ex: H- O2- PO4

3-- Composto com falta de elétrons: Ex: Ag+ NH4+ H+ Fe2+ Fe3+

Número de oxidação (Nox)

- Quantidade de elétrons ganhos ou perdidos por composto - É difícil catalogar os Nox de elementos, porque podem se apresentar sob diferentes formas (dependem do elemento a qual estão ligados)

- S: de -2 até +6 - Cl: de -1 até +7

Nox fixos

- Metais alcalinos e prata: +1

Na

, K

, Rb

, Cs

, Fr

, Ag

- Metais alcalinos terrosos, zinco e cádmio: +2

Be

, Mg

, Ca

, Sr

, Ba

, Ra

, Zn

, Cd

- Boro e alumínio: +3

Nox fixos

- Hidrogênio com qualquer um do slide anterior: -1 (NaH, CaH₂, BH₃)

Nox fixos

- Flúor: -1 - Oxigênio:

- Com o flúor: +2 (OF2)

- Peróxido: -1 (H2O2)

- Superóxido: -½ (NaO2)

Reações de oxirredução

- Essas reações são identificadas pela variação do Nox de algumas espécies

- SEMPRE existe uma espécie que perde e outra que

ganha elétrons

- Um elemento que perdeu elétrons sofreu oxidação

- Um elemento que ganhou elétrons sofreu redução