AULA 2. - Petróleo, obtenção de combustíveis, destilação; - Funções orgânicas; - Reações de combustão; - Termoquímica; - Lei de Hess.

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím

AULA 2

- Petróleo, obtenção de combustíveis, destilação;

- Funções orgânicas;

- Reações de combustão;

- Termoquímica;

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím

Asfalto

Parafina

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

constituintes.

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica bedded

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s 1 4 C₅ – C₁₁ 30 – 200 Gasolina C₁₀ – C₁₆ 180 – 400 Querosene e óleo combustível C₁₇ – C₂₂ > 350 Lubrificante C₂₃ – C₃₄ Sólido Parafina C₃₅ Sólido Asfalto

Por que o P. E. aumenta com o aumento do

número de carbonos???

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

iso-octano

eteno

(etileno)

propano

metano

eteno

(acetileno)

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Fórmulas estruturais condensadas:

Fórmulas moleculares:

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

- S

aturada ou insaturada;

- H

omogênea ou heterogênea;

- A

berta ou fechada;

- N

ormal ou ramificada;

- A

lifática ou Aromática.

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

metano (CH

)

butano (C

H

)

hexano (C

H

)

ciclo-hexano (C

H

)

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BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

eteno (C

H

)

2,3-dimetil-butan-1,3-dieno(C

H

)

etino (C

H

)

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím

Eteno, C

H

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím

Etino, C

H

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím

=

=

=

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím

etanol

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím

etano-1,2-diol

(etilenoglicol)

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propano-1,2,3-triol

(glicerina)

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colesterol

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Nomenclatura usual: éter dietílico

Nomenclatura IUPAC: etóxi-etano

Pintura da primeira demonstração pública, em 1846, de cirurgia com anestesia com éter, no Hospital Geral de Massachusetts.

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Nomenclatura usual:

ácido fórmico

Nomenclatura IUPAC:

ácido metanoico

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Nomenclatura usual:

ácido acético

Nomenclatura IUPAC:

ácido etanoico

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BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

de

transferência

de

energia, na forma de

calor.

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

1 mol de CH

produz 890 kJ de calor em

298K e 1 bar

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

Definimos: a massa de

C = exatamente 12 u.

Usando unidades de massa atômica:



1 u = 1,66054 x 10

_g

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica

s

MOL  a quantidade de matéria de uma sistema que possui tantas

entidades elementares

quanto são os átomos contidos em 0,012 kg

de carbono 12.

Devem ser especificadas: átomos, moléculas,

elétrons, outras partículas ou agrupamentos especiais de tais partículas.

QUAL É O NÚMERO DESTAS PARTÍCULAS?

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BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

Massa Molar (M):

São numericamente iguais, mas a unidade da massa

molar é g/mol.

MA do

_{C = 12 u}

1 mol de

_{C = 12g}

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um mol de um sólido (NaCl)

58,5 gramas

um mol de um líquido (H

O)

18 gramas

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BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

C

H

O

CO

H

O

Au

NaOH

H

Ar

HCl

CuSO

.2H

O

átomos / moléculas?

44 g.mol

32 g.mol

44 g.mol

18 g.mol

197 g.mol

40 g.mol

2 g.mol

40 g.mol

36,5 g.mol

195,5 g.mol

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A matéria não se perde em

nenhuma reação química.

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica

s

- os átomos que compõe os reagentes e produtos (e o

estado físico em que se encontram);

- a proporção estequiométrica em que se combinam e,

consequentemente, a relação entre as massas molares

envolvidas.

ZnS

+ 2 HCl



ZnCl

+ H

S

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s Massas Molares ZnS = 97,5 g mol-1 HCl = 36,5 g mol-1 ZnCl₂ = 136,5 g mol-1 H₂S = 34 g mol-1

ZnS

+ 2 HCl



ZnCl

+ H

S

Esta é a PROPORÇÃO em MASSA desta reação. Assim, o dobro

da massa de ZnS (195,0 g) reagiria com o dobro da massa de HCl

(146,0 g), formando o dobro de massa de cada produto.

O mesmo raciocínio vale para a proporção em quantidade de

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

Passo 2: Balancear os átomos de C:

Passo 3: Balancear os átomos de H

Passo 4: Balancear os átomos de O

Passo 5: verificar o resultado

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

2 C

H

+ 13 O



8 CO

+ 10 H

O

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s



EP + EK = Energia Interna (E ou U)



E Int. de um sistema químico depende do:



Número de partículas



Tipo de particula



Temperatura



Quanto maior T, maior será a Energia Interna



Portanto, usa-se alterações em T

(∆T) p/

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica

∆E = q + w

Variação de energia

Trabalho

realizado

pelo sistema

A energia é conservada!

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

SISTEMA

.

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

VIZINHANÇA

.

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

1 mol de CH

produz 890 kJ de calor em 298K e 1 bar

Entalpia

(H):

quantidade de calor

de uma substância

a pressão constante

Variação

da

Entalpia

(



H): diferença entre as

quantidades

finais

e

iniciais de H à pressão

constante

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica

2CH

+ 4O

2CO

+ 4H

O



H = - 1780 kJ

2CO

+4H

O

2CH

+4O



H = + 1780 kJ

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica

Benzeno

Carbono

Etanol

Etino (acetileno)

Glicose

Hidrogênio

Metano

Octano

Propano

Uréia

C

H

C

C

H

OH

C

H

C

H

O

H

CH

C

H

C

H

CO(NH

)

- 3.268

- 3.94

- 1.368

1.300

- 2.808

- 286

- 890

- 5.471

2.220

- 632

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s usada p/ combustão

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica

H

> H

∆H é positivo

ENDOTÉRMICO

H

< H

∆H é negativo

EXOTÉRMICO

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

produtos.

CH

+ 2O

CO

+ H

O



H = - 802 kJ

CH

+ 2O

CO

+ H

O



H = - 890 kJ

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s



∆H

_{= 0 para elementos ou moléculas (substâncias}

simples) no estado padrão.

H

+ 1/2 O



H

O

∆H˚ = -242 kJ

2 H

+ O



2 H

O

∆H˚ = -484 kJ

H

O



H

+ 1/2 O

∆H˚ = +242 kJ

H

+ 1/2 O



H

O

∆H˚ = -286 kJ



A entalpia padrão de formação molar (∆H

_{) é a}

variação de H para a formação de 1 mol de um

composto diretamente a partir de substâncias

simples no estado padrão.

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

∆H

_(CH

3

OH): -201.5 kJ/mol; ∆H

(O

): 0 kJ/mol

∆H

_(CO

2

): -393.5 kJ/mol; ∆H

(H

O): -241.8 kJ/mol

CH

OH

+ 3/2 O



CO

+ 2 H

O

∆H

comb

= Σ ∆H

(produto) - Σ ∆H

(reagente)

∆H

= ∆H

(CO

) + 2 ∆H

(H

O)

- {3/2 ∆H

_(O

) + ∆H

(CH

OH)}

= (-393.5 kJ) + 2 (-241.8 kJ)

- {0 + (-201.5 kJ)}

∆H

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

Molar

de A

Massa

de A

Mols

de A

Calor

da Reação

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím

ica

de etapas, o



H para a

reação será igual à

soma das variações de

entalpia para as etapas

individuais

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

CH

+ 2 O



CO

+ 2H

O



H

_{= -802 kJ}

2H

O



2H

O



H

_{= -88 kJ}

CH

+ 2O

+ 2H

O



CO

+ 2H

O

+

2H

O



H

_{= - 890 kJ}

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

diretamente.

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

Serve para calcular a entalpia

reticular

envolvida

na

formação de um composto

iônico, a partir da reação de

um metal com um ametal.

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

(1) C

+ O



CO



H = -393,5 kJ

(2) CO

+ ½ O



CO



H = -283,0kJ

Utilizando-se esses dados, calcule a entalpia de

combustão de C para CO:

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s



1 caloria nutricional, 1 Cal = 1000 cal = 1 kcal =

4,184 joules.



A energia em nossos corpos vem de carboidratos e

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s

C

H

O

+ 6O



6CO

+ 6H

O



H = -2803 kJ



E as gorduras:

2C

H

O

+ 163O



114CO

+ 110H

O



H = -75520 kJ



Gorduras: contêm mais energia; não são solúveis em

água; portanto são boas para armazenagem de

energia

BC 030 7 – T ransf ormações Q u ím ica s Thomson Pioneira, 2005.

3) BRADY, J., HOLUM, J.R., RUSSELL, J. W., Química - a Matéria e Suas Transformações, V. 2, 3 ed., Rio de Janeiro: LTC, 2003.

4) BROWN, T.L., Le MAY Jr., H.E.; BURSTEN, B.E., Química - a Ciência Central, 9 ed., São Paulo: Pearson, 2005.

5) BROWN, L. S., HOLME T.A., Química Geral Aplicada à Engenharia, São Paulo: Cengage, 2009. 6) HOLUM, J.R., RUSSELL, J. W., BRADY, J., Química - a Matéria e Suas Transformações, V. 1, 3 ed., Rio de Janeiro: LTC, 2002.

7) MAHAN, B.M., MYERS, R.J., Química – um Curso Universitário, 4 ed., São Paulo: Ed. Blücher, 1996.

8) MASTERTON, W.L., Princípios de Química, 6 ed., Rio de Janeiro: LTC, 1990.

Conceitos que devem ser estudados: Petróleo; Obtenção

de combustíveis (destilação); Hidrocarbonetos: alcanos,

alcenos,

alcinos,

aromáticos;

Funções

orgânicas

oxigenadas: álcool, éter, ácido carboxílico e éster;

Reações de combustão; Termoquímica, Lei de Hess,

cálculo de entalpia.