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Revisão dos Conteúdosde Química

Profª Rejane C. Barcellos

2º ANO – Ensino Médio

Assuntos trabalhados em Química:

• 1° Trimestre: Coeficiente de solubilidade, Concentração das Soluções (C, M, T), diluição das soluções e Estudo do carbono

• 2° Trimestre: Funções orgânicas e Mistura das soluções (solutos iguais e diferentes)

• 3° Trimestre: Termoquímica e Eletroquímica

Coeficiente de solubilidadeCoeficiente de solubilidade é representado pela sigla Cs, e consiste naquantidade necessária do soluto para formar com o solvente uma soluçãosaturada em determinadas condições de temperatura e pressão.

As informações do Cs das substâncias podem ser adquiridos através degráficos ou tabelas.

Classificação das soluções de acordo com o Cs:

a) Insaturada: solução que foi preparada com adição de uma quantidadede soluto inferior ao especificado no coeficiente de solubilidade.

Por exemplo, de acordo com o coeficiente de solubilidade do NaClindicado anteriormente, se adicionarmos 20 gramas de NaCl em 100gramas de água a 20 oC, estaremos preparando uma solução insaturadaporque o máximo que 100 gramas de água dissolvem são 36 gramas deNaCl.

b) Saturada: Solução que foi preparada com a adição de exatamente omáximo de soluto que o solvente consegue dissolver.

Por exemplo, se adicionarmos 36 gramas de NaCl em 100 gramas de água a20 oC, estaremos preparando uma solução saturada pelo fato de ser omáximo que o solvente consegue dissolver nessa temperatura.

c) Saturada com corpo de fundo: Solução que foi preparada com a adição deuma quantidade de soluto superior ao máximo que o solvente conseguedissolver.

Por exemplo, se adicionarmos 40 gramas de NaCl em 100 gramas de água a20 oC, estaremos preparando uma solução saturada com corpo de fundo pelofato de que, a essa temperatura, 100 gramas de água só conseguem dissolver36 gramas de NaCl. Com isso, 4 gramas de NaCl depositam-se no fundo dorecipiente.

d) Solução supersaturada: este é um sistema instável, pois aquantidade de soluto é maior que a máxima permitida. Para conseguira solubilização do soluto na água fora do seu Cs é necessário aquecer asolução e depois deixa-la resfriar.

De acordo com o gráfico abaixo, o Cs do KCl à 50°C é 40g/100g H2O e à80°C é 45g/100g H2O. Se for colocado 45g do KCl em 100g de H2O natemperatura de 50°C, formará uma solução saturada com corpo defundo, mas se aquece-la até 80°C e depois deixar resfriar, daí ela éclassificada como supersaturada.

Exemplos de cálculos com Cs:1º) O coeficiente de solubilidade do KCl em água é de 34 gramas de KCl /100 gramas de H2O a 20 oC. Qual será a quantidade de soluto que poderáser dissolvida em 400 gramas de H2O a 20 oC?

Montando a regra de três com base no coeficiente de solubilidade:

100 gramas de H2O ------------ 34 gramas de KNO3400 gramas de H2O ------------ x gramas de KNO3

Multiplicando cruzado:

100.x = 350.202100.x = 13600

x = 136 gramas de KCl podem ser dissolvidos.

2º) Qual será a quantidade de água, a 50 oC, necessária para dissolver 10gramas de Li2CO3, sabendo que o coeficiente de solubilidade desse sal emágua nessa temperatura é de 0,108 gramas de Li2CO3/ 100 gramas deágua?

Montando a regra de três com base no coeficiente de solubilidade:

100 gramas de H2O ------------ 0,108 gramas de Li2CO3x gramas de H2O ------------ 10 gramas de Li2CO3

Multiplicando cruzado:

0,108.x = 100.100,108.x = 1000

x = 9259,26 gramas de H2O para dissolver os 10 gramas de Li2CO3

Concentração das Soluções

A concentração de uma solução deve ser expressa em unidades quantitativas.São usadas as chamadas unidades de concentração que são medidasquantitativas da afinidade de soluto que se dissolve.

Concentração Comum (C)Também chamada concentração em g/L (grama por litro), relaciona a massa do soluto em gramas com o volume da solução em litros.

C = concentração comum (g/L)m1 = massa do soluto (g)V = volume da solução (L)

Concentração molar ou molaridade (M)

Cientificamente, é mais usual esta concentração, que relaciona aquantidade de soluto (mol) com o volume da solução, geralmente em litros.Sua unidade é mol/L.

M=n1⋅V ou M=m1/M.V

sendo, n1=m1/Mm1 = massa de soluto em solução (g)M = massa equivalente a 1 mol do mesmo.

Título (T)

Pode relacionar a massa de soluto com a massa da solução ou o volume dosoluto com o volume da solução.

T = m1/m ou T = V1/V

m1 = massa de soluto em solução (g)V1 = volume do solutom e V = massa e volume da solução respectivamente.

O valor do título nunca será maior do que 1, não possui unidade e aomultiplicarmos o resultado obtido por 100 teremos a porcentagem desoluto presente em solução.

Existe a relação entre as concentrações:

C = M. MSendo:

M – molaridade

M – massa molar

C = d.T.1000Sendo:

d – densidade

T – título

Exemplo: Determine a concentração em mol/L e em g/L de 30g de ácido acético presente em cada5L de vinagre (H3CCOOH). (Massa molar do H3CCOOH = 60 g/mol).”

Dados:

m1 = 30gV = 5 LMM1 = 60 g/molC = ? g/LM = ? mol/L

Podemos encontrar o valor da concentração comum pela sua fórmula básica:

C = m1V

C = 30g5L

C = 6 g/L

Agora podemos usar a relação abaixo para encontrar o valor da concentração em mol/L:

C = MM1 . MM = __C__

MM1

M = __6 g/L __60 g/mol

M = 0,1 mol/L

Diluição das SoluçõesOcorre uma diluição quando adicionamos mais solvente a uma solução jáexistente, de modo que a concentração da solução diminua.

Não esqueça que o volume

final será a soma do

volume inicial e o volume do

solvente usado

Fórmulas:

Ci.Vi = Cf.Vf ou Mi.Vi = Mf.Vf

Sendo:i = dados da solução inicialf = dados da solução final

Exemplo: Se 500 mL de água foram adicionados a uma solução aquosa de ácido sulfúrico (H2SO4) de volume inicial igual a 200 mL e concentração de 20 g/L. Qual a concentração da solução após essa diluição?

Resolução:

Ci.Vi = Cf.Vf

20.0,20 = Cf. (0,20+0,50)

Cf = 5,7 g/L

Estudo do Carbono – Química Orgânica

O carbono faz ligações covalentes, podendo ser:

• 4 ligações simples

• 2 duplas

• 2 simples e 1 dupla

• 1 simples e 1 tripla

Os elementos mais comuns que estabelecem ligações com o Carbonosão: H, O, N, F, Cl, Br, I

Os carbonos podem ligar-se entre si ou combinar-se com outroselementos, formando as cadeias carbônicas.

Classificação dos CarbonosPrimários: Carbonos ligados diretamente a somente umcarbono. Identifique na figura os carbonos circuladosem vermelho, repare que eles se encontram nasextremidades da cadeia.

Secundários: Carbonos ligados diretamente a doisoutros carbonos. Os quadrados verdes destacam oscarbonos que recebem esta classificação.

Terciários: Carbonos ligados diretamente a trêscarbonos. O pentágono violeta identifica o carbono quese encontra entre outros três carbonos.

Quaternários: Carbonos ligados a quatro carbonos. Ostriângulos amarelos destacam a presença do carbonoquaternário.

Os carbonos também podem ser classificados conforme sua hibridização:• sp3 – quando o carbono faz apenas ligações simples

• sp2 – quando o carbono faz 1 dupla e 2 simples

• sp – quando o carbono faz 2 duplas ou 1tripla e 1 simples

Exemplo:

Nesta cadeia os carbonos 3,9,10,11,12 e 13 são sp3

Os carbonos 1,2,6 e 8 são sp2

Os carbonos 4,5 e 7 são sp

Classificação das cadeias carbônicas

Exemplos:

Funções Orgânicas

Mistura de soluções• Mesmo soluto:

A mistura de soluções de mesmo soluto é caracterizada pelo aumento daquantidade de solvente e soma da quantidade de soluto das soluçõesmisturadas após o procedimento.

Para calcular a concentração comum da solução final a partir das concentrações e volumes fornecidos por um exercício, utilizamos a seguinte fórmula:

C1.V1 + C2.V2 = CF.VF

C1= Concentração da solução 1C2= Concentração da solução 2CF= Concentração da solução finalV1= Volume da solução 1V2= Volume da solução 2VF= Volume da solução final (soma dos volumes 1 e 2)

Já para calcular a molaridade da solução final a partir das concentrações evolumes fornecidos por um exercício, utilizamos a seguinte fórmula:

M1.V1 + M2.V2 = MF.VF

M1= Molaridade da solução 1;M2= Molaridade da solução 2;MF = Molaridade da solução final.

Exemplos:

Qual é a molaridade de uma solução de NaOH formada pela mistura de 60 mL de solução 5 mol/L com 300 mL de solução 2 mol/L de mesma base?

M1.V1 + M2.V2 = MF.VF

5.60 + 2.300 = MF.360300 + 600 = MF.360900 = MF.360900 = MF360

MF = 2,5 mol/L

Qual será o volume de uma solução de hidróxido de sódio 60 g/L que deveser misturado a 300 mL de uma solução 80g/L de mesma base a fim detorná-la uma solução 72 g/L?

C1.V1 + C2.V2 = CF.VF

60.V1 + 80.300 = 72.(V1 +300)60V1 + 24000 = 72V1 + 2160024000 – 21600 = 72V1 + 60V12400 = 12V12400 = V1

12

V1 = 200 mL

Mistura de soluções• Solutos diferentes

O solvente de ambas as soluções é o mesmo: a água. Porém, os solutos sãodiferentes: sal e açúcar, de modo que se originou uma nova solução.Entretanto, esses solutos não reagem entre si, eles estão simplesmentediluídos num volume maior de solução.

Neste caso utilizamos as fórmulas de diluição

Ci.Vi = Cf.Vf ou Mi.Vi = Mf.Vf

E calcula-se a concentração final de cada soluto presente

Exemplo:

Foram misturados 1 L de solução aquosa de cloreto de sódio (NaCl) a 0,1mol/L com 1 L de uma solução aquosa de sacarose (C12H22O11) a 0,2mol/L. Calcular a concentração dos solutos presentes.

* NaCl: * C12H22O11:

Minicial . Vinicial = Mfinal . Vfinal Minicial . Vinicial = Mfinal . Vfinal

0,1 mol/L . 1 L = Mfinal . 2 L 0,2 mol/L . 1 L = Mfinal . 2 L

Mfinal = 0,1 mol Mfinal = 0,2 mol2L 2L

Mfinal = 0,05 mol/L Mfinal = 0,1 mol/L

TermoquímicaTermoquímica é a parte da química que estuda as quantidades de calorliberados ou absorvidos, durante uma reação química.

* Reação Endotérmica

É aquela que absorve calor do meio externo. É necessário fornecer calor.Ex: fotossíntese (6CO2 + 6H2O + calor C6H12O6 + 6O2).

* Reação Exotérmica

É aquela que libera calor para o ambiente.Ex: Queima do gás de cozinha (C3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O + calor).

Entalpia (ΔH)

É o conteúdo global de calor de um sistema.Unidade: Kcal ou KJ (1Kcal ~ 4,18KJ)

A variação da energia de um sistema (ΔH) pode sercalculado pela diferença entre as energias dosprodutos e reagentes.

ΔH = Hprod – Hreag

*Reação endotérmica: Hprod > Hreag , ΔH > 0

*Reação exotérmica: Hprod < Hreag , ΔH < 0

Cálculo da entalpia das reações• Entalpia de formação

aA + bB cC + dD

Sendo:

A e B – reagentes e C e D – produtos

ΔH = ΣHp – ΣHr

A soma das entalpias (H) de todos os produtos subtraído da soma dasentalpias (H) de todos dos reagentes.

Importante: qualquer substância simples vale ZERO

Exemplo:

A sacarose é um alimento importante para o ser humano. O metabolismo dosaçúcares envolve reações que são as fontes de energia para que a célula possarealizar os trabalhos mecânico, elétrico e químico. O metabolismo de açúcaresdurante a respiração é representado pela reação de combustão:

C12H22O11(s) + 12O2(g) → 12CO2(g) + 11H2O(l)

Dados: HC12H22O11 = −2222 kJ/mol; CO2 = −394 kJ/mol; H2O = −286 kJ/mol

Qual é a variação da entalpia para essa reação?

ΔH = Hp – Hr

ΔH = - 3146 - (-2222)

ΔH = - 7874 + 2222) KJ/mol

ΔH = - 7874 + 2222 KJ/mol

ΔH = - 5652 KJ/mol

CO2 = −394

CO2 = −394 x 12 = - 4728

H2O = −286 x 11 = - 3146

Total dos produtos: - 7874

* O oxigênio vale ZERO pois é substância simples

• Energia de Ligação

Através da soma de todas as energias das ligaçõesdos reagentes subtraindo da soma de todas asenergias das ligações dos produtos.

ΔH = Σ ligações reagentes - Σ ligações produtos

Importante: os valores das ligações químicas são tabelas (tabela ao lado)

• Exemplo:

Através de experiências em laboratório determinou-se que a entalpia deligação do hidrogênio (H-H) é de 104 kcal/mol, do cloro (Cl-Cl) é 58kcal/mol e do ácido clorídrico (H-Cl) é de 103 kcal/mol. Calcular o ΔH dareação: H2 + Cl2 2 HCl

ΔH = (H2 + Cl2) - 2 HCl

ΔH = (104 + 58) - 2 x(103)ΔH = 162 – 206

ΔH = - 44 kcal/mol

• Lei de Hess

Para calcular o ΔH de uma equação faz-se o ajuste de outras equações atéchegar a equação desconhecida.

O valor do ΔH final é apenas a soma algébrica dos ΔH das equaçõesajustadas

• Exemplo:

Calcular o ΔH da reação: 2 C(grafita) + 2 H2(g) → C2H4(g) , tendo as seguintes equações de reações:

C2H4(g) + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 2 H2O(g) ΔH = - 1409,5 kJ

C(grafita) + O2(g) → CO2(g) ΔH = - 393,3 kJ

H2(g)+ ½ O2(g) → H2O(g) ΔH = - 285,5 kJ

De acordo com a equação da reação desconhecida, será necessário ajustaras quantidades de C e H2; além disso, o produto, C2H4, está no “lado”errado, terá que ser ajustado também.

H2(g)+ ½ O2(g) → H2O(g) ΔH = - 285,5 kJ . (2)

2 H2(g)+ 1 O2(g) → 2 H2O(g) ΔH = - 571 kJ agora o H2 está ajustado

C(grafita) + O2(g) → CO2(g) ΔH = - 393,3 kJ. (2)

2 C(grafita) + 2 O2(g) → 2 CO2(g) ΔH = - 786,6 kJ agora o C está ajustado

Para ajustar o C2H4, é necessário inverter a primeira equação

EletroquímicaO balanceamento de uma equação de oxirredução se baseia na igualdadedo número de elétrons cedidos com o número de elétrons recebidos. Ummétodo simples de se realizar esse balanceamento é dado pelos passos aseguir:

Exemplo: Balancear a reação: KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O

*1º passo: Determinar os números de oxidação:

Esse passo é importante porque normalmente não conseguimos visualizar rapidamente quaissão as espécies que sofrem oxidação e redução.

+1 +7 -2 +1 -1 +1 -1 +2 -1 0 +1 -2KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O

2º passo: Determinação da variação da oxidação e da redução:

3º passo: Inversão dos valores de ∆:

Nesse passo, os valores de ∆ são trocados entre as espécies citadas, tornando-se os coeficientes delas:

MnCl2 = ∆Nox = 5 → 5 será o coeficiente de Cl2Cl2 = ∆Nox = 2→ 2 será o coeficiente de MnCl24º passo: balanceamento por tentativas

2 KMnO4 + 16 HCl → 2 KCl + 2 MnCl2 + 5 Cl2 + 8 H2O

As pilhas são sempre formadas por dois eletrodos e um eletrólito. Oeletrodo positivo é chamado de cátodo e é onde ocorre a reaçãode redução. Já o eletrodo negativo é o ânodo e é onde ocorre a reaçãode oxidação. O eletrólito é também chamado de ponte salina e é a soluçãocondutora de íons.