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CURSO DE GRADUAO TECNOLGICA EM PETRLEO E GS

Curso: PETRLEO E GS Cdigo: UPO0683 Disciplina: QUMICA GERAL Turma: 1 Perodo Professor: DJALMA SILVA

EMENTA Conceitos gerais sobre Qumica. Sistema Internacional de unidades. Matria e energia Elemento qumico, substncias qumicas simples e Compostas.

Transformaes fsicas e qumicas. Ligaes Qumicas e foras intermoleculares.

Classificao Peridica dos Elementos. Propriedades peridicas e aperidicas. Clculo Estequiomtrico. Nmero de massa. Massa molecular. Nmero de mol

BIBLIOGRAFIA

Farias, R.F. Introduo Qumica do Petrleo. Editora Cincia Moderna, Rio de Janeiro, 2008. Kleber C. Mundim e Paulo A. Z. Suarez, Curso de Qumica Geral. Editora UNB, Braslia, 2004. Masterton,W.L., Slowinski, E.J., Stnitski, C.L. e Peixoto, J.S. Princpios de Qumica, 6 edio, Ed. Livros Tcnicos e Cientficos S.A., So Paulo, 1995. Russell, J. B. Qumica Geral 2 Edio. Makron Books Brasil, So Paulo, 1994.

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CONCEITOS GERAIS SOBRE QUMICA

I QUMICA CINCIA NATURAL: Cincias Naturais so aquelas cincias que tm como finalidade estudar objetos e fenmenos (acontecimentos) da natureza quer esses fenmenos sejam observados em ambientes naturais, quer sejam produzidos ou reproduzidos em ambientes artificiais, como o caso dos laboratrios. As Cincias Naturais tm um modo organizado de trabalho que permite a criteriosa observao dos fenmenos, a interpretao das observaes e, em determinados momentos, a proposio de explicaes para os fenmenos. A Qumica uma cincia natural que visa ao estudo das substncias, da sua composio, da sua estrutura e das suas propriedades. Entre as propriedades das substncias que mais interessam aos qumicos est a tendncia de elas tomarem parte, ou no, em processos nos quais novas substncias so formados a partir de outras, processos denominados reaes qumicas. Assim como em outras Cincias, a Qumica teve uma evoluo histrica at chegar ao seu estgio moderno e s suas atuais caractersticas. Ter noes de histria da Qumica ajuda a compreender melhor como certos conceitos surgiram e por que seu surgimento foi importante.

II - ASPECTOS DA QUMICA:

A Qumica envolve uma linguagem prpria:

Diversos ramos do conhecimento humano, por vezes, utilizam cdigos para expressar as idias de maneira concisa. Como por exemplo, na expresso matemtica a seguir:

2 + 5 = 3

3 6 2

A operao acima uma simbologia matemtica que interpretamos da seguinte forma: Dois teros mais cinco sextos igual a trs meios. Como voc pode perceber, tais cdigos constituem um tipo de linguagem, cuja vantagem passar a mensagem com um reduzido nmero de palavras, exigindo, contudo, que a pessoa esteja familiarizada com eles a fim de poder interpret-los. A Qumica, assim como a Msica, a Computao e a Eletrnica, utilizam-se de representaes que podem ser entendidas por qualquer pessoa familiarizada com elas. Assim, por exemplo, em breve voc poder estar fazendo leituras do tipo:

Na equao: C2H6O + 3O2 2CO2 + 3H2O

Em palavras: Um mol de lcool etlico reage com 3 mols de oxignio produzindo 2 mols de gs carbnico e 3 mols de gua.

Esta simbologia to importante no que diz respeito comunicao cientfica ao redor do mundo, pois ela pode ser entendida tanto por um cidado chins como por um brasileiro, porque uma linguagem universal.

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A Qumica utiliza ferramentas de outras reas:

No decorrer do seu curso, voc perceber que, muitas vezes, a Qumica utiliza conceitos de outras reas, principalmente da Matemtica e da Fsica.

Na moderna pesquisa, a computao vem-se mostrando uma importantssima ferramenta, ajudando no s na execuo de clculos com tambm na sistematizao da imensa quantidade de informaes sobre compostos qumicos que surge todos os anos.

O carter experimental da Qumica:

Assim como acontece com as outras Cincias Naturais (Fsica, Biologia, etc) a Qumica baseia-se na observao de acontecimentos(fenmenos) da natureza. Mais do que isso, a pesquisa qumica envolve a execuo de experincias em laboratrio e a cuidadosa observao e interpretao de resultados.

Quando um cientista realiza algumas experincias e obtm resultados importantes, geralmente ele os publica em revistas especializadas de circulao mundial. Sua descrio deve ser precisa o suficiente para que outros cientistas

possam reproduzi-la e chegar aos mesmos resultados. Caso contrrio, suas concluses no sero aceitas pela comunidade cientfica mundial. Assim, uma preocupao importante relacionada com as experincias a sua reprodutibilidade.

O carter puro e aplicado da Qumica:

Uma pesquisa qumica pode estar preocupada apenas em entender melhor algum fato da natureza; neste caso temos uma pesquisa pura. Por outro lado, ela pode estar voltada para resolver um problema prtico, tratando-se ento, de uma pesquisa aplicada. Uma pesquisa pura muitas vezes fornece elementos aos cientistas para futuras pesquisas aplicadas. Como por exemplo, temos que a pesquisa pura permitiu a descoberta do elemento qumico silcio.

A pesquisa aplicada possibilitou que, com ele, se fizessem as modernas clulas fotovoltaicas. Tais dispositivos convertem energia luminosa em energia eltrica e j so largamente usados em calculadoras portteis.

O carter interdisciplinar da Qumica:

J vimos que a Qumica possui carter aplicado. Muitas vezes, para a resoluo de um problema prtico necessrio que ela atue em conjunto com outras cincias. Como por exemplo, temos a Engenharia e a Medicina que em associao com a Qumica tem propiciado a elaborao de novos materiais e substncias importantes para a nossa vida(anualmente vrias novas substncias so descobertas que podem atuar como medicamentos).

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III MTODO CIENTFICO:

Antes mesmo de 2500 a.C., povos da Antiguidade j haviam percebido que o movimento dos astros e das estrelas apresenta uma regularidade, ou seja, repete-se de tempos em tempos. Esses fatos ilustram bem a preocupao bsica das Cincias Naturais: observar as regularidades nos acontecimentos, conhecidas como leis da natureza, e, por meio delas, adquirir a capacidade de fazer previses.

A moderna pesquisa em Qumica segue por esse mesmo caminho. Um cientista decidido a atuar em certo ramo da Qumica precisa, antes de tudo, estudar o que j se descobriu a respeito do assunto escolhido. A partir da, deve decidir qual ser o problema a investigar e elaborar experincias de laboratrio, que lhe permitiro executar observaes experimentais. Essas observaes podem ser de dois tipos:

Qualitativas: aquelas que no envolvem dados numricos;

Quantitativas: as que provm de medidas, com a utilizao de aparelhos, e constitui-se de dados numricos.

Aps a execuo das experincias, pode-se notar quais as regularidades observadas e, a partir delas, enunciar um princpio ou uma lei, ou seja, uma frase ou uma equao matemtica que expresse a regularidade observada.

A seguir, pode-se apresentar uma teoria, ou seja, uma proposta de explicao para os fatos experimentais e as leis. Uma teoria considerada satisfatria quando, ao ser testada em novas situaes, obtm sucesso em suas previses. Quando tal sucesso no conseguido, ela deve ser modificada ou, dependendo do caso, abandonada e substituda por outra melhor. Todo esse processo no para de acontecer. A Qumica uma Cincia e, com tal, est sempre em contnuo processo de evoluo e aperfeioamento.

MAPA CONCEITUAL

EXPERIMENTOS permitem fazer OBSERVAES que revelam REGULARIDADES DA NATUREZA enunciadas como PRINCPIOS OU LEIS que se pretendem explicar com uma TEORIA que ACEITA enquanto continuar explicando as OBSERVAES ou SUBSTITUDA ou APRIMORADA quando no mais explicar as OBSERVAES

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SISTEMA MTRICO DECIMAL: 1. Definio: O SISTEMA MTRICO DECIMAL parte integrante do Sistema de Medidas. adotado no Brasil tendo como unidade fundamental de medida o metro. O Sistema de Medidas um conjunto de medidas usado em quase todo o mundo, visando padronizar as formas de medio. Deste os tempos passados os povos criavam seu mtodo prprio de unidades de medidas. Cada um, desta forma, tinha seus prprios mtodos de medio. Com o comrcio crescente e em expanso na poca, ficava cada vez mais complicado operar com tamanha diversidade de sistemas de medidas e a troca de informaes entre os povos era confusa. Assim foi necessrio que se adotasse um sistema padro de medidas em suas respectivas grandezas. Ento no ano de 1971, um grupo de representantes de diversos pases reuniu-se para discutir a forma de adotar um sistema de medidas nico que facilitasse a troca de informaes entre os povos. Foi desenvolvido o sistema mtrico decimal. 2. O metro: O termo metro oriundo da palavra grega mtron e tem como significado o que mede. Estabeleceu-se no princpio que a medida do metro seria a dcima milionsima parte da distncia entre o Plo Norte e Equador, medida pelo meridiano que passa pela cidade francesa de Paris. O metro padro foi criado no de 1799 e hoje baseado no espao percorrido pela luz no vcuo em um determinado perodo de tempo. 3. As primeiras medies: No mundo atual, temos os mais diversos meios e instrumentos que permitem ao homem moderno medir comprimentos. Porm nem sempre foi desta forma, h 3.000 anos, quando no se existia os recursos atuais, como o homem fazia para efetuar medidas de comprimentos? Esta necessidade de medir espaos to antiga quanto necessidade de contar. Quando o homem comeou a construir suas habitaes e desenvolver sua agricultura e outros meios de sobrevivncia e desenvolvimento econmico, que se fazia necessrio medir espaos, ento houve ai a necessidade de se medir espaos. Desta forma, para medir espaos o homem antigo, tinha como base seu prprio corpo, por isto que surgiram: polegadas, a braa, o passo, o palmo. Algumas destas medidas ainda so usadas at hoje, como o caso da polegada. H algum tempo, o povo egpcio usava como padro para comprimento, o cbito, que a distncia do cotovelo a ponta do dedo mdio. Como as pessoas, claro, tem tamanhos diferentes, o cbito variava de uma pessoa para outra, fazendo com que houvesse muita divergncia nos resultados finais de medidas.

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Ento, vendo este problema de variao de medidas, o povo egpcio resolveu adotar uma outra forma de medir o cbito, passaram ento ao invs de usar seu prprio corpo, a usarem uma barra de pedra como o mesmo comprimento, assim deu-se origem ento o cbito padro. Como era impossvel realizar medies em extenses grandes, o povo egpcio ento comeou a usar cordas, para medir grandes reas. Tinham ns que eram igualmente colocados em espaos iguais, e o intervalo entre estes ns, poderia medir x cbitos fixos. Desta forma de medio com cordas, originou-se o que chamamos hoje de trena. 4. Mltiplos e submltiplos do Metro: Como o metro a unidade fundamental do comprimento, existem evidentemente os seus respectivos mltiplos e submltiplos. Os nomes pr-fixos destes mltiplos e submltiplos so: quilo, hecto, deca, centi e mili. Veja o quadro:

Os mltiplos do metro so usados para realizar medio em grandes reas/distncias, enquanto os submltiplos para realizar medio em pequenas distncias. No caso de haver necessidade de fazer medies milimtricas, onde a preciso fundamental, podem-se utilizar as seguintes medies:

No caso de haver necessidade de fazer medies astronmicas, pode-se utilizar a seguinte medio:

Ano-Luz a distncia percorrida pela luz em um ano. 5. Nomes e funes de algumas medidas:

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6. Leitura das Medidas de comprimento:

Podemos efetuar a leitura corretas das medidas de comprimento com auxilio de um quadro chamado quadro de unidades. Exemplo: Leia 16,072 m

Aps ter colocado os respectivos valores dentro das unidades equivalentes, l-se a parte inteira acompanhada da unidade de medida do seu ltimo algarismo e a parte decimal com a unidade de medida o ltimo algarismo.

Exemplos de leitura: 8,05 km = L-se assim: Oito quilmetros e cinco decmetros 72,207 dam = L-se assim: Setenta e dois decmetros e duzentos e sete centmetros 0,004 m = L-se assim: quatro milmetros

7. Transformar unidades:

Este um item que muito pedido em grande parte de concursos que exige matemtica, e so justamente onde muitas pessoas que estudam este tema tm comprometido seus resultados.

Observe a tabela abaixo:

Agora observe os exemplos de transformaes:

1) Transforme 17,475 Hm em m:

Para transformar Hm (hectmetro) em m (metro) observe que so duas casas direita multiplicamos por 100, ou seja, (10 x 10).

17,475 x 100 = 1747,50 Ou seja:

17,475 hm = 1747,50m

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2) Transforme 2,462 Dam em cm:

Para transformar Dam (Decmetro) em cm (Centmetro) observe que so trs casas direita multiplicamos por 1000, ou seja, (10 x 10 x 10). 2,462 x 1000 = 2462 Ou seja 2,462 Dam = 2462 cm 3) Transforme 186,8m em dam:

Para transformar m (metro) em dam (decmetro) observe que uma casa esquerda dividimos por 10. 186,8 10 = 18,68 Ou seja 186,8m = 18,68dam 4) Transforme 864m em km:

Para transformar m (metro) em km (Kilmetro) observe que so trs casas esquerda dividimos por 1000. 864 1000 = 0,864 Ou seja 864m = 0,864km

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CONCEITOS BSICOS SOBRE MATRIA, E ENERGIA: 1 Matria, corpo e objeto:

Matria tudo que tem massa e ocupa lugar no espao, isto , tem volume.

Corpo uma poro limitada de matria

Objeto um corpo produzido para utilizao do ser humano.

Ex.: Reserva florestal Tora de madeira Cadeira de madeira matria corpo objeto 2 - O estudo da matria:

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MUDANAS DE ESTADOS FSICOS:

1. Estados Fsicos:

A matria pode ser encontrada em trs estados fsicos:

Slido

Lquido

Gasoso

Slido: possui forma e volume constantes. Neste estado, as partculas que formam a matria (que podem ser tomos, molculas ou ons), esto distribudas regularmente, ocupando posies fixas, formando um arranjo definido. Entre elas surgem foras de atrao intensas. Em conseqncia disto, a estrutura rgida, possui forma e volume constantes e alta resistncia a deformaes.

Lquido: possui volume constante e forma varivel, dependente do recipiente onde est contido. Neste estado, as foras de atrao entre as partculas que formam a matria so suficientes para manter as partculas unidas, mas no impedem que elas se movimentem para determinadas direes. Em conseqncia disso, os lquidos tm volume constante, mas a forma do recipiente que o contm.

Gasoso: possui forma e volume variveis. As foras de coeso entre as partculas que formam a matria so muito fracas, de modo que elas se deslocam de maneira desordenada e em alta velocidade. Por isso, o gs no tem forma e volume definidos. O gs tende a ocupar todo o espao disponvel do recipiente onde est contido.

Podemos perceber que o gs tende a ocupar todo espao disponvel, atravs do odor que se espalha rapidamente quando um gs odorfero colocado em uma sala.

2. Mudanas de estado fsico da matria:

A influncia de fatores externos, como presso e temperatura fazem com que a matria se apresente ora em um, ora em outro estado fsico.

Se voc resfriar a gua contida em um recipiente ela pode transformar-se em gelo, por outro lado, se a aquecer, pode se transformar em vapor.

As mudanas de um estado fsico para outro recebem denominaes especficas:

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Nos fenmenos de fuso, vaporizao e sublimao de uma substncia sempre h recebimento de calor, isto , aumento da temperatura, e ou diminuio da presso. Na solidificao, condensao e ressublimao sempre h perda de calor, isto , diminuio da temperatura, e ou aumento da presso. Vaporizao, conforme a maneira de se processar recebe denominao particular: evaporao, ebulio e calefao. As nuvens so formadas de minsculas gotas de gua, no estado de vapor. A formao das nuvens muito lenta e conseqncia da transformao da gua lquida da superfcie dos rios, lagos, oceanos em vapor de gua. Essa mudana do estado lquido para o estado de vapor que se processa lenta e espontaneamente, independente da temperatura, e s acontece na superfcie do lquido denomina-se evaporao. A evaporao aumenta: pela ao do vento, da superfcie de contato com o ambiente e pelo aumento de temperatura. Ponto de Fuso (P.F.): Se voc aquecer uma certa quantidade de um slido, depois de um certo tempo voc perceber que este comea a se transformar em lquido, e durante toda a fuso a temperatura permanecer constante. Esta temperatura na qual uma determinada espcie de matria passa do estado slido para o estado lquido, sob determinada presso, recebe o nome de Ponto de Fuso. Ponto de Ebulio (P.E.): temperatura na qual uma determinada espcie de matria passa do estado lquido para o gasoso, sob determinada presso. Analisando-se o ponto de fuso (P.F.) e o ponto de ebulio (P.E.) das substncias qumicas, pode-se saber as faixas de temperatura nas quais certas espcies de matria se encontram, no ambiente, no estado slido, lquido ou gasoso:

Material P.F. P.E. Temperatura ambiente Estado fsico no ambiente

Ferro 15350C 28850C P.F. maior P.E. maior Slido

gua O0C 100oC P.F. menor P.E. maior Lquido

Oxignio -2180C -1830C P.F. menor P.E. menor Gasoso

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ELEMENTOS, SUBSTNCIAS E MISTURAS: 1. Elementos e substncias:

Elemento: conjunto de todos os tomos de um mesmo tipo. Ex. Pt, Au, Na, He, H Para melhor definirmos o conceito de elemento qumico importante revisar alguns princpios envolvidos em estrutura atmica: i) Partculas fundamentais do tomo:

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Caractersticas que identificam uma SUBSTNCIA PURA:

-- propriedades fsico-qumicas bem definidas (densidade, temperatura de fuso e ebulio, solubilidade em gua), ou seja, independente da composio.

Ex.: gua, independente da quantidade, ter densidade de 1,0g / cm3 a 4C.

-- mudana de estado fsico: anlise grfica

Na mudana Slido => Lquido => Gasoso (aquecimento), uma substncia pura apresenta temperaturas de fuso e ebulio constantes.

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Caractersticas que identificam uma MISTURA: -- propriedades fsicas definidas em funo das quantidades das diferentes substncias envolvidas (densidade, temperatura de fuso e ebulio, solubilidade em gua), ou seja, as propriedades fsico-qumicas so dependentes da composio. -- mudana de estado fsico: anlise grfica Na mudana Slido => Lquido => Gasoso (aquecimento), uma mistura apresenta temperaturas de fuso e ebulio variveis.

FASE: CADA PORO HOMOGNEA DE MATRIA

CUIDADO!!! - sistema homogneo (1 fase): substncia pura (um componente) ou mistura homognea. - sistema heterogneo (mais de 1 fase): substncias puras em diferentes estados fsicos ou mistura heterognea.

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2. Propriedades fsicas especficas das substncias puras

Ponto de fuso (P.F.): a temperatura na qual uma substncia passa do estado slido para o lquido.

Ponto de ebulio (P.E.): a temperatura na qual uma substncia passa do estado lquido para o gasoso.

ATENO!!! Evaporao X Ebulio

A evaporao um processo espontneo, como por exemplo, roupa secando no varal. O lquido formado por partculas em constante movimento, umas mais rpidas e outras mais lentas. As partculas mais rpidas tendem a escapar da superfcie do lquido, passado assim para o estado gasoso.

A ebulio um processo forado em que dada ao lquido certa quantidade de energia para se chegar ao ponto de ebulio.

3. Densidade:

a quantidade de massa de uma substncia contida em um determinado volume

sendo que massa expressa em gramas(g) e volume expressa em centmetros cbicos(cm3).

Exemplos: dgua = 1,0 g/cm3; dferro = 7,8 g/cm

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Obs.: A densidade varia com a temperatura.

temperatura volume densidade

4. Volatilidade:

a capacidade que uma substncia tem de passar do estado lquido para o estado gasoso.

Ex.: Coloque em ordem crescente de volatilidade as seguintes substncias: lcool (PE = 78C), gua (PE = 100C) e ter (PE = 34C), presso de 1 atm.

Curva de aquecimento para mistura:

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ENERGIA:

1. Energia:

difcil definir energia por se tratar de algo que no enxergamos. Para entendermos melhor o seu significado vejamos a seguir alguns exemplos.

O computador s funciona se receber energia eltrica. Para mantermos nossas atividades precisamos da energia fornecida pelos alimentos. Quando voc acende a luz, dirige um carro, cozinha, anda ou simplesmente levanta a mo est usando energia.

O grau de desenvolvimento de uma nao medido pela energia produzida. Por isso a produo de petrleo o retrato do desenvolvimento assim como outras fontes de energia.

ENERGIA A CAPACIDADE DE REALIZAR TRABALHO

Existem diversas formas de energia na natureza. E elas podem se transformar umas nas outras.

o Uma bateria de carro transforma energia qumica em energia eltrica.

o Quando queimamos madeira em uma lareira estamos transformando a energia qumica do combustvel em calor e luz.

o Quando usamos a batedeira para fazer um bolo estamos transformando energia eltrica em mecnica.

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2. Energia de combustveis:

Sem energia nada pode acontecer no mundo. Para ns importante a quantidade de energia, mas a sua disponibilidade e o seu custo. Alis, essa a maior preocupao da humanidade atualmente.

O mundo tecnolgico que construmos est baseado no uso da energia. A maior parte da energia que usamos hoje, provm da queima de combustveis retirados do petrleo. Quando se fala em combustveis h vrias perguntas, cujas respostas interessam a todos, no s aos qumicos, porque todos ns somos consumidores de energia. Por exemplo, quanta energia possvel obter pela queima de um litro de gasolina? E, pela queima de um litro de lcool? Qual dos dois melhor, gasolina ou lcool, em termos energticos e de emisso de CO2? E em termos ambientais?

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FENMENOS FSICOS E FENMENOS QUMICOS:

1. Fenmenos Fsicos: No alteram a composio qumica da matria.

Mudanas Exemplos

Estado fsico Formao de gelo, evaporao do lcool

Aparncia Dissoluo de suco em p na gua

Tamanho Triturao do caf

Forma Produo de peas de ouro, cortar papel

2. Fenmenos Qumicos: Alteram a composio qumica da matria. Ocorre uma reao qumica, uma ou duas substncias se transformam em outras substncias. Ex.: Quando voc queima madeira ocorre a formao de uma substncia preta e liberao de calor e fumaa (gs carbnico e vapor dgua).

3. Reaes qumicas:

Novas substncias so formadas a partir de outras.

Em uma reao ocorre um rearranjo de tomos

Evidncias da ocorrncia de uma reao qumica: - Liberao ou absoro de calor. - Liberao de gs (efervescncia). - Mudana de cor. - Mudana de odor. - Luminosidade. - Formao de slido (precipitado).

3.1 Representao de uma reao qumica:

REAGENTES PRODUTOS

Segue abaixo alguns exemplos de equaes qumicas;

o Equaes de combusto (queima):

Metano + oxignio dixido de carbono + gua

CH4 + O2 CO2 + 2H2O o Equaes de decomposio:

gua hidrognio + oxignio

2H2O 2H2 + O2

o Equaes de formao:

Nitrognio + hidrognio amnia

N2 + 3H2 2 NH3

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A Lei de Conservao da Massa (Lei de Lavoisier):

Ex.: gua hidrognio + oxignio 18g 2g 16g

A Lei das Propores constantes (Lei de Proust):

Ex.: gua hidrognio + oxignio 9g 1g 8g 18g 2g 16g 27g 3g 24g 100g 11,11g 88,89g massa de hidrognio = 1 = 2 = 3 = 11,11 massa de oxignio 8 16 24 88,89 Na molcula de gua, a massa de oxignio sempre oito vezes maior que a massa de hidrognio.

A Teoria atmica de Dalton:

Entre os cientistas que viveram nos sculos VII e VIII, um dos mais importantes foi o francs Antoine Laurent Lavoisier. Entre suas contribuies, a mais conhecida e relevante a Lei da Conservao da Massa, enunciada por ele aps realizar inmeras reaes qumicas dentro de recipientes fechados. Usando uma balana, Lavoisier determinou a massa do recipiente antes e depois da reao qumica acontecer. Comparando as medidas, ele pde enunciar que quando uma reao qumica realizada num recipiente fechado, a massa dos produtos igual a massa dos reagentes, pois os tomos apenas se recombinam.

Por meios de estudos de reaes de decomposio, Proust concluiu que a composio qumica das substncias compostas sempre constante, ou seja, uma substncia composta sempre formada pelos mesmos elementos qumicos numa mesma proporo, em massa.

Entre 1803 e 1808, o cientista John Dalton props uma teoria para explicar as Leis de Lavoisier e de Proust. Alguns pontos importantes de sua teoria so: - Todas as substncias so formadas por tomos. - Os tomos so pequenas partculas esfricas macias e indivisveis. (hoje sabemos que isso no verdade, o tomo formado por prtons, eltrons e nutrons) - Os tomos dos diferentes elementos qumicos so diferentes entre si. - Os tomos de elementos qumicos iguais so iguais em todas as suas caractersticas. - Substncias simples so formadas por tomos do mesmo elemento qumico. - Substncias compostas so formadas por tomos de dois ou mais elementos qumicos numa proporo constante. - Nas reaes qumicas os tomos se recombinam.

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IDENTIFICAO DOS TOMOS 1. Nmero atmico (Z) O nmero de prtons, de nutrons e de eltrons constitui dado importante para identificar um tomo.

Nmero atmico o nmero de prtons existentes no ncleo de um tomo.

Ex: o tomo de sdio (Na) tem nmero atmico 11, isso quer dizer que, no ncleo desse tomo tem 11 prtons e, conseqentemente , existem 11 eltrons na eletrosfera.

2. Nmero de Massa (A) a soma do nmero de prtons (Z) e de nutrons (N) existente num tomo.

Portanto: para calcular o nmero de massa devemos usar a frmula abaixo:

Exemplo: O elemento qumico sdio:

nmero atmico: Z = 11 ( nmero de prtons = nmero de eltrons = 11);

nmero de nutrons N = 12;

nmero de massa: A = Z + N = 11 + 12 = 23

3. Elemento qumico Elemento qumico o conjunto de tomos idnticos com o mesmo nmero atmico (Z) e diferente.

Ex: 17 Cl 35 ; 17 Cl

36 ; 17 Cl 37

nmero atmico ZXA nmero de massa

O tomo de 17 Cl 35 indica que possui 17 prtons e 18 nutrons no ncleo qual o seu nmero de massa.

A= Z + N = A = 17 + 18 = 35

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FENMENOS DE ISOTOPIA, ISOBARIA E ISOTONIA:

ISTOPOS: tomos que possuem mesmo nmero atmico (Z) e diferentes nmeros de massa (A).

Essa definio est intimamente associada definio de elemento qumico, ou seja, grupo de tomos com mesmo nmero de prtons (nmero atmico) sendo ento istopos do referido tomo.

Ex.: O elemento qumico HIDROGNIO possui 3 tipos de tomos de Hidrognio (3 formas isotpicas):

ISOBAROS: tomos que possuem mesmo nmero de massa (A) e diferentes nmeros atmicos (Z).

Ex.: carbono 14 e nitrognio 14 Ex.: Clcio 40 e Argnio - 40

ISTONOS: tomos que possuem mesmo nmero de nutrons (N) e diferentes

nmeros atmicos (Z) e de nmero de massa (A).

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LIGAES QUMICAS

1. Introduo

Conforme visto em aulas anteriores que alguns materiais so slidos (o carvo), outros lquidos (gua), outros gasosos (o ar ); alguns so duros (granito), outros moles (cera), alguns conduzem a corrente eltrica (metais), outros no (borracha); alguns se quebram facilmente (vidro), outros no (ao); e assim por diante. Isso se deve, em grande parte, s ligaes existentes entre os tomos (ligaes qumicas) e arrumao espacial que da decorre (estrutura geomtrica do material).

Pois, sabemos que, em condies ambientais, s os gases nobres so formados por tomos isolados uns dos outros, ou seja, tomos com pouca tendncia de se unir com outros tomos; dizemos ento que so muito estveis (pouco reativos): Exemplo: He; Ne; Ar; Kr; Xe; e Rn , que se localizam na coluna 8A da tabela peridica.

Os tomos dos demais elementos qumicos, pelo contrrio, no s se atraem mutuamente como tambm atraem outros tomos de outros elementos, formando agregados suficientemente estveis que constituem as substncias compostas.

Assim por exemplo, no existe (Na) e nem (Cl) livres na natureza ; no entanto, existem quantidades enormes de (NaCl), em que o sdio e o cloro aparecem unidos entre si.

No entanto as foras que mantm unidos os tomos, fundamentalmente na natureza eltrica so denominados foras de atrao eletrosttica.

Foi descoberto tambm que os tomos de hidrognio nunca se liga a mais de um outro tomo. J, por exemplo o tomo de oxignio pode se ligar at dois tomos de hidrognio, o nitrognio pode se se ligar a trs tomos de hidrognio e o carbono a 4 tomos de hidrognio, como podemos ver no quadro abaixo:

Onde surgiu a idia de valncia, entendida com a capacidade de um tomo ligar-se a outros. Dizemos que o hidrognio tem uma valncia ( monovalente); o oxignio tem duas valncias ( bivalente); o nitrognio tem trs valncia ( trivalente) e o carbono tem quatro valncia ( tetravalente); e assim por diante.

Para entender como funciona as ligaes entre os tomos, comecemos analisando a eletrosfera dos gases nobres (vdeo tabela abaixo)

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Modelo do Octeto:

Nota: Para melhor identificar o nmero de eltrons na ultima camada, veja o diagrama de Pauling:

Com exceo do hlio, os tomos dos gases nobres tm sempre 8 eltrons na sua ltima camada eletrnica ( o chamado octeto eletrnico) e por terem o nmero mximo de eltrons na sua ltima camada eles tm pouca tendncia a se unirem entre si ou com outros tomos.

Um tomo estar estvel quando sua ltima camada possuir oito eltrons (ou dois, no caso da camada K). Os tomos no-estveis se unem uns aos outros a fim de adquirir essa configurao de estabilidade.

Existem trs maneiras pelas quais os tomos se unem para atingir a estabilidade: a ligao inica, ligao covalente e ligao metlica.

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LIGAES INICAS:

Consideremos a reao entre o sdio e o cloro, produzindo-se o cloreto de sdio:

Na + Cl NaCl

Eletronicamente essa reao explicativa do seguinte modo:

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Nenhum deles esto estvel de acordo com a regra do octeto. Contudo, se houver uma transferncia de um eltron do sdio para o cloro, ambos atingiro a estabilidade.

Esse processo pode ser esquematizado simplificadamente, representando-se por * e x os eltrons da ultima camada (camada de valncia) ao redor do smbolo do elemento:

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LIGAES COVALENTES NORMAIS A ligao covalente consiste no compartilhamento de pares eletrnicos, aplicados ao mesmo princpio da regra do octeto, entre dois tomos que possuem tendncia a ganhar eltrons (2 ametais ou 1 ametal e hidrognio) e pode ser representada por meio da estrutura de Lewis, na qual se distribui os eltrons da camada de valncia em torno de cada tomo da ligao. Os eltrons podem tambm ser substitudos por traos que representam os pares eletrnicos compartilhados. Veja alguns exemplos:

As diferentes cores usadas para os eltrons de cada tomo acima so importantes para indicar a origem dos eltrons na ligao, isto , a qual tomo pertence cada eltron do par. A estrutura de Lewis procura mostrar a validade da chamada regra do octeto. Tal regra pode ser til para explicar a formao dos compostos de elementos representativos (subgrupo A da tabela peridica), mas no se aplica aos elementos de transio (subgrupo B), detalhamento j explicado anteriormente. Entretanto, mesmo no grupo de compostos de elementos representativos, existem diversos casos que no seguem a regra do octeto. Por exemplo, considerando a molcula PCl5, na qual o tomo de fsforo ligado por covalncia a cinco tomos de cloro. O nmero total de eltrons de valncia para o fsforo nesse caso 10, e no 8, como previa a regra do octeto.

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CLASSIFICAO PERIDICA DOS ELEMENTOS: A Tabela Peridica surgiu devido crescente descoberta de elementos qumicos e suas propriedades, os quais necessitavam ser organizados segundo suas caractersticas. At 1800 aproximadamente 30 elementos eram conhecidos; nos dias de hoje a Tabela Peridica consta de 109 elementos. Com a Tabela Peridica podemos analisar uma srie de propriedades dos elementos. Um qumico sempre a tem em mos. Mas por que ser que ela tem esse nome? O nome "Tabela Peridica" devido periodicidade, ou seja, repetio de propriedades, de intervalos em intervalos, como, por exemplo, ocorre com as fases da lua, que mudam durante o ms e se repetem ms aps ms. A base da classificao peridica atual a tabela de Mendeleev, com a diferena de que as propriedades dos elementos variam periodicamente com seus nmeros atmicos e no com os pesos atmicos, como era a classificao feita por Mendeleev. A Tabela Peridica atual formada por 109 elementos distribudos em 7 linhas horizontais, cada uma sendo chamada de perodo. Os elementos pertencentes ao mesmo perodo possuem o mesmo nmero de camadas de eltrons.

Vamos verificar?

K 2 K 2 K 2

L 1 L 4 L 8

O ltio, o carbono e o nenio possuem 2 camadas (K e L); portanto so do segundo perodo. As linhas verticais da Tabela Peridica so denominadas de famlias e esto divididas em 18 colunas. Os elementos qumicos que esto na mesma coluna na Tabela Peridica possuem propriedades qumicas e fsicas semelhantes. A famlia caracterizada pelos eltrons do subnvel mais energtico, portanto os elementos de uma mesma famlia apresentam a mesma configurao na ltima camada. Vamos verificar alguns exemplos?

O berlio e o clcio tem a mesma configurao na ltima camada, isto , s2; portanto ambos pertencem famlia 2A ou coluna 2.

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Algumas colunas possuem nomes especiais. Vamos conhecer quais so elas?

Famlia 1 (1A) - Alcalinos

Famlia 2 (2A) - Alcalino-terrosos

Famlia 13 (3A) - Famlia do boro

Famlia 14 (4A) - Famlia do carbono

Famlia 15 (5A) - Famlia do nitrognio

Famlia 16 (6A) - Calcognios

Famlia 17 (7A) - Halognios

Famlia 18 (Zero) - Gases Nobres

Os elementos da Tabela Peridica podem ser classificados como:

Metais: Eles so a maioria dos elementos da tabela. So bons condutores de eletricidade e calor, maleveis e dcteis, possuem brilho metlico caracterstico e so slidos, com exceo do mercrio.

No-Metais: So os mais abundantes na natureza e, ao contrrio dos metais, no so bons condutores de calor e eletricidade, no so maleveis e dcteis e no possuem brilho como os metais.

Gases Nobres: So no total 6 elementos e sua caracterstica mais importante a inrcia qumica.

Hidrognio: O hidrognio um elemento considerado parte por ter um comportamento nico.

Teorias, hipteses e leis cientficas s so possveis pela observao dos fenmenos e pela experimentao, de onde se colhem dados que, em seguida, so lgicamente organizados.

No tocante aos elementos qumicos, at o final do sculo XVII, eram conhecidos apenas 14 elementos; um sculo depois, esse nmero se elevou para 33. J no crepsculo do sculo XIX, 83 elementos eram do conhecimento humano e, no vigsimo, essa cifra ultrapassou o nmero de 110.

Conforme o crescimento do nmero de elementos descobertos, tornou-se imperiosa a necessidade de organiz-los de forma coerente para facilitar os estudos. Em 1817, Johann Wolfang Drbereiner, qumico alemo, percebeu que em alguns grupos de trs elementos com propriedades semelhantes, um deles sempre apresentava a mdia aritmtica das massas atmicas dos outros dois. A partir da, Dbereiner organizou grupos de trs elementos que ficaram conhecidos como "a lei das trades".

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Vamos a alguns casos:

7Li

23Na

39K

mdia aritmtica entre Ltio (massa atmica 7) e Potssio (massa atmica 39)

40Ca

88Sr

137Ba

mdia aritmtica entre Clcio (massa atmica 40) e Brio (massa atmica 137)

Essa foi a primeira tentativa de organizar os elementos ento conhecidos, mas as trades de Dbereiner no foram aceitas, pois abrangiam um nmero pequeno de elementos.

Em 1863, Alexandre de Chancourtois, cientista francs, fez outra classificao dos elementos ento conhecidos, classificando-os numa ordem hierrquica crescente de suas massas atmicas.

O cientista tomou por base um cilndro e traou uma curva Helicoidal, dividindo-o em dezesseis partes. Sobre a j referida curva disps os elementos, conforme, segundo j dissemos, a ordem crescente de suas massas atmicas.

Chancourtois demonstrou que os elementos qumicos de propriedades semelhantes situavam-se nas verticais traadas, como mostra a figura abaixo:

Esse agrupamento foi chamado de Parafuso Telrico. A aceitao desse trabalho tambm foi pequena, devido a uma srie de imperfeies, principalmente pelo fato de que algumas massas atmicas, na poca, apresentavam valores errados.

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Em 1863, Alexander Reina Newlands, qumico ings, usando uma ordem crescente de massas atmicas, organizou grupos de 7 elementos, ressaltando que as propriedades eram repetidas no oitavo elemento, da ser sua periodicidade chamada de "lei das oitavas".

Newlands associou a "lei das oitavas" com a seqncia das notas musicais de um piano. Essa classificao era cientificamente correta para todos os elementos at o clcio, pois para outros, a teoria apresentava erros, novamente em razo de massas atmicas com valores equivocados.

Dessa maneira muitos elementos foram classificados em locais errados e, alm do mais, a teoria de Newlands deslocava outros para reas imprprias e indevidas. Mesmo no sendo plenamente aceitas, as classificaes de Chancourtois e Newlands deram seqncia s pesquisas sobre os elementos qumicos, da sua importncia para a histria da cincia.

Em 1869, dois qumicos, trabalhando independentemente, o russo Dimitri Ivanovitch Mendeleyev e o alemo Lothar Meyer, determinaram que as propriedades dos elementos decorriam de suas massas atmicas.

Por ser mais completa, a obra de Mendeleyev foi mais aceita.

Sua classificao consistia na disposio dos elementos num quadro com doze horizontais e oito verticais; os elementos nas horizontais obedeciam ordem crescente de massa; por seu turno, os elementos que se encaixavam nas verticais apresentavam propriedades semelhantes entre si.

Mendeleyev (1834 1907)

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Abaixo temos um fac-simile do manuscrito de Mendeleyev:

Nessa tabela, havia imperfeies; Mendeleyev as atribua, com muita firmeza, a erros no clculo das massas atmicas.

O cientista russo deixou alguns espaos vagos na sua tabela, justificando que esses locais eram reservados para o eventual ordenamento de elementos, na poca, ainda desconhecidos, denominando-os de:

Eka-boro (abaixo do boro); Eka-aluminio (abaixo do aluminio);

Eka-silcio (abaixo do silcio).

Demonstrando grande sagacidade cientfica, Mendeleyev definiu as propriedades deses elementos ainda desconhecidos.

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A TABELA PERIDICA DOS ELEMENTOS QUMICOS TAMBM TEM UMA HISTRIA

A consagrao de Mendeleyev

Suas previses se mostraram corretas: em 1874, o Eka-alumnio foi descoberto por L. Boisbaudran, recebendo o nome de Glio; cinco anos depois, Lars F. Nilson descobriu o Eka-boro, cuja denominao passou a ser de Escndio; finalmente, em 1886, Clemens Alexander Winkler descobriu o Eka-silcio, elemento hoje denominado de Germnio.

Para melhor compreenso, observe os quadros colocados abaixo:

Algumas previses de Mendeleyev para o Eka-alumnio

propriedades determinadas para o Glio

Massas atmicas

68 69,7

Densidade 5,9 5,94

Ponto de fuso Baixo 30,15

Formao de xido

Ea2O3 Ga2O3

Deve-se ressaltar que foi o prprio Mendeleyev que demonstrou que o Glio era o Eka-alumnio

Algumas previses de Mendeleyev para o Eka-silicio

propriedades determinadas para o Germnio

Massas atmicas

72 72,59

Volume atmico

13cm3 13,22

Densidade 5,5 5,47

Cor Cinza Cinza-claro

Deve-se ressaltar que foi o prprio Mendeleyev que demonstrou que o Germnio era o Eka-silcio.

Todas as tabelas citadas at agora levavam somente em conta as massas atmicas, pois ainda no eram conhecidos os conceitos de prtons, neutrons e eltrons. Em 1913, Henry G. J. Moseley, fsico ingls, levando a efeito experincias com raios X, demonstrou que a carga do ncleo do tomo o que caracteriza um elemento. Isto implica que o nmero de prtons que determina as reaes dos elementos. Por essa razo, o nmero de prtons denominado nmero atmico (ou nmero do tomo).

Da decorre a atual lei peridica.

As propriedades dos elementos qumicos so funes peridicas do nmero atmico.

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De acordo com essa lei, os elementos qumicos esto dispostos na tabela peridica em ordem crescente de nmero atmico, tabela essa organizada de modo a deixar clara a relao entre as propriedades dos elementos e suas distribuies eletrnicas.

Deve-se ressaltar tambm que a ordem crescente de nmero atmico, com rarssimas excees, corresponde a ordem crescente de massa.

Tabela Peridica atual

Pelo nmero atmico, facilmente identificamos sua localizao na tabela peridica. Assim obtemos::

sua massa atmica;

sua distribuio eletrnica.

Em tabelas sofisticadas, encontramos:

ponto de fuso e ebulio;

densidade;

eletronegatividade;

potencial de ionizao, etc.

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Cada coluna vertical da tabela peridica agrupa uma famlia de elementos. Geralmente, aqueles que fazem parte da mesma famlia apresentam propriedades qumicas muito semelhantes. Por meio da tabela peridica, tomamos conhecimento das propriedades qumicas e fsicas dos elementos, o que facilita os trabalhos de pesquisa e anlise qumicas.

Em resumo: a tabela peridica o "dicionrio da qumica", de onde retiramos importantes informaes dos elementos para us-las adequadamente, conforme os parmetros da linguagem da cincia qumica, cujos propsitos bsicos so a montagem de frmulas e a elaborao e uso das equaes qumicas.

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ESTEQUIOMETRIA So de conhecimento global que os veculos so agentes poluidores em potencial de nossa atmosfera devido emisso de gases como o SO2 e o SO3. Contudo, ser que os diferentes combustveis utilizados poluem com a mesma intensidade quando comparados em base mssica ou volumtrica? Para melhor esclarecer essa questo e muitas outras similares a esta, os pesquisadores analisam amostras dos materiais emitidos pelos escapamentos de veculos movidos pelos trs combustveis mais utilizados: gasolina, leo diesel e etanol. Como exemplo, segue abaixo tabela com resultados mdios da anlise desses materiais:

Esses valores esto muito acima dos ndices mximos estabelecidos internacionalmente. Veja:

importante observar que as massas emitidas pelos escapamentos dos veculos podem ser previstas (estimadas) pelos dados fornecidos pelas reaes que ocorrem na queima de qualquer combustvel com composio conhecida, em geral. Os clculos que envolvem propores de reagentes ou produtos em reaes qumicas denominam-se CLCULOS ESTEQUIOMTRICOS.

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6.1. CLCULO DO PESO MOLECULAR A Massa Molecular (ou Peso Molecular) de um composto qumico, inico ou molecular, calculado pela soma das massas atmicas dos tomos constituintes desse composto. A massa atmica, de padronizao internacional e padro de referncia sendo o tomo de carbono de nmero de massa 12, uma das grandezas presente na tabela peridica. Obs.: No confundir nmero de massa (A) com Massa atmica!!! O nmero de massa indica quantidade de partculas, ou seja, o nmero de prtons e nutrons existentes no ncleo enquanto a massa atmica a massa relativa de um tomo, dada em funo do istopo carbono 12. Exemplo: I) Determinar o peso molecular do composto H2O: 1 - Buscar na TABELA PERIDICA a massa atmica dos elementos hidrognio (H) e oxignio (O), tomos constituintes da molcula da gua: H => massa atmica (aproximada) = 1 O => massa atmica (aprox.) = 16 2 - Multiplicar a massa atmica de cada tomo pelo total desse mesmo tomo presente na molcula: Hidrognio: Massa atmica X Total na molcula 1 X 2 = 2 Oxignio: Massa atmica X Total na molcula 16 X 1 = 16 Soma dos valores obtidos = Massa atmica = 2 + 16 = 18 u.m.a* Massa molecular (peso molecular) da gua = 18g (*) unidade de massa atmica u.m.a II) Determinar o peso molecular do composto H2SO4:

Peso molecular do H2SO4 = 2 + 32 + 64 = 98 u.m.a Peso molecular do H2SO4 = 2 + 32 + 64 = 98g

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CONCEITO DE MOL Um fenmeno, em geral, ser considerando satisfatoriamente esclarecido quando o aspecto qualitativo e o quantitativo forem criteriosamente investigados. Por conseqncia, alm da anlise dos fatos que ocorrem no sistema, freqentemente preciso calcular (estimar, dimensionar, mensurar) as diversas grandezas envolvidas no sistema em estudo. Na prtica, os clculos modernos em Qumica esto apoiados no conhecimento da quantidade de tomos e molculas participantes dos mais diversos fenmenos estudados (em todas as reas de atuao dos fenmenos fsico-qumicos) e das massas individuais dessas partculas. Toda matria, em seu aspecto macroscpico, formada por uma infinidade astronmica de tomos. Por esta razo, foi necessrio desenvolver uma unidade apropriada para a contagem de tomos e molculas. Assim, da mesma maneira que utilizamos a unidade dzia para comprar ovos e bananas, foi convencionada pela IUPAC (International Union of Pure and applied Chemistry) a unidade MOL para contar tomos e molculas presentes em todas as substncias qumicas. MOL = 6,02 . 1023 (Constante de Avogadro1). Exemplo: 1 mol de ons Ag+ = 6,02 . 1023 de ons Ag+ 1 mol de caixas de uvas = 6,02 . 1023 caixas de uvas 1 mol de molculas de H2O = 1 mol de H2O = 6,02 .10

23 molculas de H2O GENERALIZANDO:

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De acordo o resumo podemos escrever: 1 mol de qualquer substncia .......................................... P.M n mols dessa substncia ................................................. m Desenvolvendo essa regra de trs teremos a seguinte equao: Onde: m = massa qualquer da substncia, em gramas. P.M. = Peso molecular da substncia. n = nmero de mols da substncia.

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PRINCIPAIS CONCEITOS EM QUMICA: tomo: Menor parte da matria que caracteriza um elemento que: Substncia que ao ser dissolvida em gua produz uma soluo em que a concentrao do [H +] maior que 10-7mcrons. Catalisador: uma substncia qumica que aumenta a velocidade de uma reao qumica sem ser consumido. Coeficiente estequiomtrico: O nmero que antecede cada frmula qumica denominado coeficiente estequiomtrico do referido composto e, por conveno, quando for igual a 1 no escrito na reao. Combusto: O processo de combinao de uma substncia com o oxignio, produzindo calor. Composto: uma substncia qumica formada pela combinao de dois ou mais elementos diferentes em propores especficas. Cristal: Amostra da matria em que os tomos ou ons esto arranjados em uma forma geomtrica regular. Dcteis: Que se pode reduzir a fios, estirar, distender, sem se romper. Elementos: Um elemento uma substncia que no pode ser decomposta em algo simples por uma reao qumica. Um elemento uma substncia na qual todos os tomos tem o mesmo nmero de prtons em seu ncleo, ou seja, formado por tomos iguais. Cada elemento recebe um nome e um smbolo e eles se combinam em uma proporo fixa para formar os compostos. Frmulas: A frmula de um composto indica os smbolos dos elementos que esto presentes. a representao da molcula de uma substncia. Maleveis: Que pode ser maleado, ou seja, dobrvel, flexvel. Molcula: Uns grupos de tomos ligados entre si formam uma molcula, utilizando um smbolo para cada tomo. ppm: parte por milho. Soluo: Uma fase lquida, gasosa ou slida contendo dois ou mais componentes dispersos uniformemente na fase. Substncias compostas: So formadas por dois ou mais tomos de mais de um elemento qumico e podem ser decompostas em substncias simples. Substncias simples: So formadas por apenas um nico elemento qumico e no podem ser decompostas em outras substncias simples.