apostila química aplicada (petrobras)

Upload: aline-menezes

Post on 10-Jul-2015

570 views

Category:

Documents


8 download

TRANSCRIPT

Qumica Aplicada1CURSO DE FORMAO DE OPERADORES DE REFINARIAQUMICA APLICADA2Qumica AplicadaQumica Aplicada3CURITIBA2002QUMICA APLICADACAPTULO I SANDRA MARA ALBERTICAPTULO IISANDRA MARA ALBERTIEQUIPE PETROBRASPetrobras / AbastecimentoUNS: REPAR, REGAP, REPLAN, REFAP, RPBC, RECAP, SIX, REVAP4Qumica Aplicada540 Alberti, Sandra Mara.A334 Curso de formao de operadores de refinaria: qumica aplicada / SandraMara Alberti. Curitiba : PETROBRAS : UnicenP, 2002.104 p. : il. (algumas color.) ; 30 cm.Bibliografia: p. 102.FinanciadopelasUN:REPAR,REGAP,REPLAN,REFAP,RPBC,RECAP, SIX, REVAP.1. Qumica. 2. Qumica orgnica. I. Ttulo.Qumica Aplicada5Apresentao com grande prazer que a equipe da Petrobras recebe voc.Paracontinuarmosbuscandoexcelnciaemresultados,diferenciaoemserviosecompetnciatecnolgica,precisamosde voc e de seu perfil empreendedor.EsteprojetofoirealizadopelaparceriaestabelecidaentreoCentro UniversitrioPositivo (UnicenP) e a Petrobras, representadapelaUN-Repar,buscandoaconstruodosmateriaispedaggicosque auxiliaro os Cursos de Formao de Operadores de Refinaria.Estes materiais mdulos didticos, slides de apresentao, planosde aula, gabaritos de atividades procuram integrar os saberes tc-nico-prticosdosoperadorescomasteorias;destaformanopo-dem ser tomados como algo pronto e definitivo, mas sim, como umprocessocontnuoepermanentedeaprimoramento,caracterizadopelaflexibilidadeexigidapeloporteediversidadedasunidadesdaPetrobras.Contamos, portanto, com a sua disposio para buscar outrasfontes, colocar questes aos instrutores e turma, enfim, aprofundarseuconhecimento,capacitando-separasuanovaprofissonaPetrobras.Nome:Cidade:Estado:Unidade:Escreva uma frase para acompanh-lo durante todo o mdulo.6Qumica AplicadaINTRODUO ........................................................................................................................................................... 7ORIGEM ..................................................................................................................................................................... 81 TPICOS ESPECIAIS DE QUMICA GERAL ................................................................................................... 91.1 A constituio da matria ............................................................................................................................. 91.1.1 tomo e Elemento Qumico ............................................................................................................ 91.1.2 Formao de ons Ctions e nions ........................................................................................... 111.1.3 Substncias Qumicas .................................................................................................................... 111.2 Misturas ..................................................................................................................................................... 131.2.1 Misturas Homogneas .................................................................................................................... 131.2.2 Misturas Heterogneas ................................................................................................................... 141.3 Transformaes da matria ........................................................................................................................ 141.3.1 Transformaes Fsicas .................................................................................................................. 141.3.2 Transformaes Qumicas.............................................................................................................. 161.4 Desdobramento de misturas ....................................................................................................................... 171.5 Ligaes qumicas ...................................................................................................................................... 191.5.1 Configurao Eletrnica dos Gases Nobres ................................................................................... 191.5.2 Ligao Inica................................................................................................................................ 191.5.3 Ligao Covalente ......................................................................................................................... 211.5.4 Ligao Metlica ............................................................................................................................ 221.6 Funes Inorgnicas ................................................................................................................................... 241.6.1 Conceito de cidos ........................................................................................................................ 251.6.2 Conceito de Bases .......................................................................................................................... 281.6.3 Conceito de Sais............................................................................................................................. 291.6.4 Conceito de xidos e Perxidos .................................................................................................... 301.6.4.1 xidos ................................................................................................................................ 301.6.4.2 Perxidos ........................................................................................................................... 311.7 Reaes Qumicas ...................................................................................................................................... 311.7.1 Classificao das Reaes Qumicas ............................................................................................. 321.7.2 Fatores que influem nas Reaes Qumicas ................................................................................... 331.8 ClculosEstequiomtricos ......................................................................................................................... 341.9 Estudo de solues ..................................................................................................................................... 361.9.1 Concentrao de solues .............................................................................................................. 371.10 Equlbrio Qumico e Noes de pH ........................................................................................................... 381.10.1 Equilbrio Qumico ........................................................................................................................ 381.10.2 Equilbrio Inico ............................................................................................................................ 381.10.3 Dissociao e Produto Inico da gua .......................................................................................... 381.10.4 Noes de pH................................................................................................................................. 391.10.5 Titulao e Indicadores de Titulao ............................................................................................. 401.11 Propriedades de alguns elementos metlicos ............................................................................................. 411.11.1 Propriedades Fsicas dos Metais .................................................................................................... 411.11.2 Propriedades Mecnicas dos Metais .............................................................................................. 411.11.3 Metais Ferrosos .............................................................................................................................. 421.11.4 Metais no Ferrosos ....................................................................................................................... 431.12 Algumas substncias industrialmente importantes .................................................................................... 452 TPICOS ESPECIAIS DE QUMICA ORGNICA.......................................................................................... 512.1 Introduo qumica orgnica ................................................................................................................... 512.1.1 Cadeias Carbnicas ........................................................................................................................ 512.2 Derivados Halogenados ............................................................................................................................. 612.3 Constituintes do petrleo ........................................................................................................................... 752.4 Compostos de cadeia aberta ou alifticos .................................................................................................. 772.4.1 Srie das Parafinas - CnH2n + 2..................................................................................................................... 772.4.2 Srie das Isoparafinas - CnH2n + 2..................................................................................................... 782.4.3 Srie Olefnica - CnH2n ................................................................................................................. 782.4.4 Propriedades dos Hidrocarbonetos Saturados ................................................................................ 792.4.5 Reaes dos Hidrocarbonetos Saturados ....................................................................................... 792.5 Hidrocarbonetosinsaturados ...................................................................................................................... 802.5.1 Os Alcenos ..................................................................................................................................... 802.5.2 Os Alcinos...................................................................................................................................... 802.5.3 Propriedades dos Hidrocarbonetos Insaturados ............................................................................. 802.5.4 Reaes dos Hidrocarbonetos Insaturados..................................................................................... 812.6 Compostos de cadeia fechada .................................................................................................................... 812.6.1 Srie Naftnica, CnH2n.................................................................................................................... 812.6.2 Srie Aromtica ou Benznica ....................................................................................................... 81EXERCCIOS ............................................................................................................................................................ 97ANEXO ................................................................................................................................................................... 101REFERNCIAS ...................................................................................................................................................... 102SumrioQumica Aplicada7IntroduoA indstria do petrleo, nos seus setoresde prospeco, de explorao, de projeto, deoperao,dedesenvolvimento,devendaseexecutivo, tornou-se de tal forma multidisci-plinar que exige no s a presena de qumi-cos e engenheiros qumicos, mas muitos ou-tros profissionais de diferentes ramos da cin-cia e da engenharia. Este fato , especialmen-te, relevante nos tempos atuais, uma vez queas destilaes simples dos primeiros anos daindstriadopetrleoforamsubstitudas,emgeral, por procedimentos mais complicados derefinao,envolvendonumerosasoperaesfsicaseconversesqumicas,ouprocessosqumicosunitriosdegrandecomplexidade.Alm disto, a indstria do petrleo vem am-pliando suas necessidades, pois est atingindomuitosoutrossetoresqumicos,fornecendo-lhes matrias-primas e usando novas substn-cias.Todososprofissionaisdaindstriadopetrleo devem estar informados sobre os ou-tros setores para poderem contribuir, de formamais eficiente, com o desenvolvimento desseinesgotvel ramo da indstria.Dentre os fenmenos qumicos, a origem,a explorao, o processo de refino, incluindoa separao, converso e tratamento do petr-leo, bem como toda a indstria petroqumica,pode-se dizer, compreendem um dos exemplosmais completos e abrangentes da utilizao dacincia qumica.A qumica comea a ser necessria j noprocessodeexplorao,pois,emalgumassituaes utilizada a injeo de gs, de gua,ou s vezes de ambos, simultaneamente, comoobjetivodeestimularaextraodopetr-leo.Ainda,dependendodotipodepetrleo,da profundidade e do tipo da rocha-reservat-rio,necessriaainjeodegscarbnico(CO2), vapor de gua, soda custica (NaOH),polmerosevriosoutrosprodutos,comoobjetivo de aumentar a recuperao ou extra-o do petrleo.Aps a explorao, o petrleo segue paraos separadores, onde retirado o gs natural.Oleotratado,separadodagua,saismineraisesuspensodepartculasslidas(dessalgao ou dessalinizao) que geralmen-te contm e armazenado para posterior trans-porte s refinarias ou terminais.Nas refinarias, os processos e fenmenosqumicos so os mais diversos e envolvem aqumica no s em seus aspectos gerais, mas,de forma muito ampla, a qumica orgnica.Com uma viso da complexidade do as-sunto e buscando a abrangncia necessria formaodeoperadores,nossacontribuiovem trazer, sem a pretenso de ser completaouesgotaroassunto,informaessobreosprincipaisfenmenosqumicosqueocorremdentro de uma refinaria de petrleo, os princi-pais elementos e compostos qumicos que soutilizados e processados bem como as reaesqumicas fundamentais. Todos estes assuntosseroabordadosatravsdeumantimarela-o com os aspectos bsicos da qumica fun-damental.Sero abordados ainda, atravs deexerccios aplicativos, os tratamentos qumi-cos das guas de caldeiras e trocadores de ca-lor, dos processos de refino, utilidades,trans-ferncia e estocagem dos produtos gerados emrefinariasdepetrleo.Serotambmobjetode discusso terica, os fenmenos de corro-so e incrustao de sistemas de resfriamento,caldeiras, etc, situaes do cotidiano que ocor-rem em refinarias como conseqncia da ope-rao de sistemas.Para que nossa contribuio seja de umaforma mais didtica, este curso ser divididoem dois captulos:Captulo 1. TpicosEspeciaisdeQumicaGeral,Captulo 2. TpicosEspeciaisdeQumicaOrgnica,todosilustradoscomexercciosenvolvendosituaes do cotidiano de uma refinaria.8Qumica AplicadaOrigemExistem muitas teorias sobre a origem dopetrleo. Algumas defendem a origem vege-tal ou animal e outras o parentesco com o car-vo de pedra. Algumas delas realam que qual-quermaterialorgnico,dequalquerorigem,pode ser transformado em produtos do petr-leo.H,entretanto,concordnciaemqueoPetrleoNodepsitooriginal,aconcentraodematriaorgnicapodenotersidoelevada,mas o petrleo migrou e acumulou-se nos lo-cais mais favorveis sua reteno, por exem-plo, em arenito poroso, em domos protegidospor estratos impermeveis ao leo, ou em fa-lhas oclusas nos sedimentos. Brooks (1) comen-(1)ScienceofPetroleum,v.1,p.52;ECT.v.10,p.97-109,1953com52referncias e discusso detalhada.petrleo tenha sido formado a partir de mat-ria orgnica em depsitos martimos nas vizi-nhanas da terra firme, em um ambiente defi-ciente em oxignio e, associado a sedimentos,queposteriormentesesolidificariamemro-chas; calcrios, dolomitas, folhelhos e arenitos.A Figura 1 apresenta os diversos estratosem torno da rocha ou areia portadora de leo.ta que as protenas e os carboidratos solveisso, indubitavelmente, destrudos com rapidez,nos processos iniciais de decaimento, pela aobacteriana... Os leos graxos so relativamenteresistentes ao das bactrias... Os leos graxos(ou cidos graxos) so, provavelmente, a princi-pal fonte de onde se formou o petrleo.'Caminho do leo numa rocha porosa ou areia'Figura 1 Jazimento de leo em um reservatrio natural (Americam Petroleum Institute).gua salgadaRocha encaixanteFolhelhoimpermevelGsgua salgadaQumica Aplicada91Tpicos Especiais deQumica GeralCaptulo 1Este captulo tem como principal objeti-vo introduzir o aluno aos conceitos bsicos dequmicageralparamelhorcompreensodosprocessos,subsidiandoatomadadedecisesem situaes de operao e/ou manuteno desistemas e/ou equipamentos em uma refinaria.1.1 A constituio da matriaNo final do sculo XVIII e comeo do s-culo XIX, trs cientistas, Lavoisier, Proust eDalton, atravs de diversas experincias, des-creveramtrsdasmaisimportantesleisquebuscamexplicaraconstituiodamatria.Estasleisdizemquetodasascombinaesqumicas, sejam elas entre slidos, lquidos ougases, obedecem a leis relativas a suas massasou seus volumes. As leis ponderais tratam dasrelaesentreasmassasdereagenteseasmassas dos produtos de uma reao qumica.A Tabela 1 apresenta as leis ponderais atra-vs da reao de combusto do carvo. A quei-ma do carvo (C), quimicamente denominadade reao de combusto, com o oxignio do ar(O2), ir produzir o gs carbnico (CO2). O gscarbnico um dos maiores contribuintes parao efeito estufa e, pode tambm ser encontradonos refrigerantes e em extintores de incndio.Autora: Sandra Mara AlbertiTabela 1.Leis Ponderais(2)Primeira ExperinciaCarbono +oxignio gs carbnicoC + O2CO23 g + 8 g 11 gConclusoLei de DaltonLei das Propores MltiplasQuando dois elementos qumicos formam vrios compostos, se a massa deum participante permanecer constante, a massa do outro s poder variarsegundo valores mltiplos.Terceira ExperinciaCarbono + oxignio gs carbnicoC + O2CO23 g + 8 g 11 gCarbono +oxignio gs carbnico2 C + O2CO6 g + 8 g 14 gConclusoLei de ProustLei das Propores ConstantesA proporo das massas que reagem permanece sempre constante.Segunda ExperinciaCarbono +oxignio gs carbnicoC + O2CO23 g + 8 g 11 g6 g + 16 g 22 g9 g + 24 g 33 gConclusoLei de LavoisierLei da Conservao das MassasA soma das massas antes da reao igual soma das massas aps areao.10Qumica AplicadaA Tabela 2 apresenta uma explicao paraas Leis Ponderais discutidas anteriormente.Tabela 2. Explicao das Leis Ponderais(2)(2)Qumica Geral, Ricardo Feltre, v. 1, 4. ed., Editora Moderna, 1995.Lei ExplicaoLei deLavoisierNa primeira experincia:As partculas (tomos) iniciais e finais so as mes-mas. Portanto, a massa permanece inalterada.Lei deProustNa segunda experincia:Duplicando a quantidade de tomos, todas as mas-sas dobraro.Lei deDaltonNa terceira experincia:A segunda reao dessa experincia usa o dobrodo nmero de tomos de carbono, em relao aomesmo nmero de tomos de oxignio. Conseqen-temente, a massa de carbono necessria segundareao ser o dobro da quantidade usada na pri-meira.Para explicar as leis ponderais, os cientis-tas estabeleceram a hiptese de que toda ma-tria seria formada por minsculas partculas,indivisveis,chamadasdetomosTeoriaAtmica de Dalton.1.1.1 tomo e Elemento QumicoNmero AtmicoAtualmente, so conhecidos, aproximada-mente,110tiposdetomosdiferentesque,combinadosentresi,dasmaisdiversasma-neiras, vo dar origem a todo o tipo de mat-ria existente.tomosdemesmotiposoaquelesquepossuem o mesmo nmero de prtons (o n-mero de nutrons e o nmero de eltrons noprecisam ser os mesmos).Como o nmero de prtons define a esp-ciedetomo,elepassouaserchamadodenmero atmico, simbolizado pela letra Z.Nmero de prtons (p) = nmero atmico (Z) ou Z=pDe onde vem a definio:Elemento qumico um conjunto de tomoscom o mesmo nmero atmico.Exemplos:Hidrognio tomos que possuem 1 prtonCarbono tomos que possuem 6 prtonsOxignio tomos que possuem 8 prtonsEnxofre tomos que possuem 16 prtonsNmero de MassaComo praticamente toda a massa do to-mo est contida em seu ncleo, denominamosonmerodeprtons(p)maisonmerodenutrons (n) de um tomo, como sendo, o seunmero de massa, simbolizado pela letra A.Ento:A=p+n , ou ainda, se p=Z, ento:A=Z+nExemplo:Considerando-se que um tomo possua 11prtons, 12 nutrons e 11 eltrons, seu nme-ro atmico Z ser 11 (Z = p) e seu nmero demassa A ser 23 (A = Z + n).Observaoimportante:onmerodemassa distinto do conceito de massa do to-mo e de massa atmica.Massa do tomo = expressa em unidadesde massa atmica = uMassa Atmica = , por definio, o n-mero que indica quantas vezes a massa do to-mo mais pesada que a unidade de massa at-mica (u).NaTabelaPeridica(emanexo),soapresentados todos os elementos qumicos,comseusrespectivosnmerosatmicos,massas atmicas, enquanto que na Figura 2demonstradaadistribuiodeLinusPauling.Nanatureza,podemserencontra-doscercadenoventaelementosqumicosdiferentes; os demais so produzidos artifi-cialmente pelo homem.Qumica Aplicada11Figura 2 Diagrama de Linus Pauling.1.1.2 Formao de ons Ctions e nionsUm tomo, em seu estado natural, ele-tricamente neutro, isto , o nmero de eltronsde sua eletrosfera igual ao nmero de prtonsdoncleo,e,emconseqncia,suascargasanulam-se.Um tomo, pode, contudo, ganhar ou per-der eltrons da eletrosfera, sem sofrer altera-es em seu ncleo, resultando ento em par-tculas denominadas ons.Quando um tomo ganha eltrons, ele setransforma em um on negativo, tambm cha-mado de nion.AFigura3exemplificaoconceitodenion,utilizando,paraisto,otomodoele-mento cloro.Figura 3 nion Cloreto Cl.Otomonormaldecloro(Cl)tem17prtons, 18 nutrons e 17 eltrons. Ele podeganhar um eltron e transformar-se em nioncloreto (Cl), que ter 17 prtons, 18 nutronse 18 eltrons.Quando um tomo perde eltrons, ele setornaumonpositivo,tambmchamadodeCTION.Otomonormaldesdio(Na)tem11prtons, 12 nutrons e 11 eltrons. Ele podeperder um eltron e transformar-se emctionsdio (Na+), que ter 11 prtons, 12 nutronse 10 eltrons.Observe que quando um tomo ganha el-trons, seu tamanho aumenta; quando perde el-trons,seutamanhodiminui;mas,emambosos casos, sua massa praticamente no se alte-ra,poisamassadoeltrondesprezvel(9,109390 x 1024 g).1.1.3 Substncias QumicasHavendoapenascercade90elementosqumicos diferentes na natureza, por que en-contramos uma variedade to grande de mate-riais diferentes?Porqueessestiposdetomosdiferentespodemreunir-sedasmaisvariadasmaneiraspossveis, atravs das ligaes qumicas, for-mando uma infinidade de agrupamentos dife-rentes, que podem ser as chamadas molculasou aglomerados inicos.Cada molcula ou aglomerado inico pas-sa a representar uma substncia pura ou es-pcie qumica bem definida. Cada substnciapor sua vez representada por uma abrevia-o denominada frmula.Em cada molcula, encontramos um cer-to nmero de tomos ligados entre si. Nos aglo-meradosinicos,existemoschamadosons,que so tomos ou grupos de tomos carrega-dos eletricamente.A Figura 5 exemplifica o que chamadode molcula e o que denominado aglome-rado inico.NveisSubnveisNmero mximo deeltrons por nveis(K) 1(L) 2(M) 3(N) 4(O) 5(P) 6(Q) 7Nmero mximo deeltrons por subnveis281832321821s2 6 10 142s 2p3s 3p4s 4p 4d 4f7s3d5s 5p 5d 5f6s 6p 6dAFigura4,exemplificaoconceitodection, utilizando, para tanto, o tomo do ele-mento sdio (Na).Figura 4 Ction de Sdio Na+.12Qumica AplicadaFigura 5 Molcula ou Aglomerado Inico.(2)SubstnciaMolcula ouaglomerado inicoFrmulaHidrognioGs incolor, combust-vel, menos denso que oar (e, por isso, usado embales meteorolgicos)CH3 CH2OHH2Molculadehidrognio.OxignioGsincolor,existenteno ar e indispensvel respirao dos animaise vegetais.O2Molculadeoxignio.EnxofreP amarelo, muito usa-do para fabricar outrassubstncias teis (coran-tes,vulcanizadoresdaborracha, etc.)S8Molculadeenxofre.guaIndispensvel vida dosvegetais e animais.H2OMolculadegua.Gs carbnicoGs incolor, usado emextintores de incndio,em bebidas refrigeran-tes, etc.CO2Molculadegscorbnico.lcool comumLquido incolor, usadoem bebidas alcolicas,como combustvel, etc.Molculadelcool.NaClSal comumSlido branco, tambmchamado sal de cozi-nha, muito importantena alimentao.Aglomerado inico de Na+e Cl que forma o sal de co-zinha.Umacomparaobastanteinteressantesobre o significado de molculas e aglomera-dos inicos a construo de uma casa, poistem-se tijolos, areia, cimento, cal, pedras, fer-ro,etc,comquesepodemconstruircasaseprdios totalmente diferentes.A representao de uma molcula dadaatravs de sua frmula. A somatria das mas-sasatmicasdoselementosquefazempartedessa frmula chama-se massa molar.Massa molar = o nmero que identifi-ca quantas vezes a molcula de uma substn-cia mais pesada do que 1/12 do tomo decarbono C12.Molcula grama ou mol = a massa mo-lar expressa em gramas.A Tabela 3, abaixo, exemplifica o concei-to de substncia, frmula, massa molar e Mol.Tabela 3.Exemplos de Substncias Qumicas eFrmulas Substncia FrmulaMassa molarMolCloreto de sdio NaCl 23 + 35,5 = 58,5 58,5 gAmnia NH314 + 3 (1) = 17 17 gcido sulfrico H2SO42 (1) + 32 + 4 (16) = 98 98 gGs carbnico CO212 + 2 (16) = 44 44 gEtanol C2H6O 2 (12) + 6 (1) + 16= 46 46 gPropano C3H83(12) + 8 (1) = 44 44 g possvel a elaborao de alguns questio-namentos envolvendo Mol e Nmero de Mols.Exemplos:01. ConverteramassaemgramasdecidosulfricoH2SO4paranmerodemols.Quantos mols h em 49 g de H2SO4?Resposta:A massa molar do H2SO4 = 98 gAssim: 98 g= 1 MolPortanto: 49 g = x Mol x Mol = 0,5 molClculo de massa a partir do nmero demolstambmpossvel,bastaconsiderarooposto do exemplo acima.02. Qual a massa, em gramas, de 0,2 mols dogs amnia NH3?Resposta:A massa molar do gs NH3= 17 g, corres-ponde a 1 MolAssim:17 g = 1 Molx g = 0,2 MolsPortantox g = 3,4 g de gs amnia1.1.3.1 Substncias Qumicas SimplesSubstnciassimplessoaquelasfor-madas por tomos de um mesmo elemento qu-mico.Exemplos: oxignio (O2), hidrognio (H2),oznio (O3)Comentrios:1. Hexemplosdealgunstomosque,simultaneamente, representam o tomoe a substncia simples. Um tomo dehlio(He)representaumtomodehlioetambmamolculadeumasubstncia simples.Qumica Aplicada132. Htomosquepodemagrupar-sedemaneiras diferentes, formando substn-cias diferentes. Por exemplo, o oxig-nio pode formar, com dois tomos, umamolcula da substncia simples oxig-nio e, com trs tomos, uma molculasimples de oznio.EstefenmenochamadodeAlotro-pia isto , o oxignio e o oznio soformas alotrpicas do elemento qumi-cooxignio.Outrosexemplosdealotropiasoocarbono,poisformaocarbono graftico e o diamante; o fsfo-ro branco (P4) e o fsforo vermelho (P).3. Onmerodetomosdomesmoele-mento chamado de Atomicidade molculasmonoatmicas:tmumtomo, exemplo: Hlio (He); molculas diatmicas: tm dois to-mos, exemplo: oxignio (O2); molculas triatmicas: tm trs to-mos, exemplo: oznio (O3); molculaspoliatmicas:tmmaisquetrstomos,exemplo:fsforobranco (P4).1.1.3.2 Substncias Qumicas CompostasSubstnciascompostasoucompostosqumicos so aquelas formadas por tomosde elementos qumicos diferentes. o que ocorre, por exemplo, com a gua(H2O), amnia (NH4), lcool comum (CH3 CH2OH),salcomumoucloretodesdio(NaCl).Comentrios:Substncia Pura: qualquer substncia,simplesoucomposta,formadaportomos,molculasouaglomeradosinicos,todosiguais entre si.a) Uma substncia pura tem propriedadescaractersticas bem definidas. Por exem-plo: a gua, nas condies ambientais, lquida, incolor, inodora, no inflam-vel, etc.b) Tem composio qumica constante:Quando simples formada por umnico elemento qumico;Quando composta formada pelosmesmoselementosqumicos,ligadosna mesma proporo em massa (Lei deProust).1.2 MisturasAps a compreenso do que seja a subs-tncia simples e a composta, agora possvelentender o conceito de mistura. Foi visto tam-bm que a cada substncia corresponde um tipodemolculaoudeaglomeradoinicobemdefinido e, que existe uma infinidade de subs-tncias puras diferentes.Exemplosdessassubstnciasmisturadaspodem ser observados na Figura 6.Figura 6 Exemplos de Misturas.Oarquerespiramosumamisturaondepredominammolculasdenitrognio(N2)e de oxignio (O2).No lcool comum, alm dasmolculasdoprpriolcool(CH3 CH2OH), que so emnmeropredominante,en-contramosalgumasmolcu-las de gua (H2O)Se voc observar, cuidadosamente, um paraleleppedo degranito, ver um grande nmero de pontinhos brilhantes eumgrandenmerodepontinhosescuros,dispersospelamassa cor de cinza que constitui a pedra.1.2.1 Misturas HomogneasNo se pode distinguir, mesmo com aux-liodemicroscpiossofisticados,oscompo-nentes de uma mistura. Uma mistura homo-gnea tambm chamada de sistema homo-gneo ou soluo.Em uma soluo, h o conceito de solutoe solvente.Soluto: a substncia que, em geral, en-contra-se em menor quantidade em uma mis-tura estando dissolvida pelo solvente.Solvente: substncia que dissolve o soluto.Para exemplificar o conceito de solventee soluto, pode-se citar o acar dissolvido nagua, ou ainda, o oxignio dissolvido na mis-tura de nitrognio, constituindo o ar que respi-ramos.14Qumica Aplicada1.2.2 Misturas HeterogneasEm uma mistura heterognea, possveldistinguir as substncias que a compem, sen-do cada poro homognea denominada fase.Assim, as misturas podem ser classifica-das nos seguintes sistemas:1. sistemas monofsicos tm uma ni-ca fase e, portanto, so sistemas ou mis-turas homogneas;2. sistemas bifsicos tm duas fases, sosistemas heterogneos;3. sistemas trifsicos tm trs fases dis-tintas, so sistemas heterogneos;4. sistemas polifsicos tm mais de trsfases distintas.Comentrios:1. Misturas homogneas apresentam pro-priedades iguais em todos os seus pon-tos; nas misturas heterogneas, as pro-priedades variam quando se atravessa asuperfcie de separao entre uma fase eoutra. Exemplo: mistura de gua e leo.2. muitoimportantenoconfundirasfasescomassubstncias(oucompo-nentes) existentes em um sistema. Porexemplo:Trs fases:Uma fase slida gelo;Outra fase slida sal no dissolvido;Uma lquida que uma soluo (mis-tura homognea) de sal em gua.Duas substnciasgua seja na soluo, seja na formade gelo, gua;Sal seja na soluo, seja depositadono fundo do recipiente.3. Aocontrriodassubstnciaspuras,pode-se dizer que as misturas:No tm composio constante: pode-se juntar um soluto em maior ou me-nor quantidade;No tm propriedades caractersticas e bemdefinidas:aguapuracongelasemprea0C; uma mistura de gua e sal congelarsempre abaixo de 0C, temperatura esta quedepender da quantidade de sal na mistura.4. AFigura8apresentaumfluxogramados conceitos estudados at o momento.Figura 8 Fluxograma da constituio da matria.1.3 Transformaes da matria1.3.1 Transformaes FsicasDenomina-se transformao fsica ou fe-nmenofsicotodamudanaqueocorreemum sistema em observao, quando esta notransforma a matria em sua identidade.Umamesmasubstncia,porexemplo,agua, pode apresentar-se em diferentes esta-dos fsicos, isto : na forma slida, lquida egasosa. Esses estados so denominados esta-dos fsicos da matria.Emboraexistammuitosfenmenosfsi-cos, como o aquecimento de um corpo, a pas-sagemdecorrenteeltricaporumfioeou-tros, os que mais interessam Qumica so asmudanas de estado fsico conforme ilustra aFigura 9.Figura 9 Fluxograma de Mudana de Estados. importante observar que as mudanasde estado fsico de uma substncia pura iroocorrer em condies constantes e bem defi-nidas. So as chamadas constantes fsicas.NaFigura10,possvelobservarque,durante a fuso da gua, por exemplo, a tem-peraturapermanececonstanteeiguala0C.Este fato define o primeiro patamar do grfi-co na Figura 11, o qual apresenta a tempera-turadefuso(P.F.)dogelo.Fatoidnticoocorre durante a ebulio (100C), resultandono segundo patamar e que define a temperatu-ra ou temperatura de ebulio (P.E.) da gua.leo (com certas propriedades)gua (com propriedades diferentes)Superfcie de separaoGeloSal no-dissolvidogua salgadaFigura 7 Mistura Heterognea.Qumica Aplicada15 possvel tambm observar na Figura 11o grfico de resfriamento de uma substncia,quenadamaisdoqueoprocessoinverso.No processo de aquecimento, as transforma-es so ditas endotrmicas, isto , absorvemcalor para mudarem de estado fsico. No pro-cesso de resfriamento, as transformaes soditas exotrmicas, isto , perdem calor nas mu-danas de estado.Figura 11 Grfico de aquecimento e grfico de resfriamento.(2)Figura 10 temp x quant. Calor absorvida.(3)Comentrios1. Cadaelementopuroousubstnciapura tem sua temperatura de ebulioe de fuso, que variam muito de umaparaaoutra,conformedemonstraaFigura 12.Figura 12 Temperatura de ebulio de diversas substncias.(2)Alm das temperaturas de fuso (ou soli-dificao) e de ebulio (ou de condensao),outras constantes fsicas tm grande importn-cia para uma substncia pura. So elas:a) densidade ou massa especfica cal-culada como o quociente da massa pelovolume da substncia.d=m / Vm = massa da substncia em gramasV = volume da substncia em cm3d = densidade em g/cm3 ou g/mLA densidade dos lquidos medida, dire-tamente, atravs de densmetros, como os exis-tentes em postos de gasolina.De acordo com as densidades, os produ-tosdopetrleopodemserclassificadosemleves(baixadensidadeoumenosdensos)epesados (alta densidade ou mais densos).b) calorespecficoquantidadedecalornecessria para aumentar em 1C a tem-peratura de 1 g da substncia.Por exemplo: 1 g de gua necessita de 1caloria para ter sua temperatura aumen-tada em 1C. Assim, pode-se dizer que ocalor especfico da gua 1cal / g . C.c) solubilidadedefinidacomoamaiorquantidade (em gramas) de uma subs-tncia que pode ser dissolvida em umadada quantidade de um lquido (em ge-ral em litros), a uma dada temperatura.Por exemplo: possvel dissolver, no mxi-mo, 365 g de sal comum em 1 L de gua a 20C.Sendoespecficasparacadasubstnciapura, as constantes fsicas permitem identificare caracterizar as substncias. Por exemplo:guaLquido, incolor, inodoro e inspidoTemperatura de fuso: 0CTemperatura de ebulio:100Ca1atm(atmosfera)densidade: 1 g/cm3 a 4C e 1 atmcalor especfico: 1 cal/g.C16Qumica AplicadaAs propriedades das substncias puras socatalogadas em livros especiais. As constan-tes fsicas so a identidade de uma substncia,sendo utilizadas como critrio de pureza.1.3.2 Transformaes QumicasDenomina-setransformaoqumicaoufenmeno qumico toda mudana que ocorreem um sistema e que provoca transformaoda matria. Isto , a matria perde sua identi-dade original transformando-se em outra.Exemplos de transformaes qumicas soas reaes de combusto, oxidao, neutrali-zao e outras que sero estudadas mais tarde,no captulo de reaes qumicas.Toda transformao qumica uma rea-o qumica.1.3.2.1 Transformaes Qumicas no PetrleoExemplosmuitoimportantesdetrans-formaes qumicas so aquelas observadasnos Processos de Converso do Petrleo.Ali ocorrem diversas reaes qumicas, es-pecficasdecadaprocessoequeso,emgeral,conjugadascomtemperaturaepres-so.muitocomum,ainda,apresenadeum agente que pode acelerar ou diminuir avelocidade de uma reao qumica sem, en-tretanto,participarquimicamentedelaocatalisador.Estesprocessosserodetalha-dosnoCaptulo2,TpicosEspeciaisdeQumica Orgnica.Dentro dos Processos de Converso doPetrleo, podem ser citados:a) CraqueamentoDecomposio de substncias com gran-des molculas em outras de molculas meno-res, pela ao de temperatura ou de um catali-sador.Comocatalisador,emgeral,soutili-zadas substncias denominadas de zelitos.Oszelitossoaluminossilicatos,comopor exemplo, o KMg(Si3AlO10)(OH)2.Umexemplodetransformaoqumicapelo craqueamento a quebra do gasleo pe-sado, gerando gasolina e leo de reciclo, con-forme reao qumica a seguir: C7H15 . C15H30.C7H15C7H16 + C6H12:CH2+ C14H28:CH2 gasleo pesadogasolinagasolinaleo de reciclo(antidetonante)AsvriasfasesdocraqueamentoforamresumidasnolivroIndstriadeProcessosQumicos e so aqui reproduzidas conformeas reaes seguintes.leo de cargaC7H15.C15H30.C7H15leo craqueadoC7H16 +C6H12:CH2+ C14H28:CH2CraqueamentoReiteradoC2H6 + (C4H8:CH2 + C8H18 + C6H12:CH2)+ CH2:CH:CH:CH:CH3 +C2H4 Gsgasolinamateriais formadores gs de gomaPolimerizaoC2H6+ (C4H8:CH2 + C8H18) + C12H22+C2H4 Gs gasolina alcatrogs importante mencionar que h variaesdos processos de converso via craqueamen-to. Existem os processos de converso via cra-queamento trmico, cataltico, retardado, hi-drocraqueamento cataltico e o hidrocraque-amento cataltico brando. Todos, entretanto,tm a funo de quebra de cadeia carbnicaparaaobtenodemolculasmenoresqueasoriginaiseserodiscutidosemdetalhesno Captulo 2 Tpicos Especiais de Qumi-ca Orgnica.b) Viscorreduo um processo que segue a linha do cra-queamento trmico e tem como objetivo a re-duo do tamanho das molculas das substn-cias,transformando-asemsubstnciasmaisleves e mais fluidas. Processo atualmente emdesuso.c) Alcoilao catalticaA alcoilao cataltica ou apenas alcoila-o, consiste na juno de duas molculas le-ves (menores) para a formao de uma tercei-rademaiormassamolar.Estareaocatalisada por um agente de forte carter cido(cidofluordricoHF,oucidosulfricoH2SO4). Exemplo de uma reao de alcoilao:Qumica Aplicada17d) Reformao catalticaA reformao cataltica ou reforma, como mais conhecida, tem por objetivo principaltransformar uma nafta de destilao direta, ricaem hidrocarbonetos parafnicos, em outra, ricaemhidrocarbonetosaromticos.Converte,portanto,anaftaemcompostoscommaiornmero de octanas. semelhante ao craquea-mento, mas so usadas cargas mais volteis.Os catalisadores contm, em geral, elementoscomo o rnio, platina ou cromo. um proces-so de aromatizao. Um exemplo desse pro-cesso de converso apresentado pela reaoqumica abaixo.1.4 Desdobramento de misturasO petrleo, para que possa ser efetivamen-teaproveitado,deveserdesdobradoemou-tras substncias. Para esse processo, so utili-zadas as faixas de ebulio de cada uma de-las, denominadas fraes.Os processos de desdobramento de mis-turas, convencionalmente utilizados na qumi-ca, deram origem queles utilizados para o pe-trleo.Os processos mais comumente utilizadosso a filtrao, a decantao, a destilao e acristalizao.a) Filtrao um processo mecnico, que serve paradesdobrar misturas heterogneas de um sli-do disperso em um lquido ou gs. No desdo-bramento do petrleo, este processo no temgrande utilizao, entretanto, em processos deregenerao ou recuperao de leos mineraise produtos do refino do petrleo, muito co-mum o uso dos chamados filtros-prensa. Esteprocedimento pode retirar, conforme o tipo defiltro utilizado, partculas slidas em suspen-so e, se houver aquecimento, pode ainda di-minuirocontedodeguapresentecomocontaminante.A Figura 13 apresenta um modelo, embo-ra antigo, de filtro-prensa.Figura 13 Filtro Prensa.(2)b) Decantaotambmumprocessomecnico,queserve para desdobrar misturas heterogneas deum slido disperso em um lquido ou de doislquidos imiscveis entre si.No desdobramento do petrleo, este pro-cesso tambm no tem grande utilizao.A Figura 14 apresenta um tpico processode decantao. H, entretanto, outras formasde decantao como a sedimentao fracionadaeacentrifugao.Osfunisdeseparaooudecantaotmcomopropsitoaseparaode lquidos imiscveis, como por exemplo, leoegua.Noadequadoparaaplicaoemgrandes volumes, como no caso da indstriade petrleo.Figura 14 Processo de decantao tpico.c) Destilao um processo fsico que serve para des-dobrar as misturas homogneas, como as so-lues de slidos em lquidos ou solues dedoisoumaislquidos.Adestilao,porserum processo fsico de separao, no altera aspropriedades fsicas dos componentes da mistu-ra ou de cada frao do petrleo, por exemplo. um processo que tem como base as di-ferenas de temperatura de ebulio existentesentre os compostos que coexistem em uma mis-tura, como o caso do petrleo. Variando-se asSedimen-taoDecantaoSifonao18Qumica Aplicadacondies de aquecimento do petrleo, pos-svel vaporizar-se compostos leves, interme-diriosepesados(funodotamanhodasmolculas),que,aosecondensarem,podemser separados.Almdatemperatura,pode-seutilizaroprocesso de destilao a vcuo, uma vez que atemperatura de ebulio de uma substncia funo da presso sobre ela exercida.Figura15Torrededestilaoemuma refinaria de petrleo.D HALPERN / PR-SOCK PHOTOSA conjuno desses dois parmetros, tem-peratura e presso, encontrados nas torres dedestilao de refinarias, permite que o petr-leo seja separado em suas diversas fraes.A Figura 15 apresenta uma tpica torre dedestilao de petrleo e a Figura 16 um equi-pamento de destilao em laboratrio, que deuorigem s torres de destilao fracionada, apre-sentadas na Figura 15.Figura 16 Sistema de destilao em laboratrio.d) CristalizaoA cristalizao um processo fsico queserve para separar e purificar slidos. A guado mar contm muitos sais. Com a evapora-o da gua, h a cristalizao destes sais, prin-cipalmenteocloretodesdio(NaCl,saldecozinha).Esteprocedimentonoutilizadona indstria do petrleo.e) DessalinizaoEste no um processo que pode ser consi-derado de desdobramento de misturas. Contudo,uma anlise mais detalhada dos processos de des-dobramento mostra que existe o processo de de-cantao para separar lquidos imiscveis de den-sidades diferentes, leo e gua, por exemplo.A Figura 17 apresenta um decantador utiliza-do em laboratrio e a Figura 18 um exemplo dedessalinizador utilizado em refinarias de petrleo.Figura 17 Sistema de decantao.Figura 18 Dessalinizador ou Dessalgadora REPAR Araucria PR.A dessalinizao ou dessalgao, no pro-cesso de refino do petrleo, muito importan-te, pois se trata de um procedimento de lava-gem ou de limpeza do cru, para remoo desais minerais, gua e sedimentos dissolvidos,que so arrastados nos processos de extraodo petrleo. Antes do refino, o petrleo deveser lavado para no provocar danos s tor-res de destilao.A dessalinizao ou dessalgao no alte-raacomposiodopetrleo,apenasretiraimpurezas pelo processo de diluio, dissolu-o, lavagem, decantao e arraste.Para este procedimento, utilizada a cha-mada gua de processo, gua tratada atravsdos processos convencionais para a indstria,TermmetroSada de guade resfriamentoCondensadorGarras deFerroBalo dedestilaoMistura a ser fracionada(digamos dois lquidosmiscveis entre si)Tela de aquecimento(tela metlica revestidacom amianto)Entrada de guade resfriamentoSuportesde ferroLquido maisvoltil que jse destilouFunil de decantaoLquido menos densoLquido mais densoTorneiraQumica Aplicada19isto , clarificao e, neste caso, sem clorao,para que o cloro residual no oferea possibi-lidades de transformaes qumicas nesta fase.1.5 LigaesqumicasUmaligaoqumicaumaunioentretomos. Os qumicos entendem as proprieda-des da matria em termos dos tipos de ligaoque mantm os tomos unidos. Por exemplo,porqueofosfatodeclciotoduroqueanatureza o adotou para a formao dos ossos?Por que to difcil fazer compostos a partirdonitrogniodoar?Comopodemosfazeraviesefoguetesmaisfortesemaisleves?Responder perguntas como estas depende doentendimento dos diferentes tipos de ligaoe como podem originar compostos com dife-rentes propriedades.Uma ligao qumica forma-se entre doistomosseoarranjoresultantedeseusdoisncleosedeseuseltronstemenergiamaisbaixa que a energia total dos tomos separados.Seaenergiamaisbaixaatingidapelatransferncia completa de um ou mais eltronsde um tomo para outro, formam-se ons, e ocomposto mantido pela atrao entre essesons (atrao eletrosttica). Esta atrao t-pica de uma ligao inica.Se o abaixamento de energia pode ser atin-gidopelocompartilhamentodeeltrons,en-to, os tomos unem-se atravs de uma liga-o covalente.Outro aspecto que explica a combinaodetomosatravsdasligaesqumicasabusca da estabilidade qumica, conseguida porexemplo pelos gases nobres.Osgasesnobressoos6elementosdafamlia8Adatabelaperidica:hlio(He),nenio(Ne),argnio(Ar),criptnio(Kr),xennio (Xe) e radnio (Rn). A principal ca-racterstica desses elementos a inrcia qu-mica,ligadaaofatodepossuremacamadadevalnciacompleta(camadadevalnciacompleta=8eltronsnaltimacamadadeeltrons ou camada eletrnica). Desse modo,os gases nobres no apresentam tendncia emformar ons (doar ou receber eltrons) espon-taneamente. Por serem muito estveis, no se com-binam com outros tomos espontaneamente.fatoque,dos110elementosqumicosconhecidos,apenas6,osgasesnobres,soencontrados na forma de tomos isolados. Osdemais elementos encontram-se sempre liga-dos uns aos outros, de diferentes maneiras enas mais diversas combinaes.Comparandoaspropriedadesdosgasesnobrescomosoutroselementos,observa-sequeelessoelementosmuitoestveise,emgeral,apresentamelevadospotenciaisdeio-nizao e baixa reatividade qumica.1.5.1 Configurao Eletrnica dos Gases NobresQualquer ligao qumica feita atravsda eletrosfera, envolvendo somente os eltronsmais externos do tomo, sem jamais atingir oncleo. Logo, indispensvel observar a con-figuraoeletrnicadosgasesnobres,paraentender o motivo da grande estabilidade quepossuem.Aconfiguraoeletrnicaobtidaatra-vs do Diagrama de Linus Pauling, confor-me foi apresentado na Figura 2.A Tabela 4 apresenta os gases nobres, seunmero atmico e sua distribuio eletrnica.Tabela 4. Distribuio Eletrnica dos Gases NobresElementos Nmero Configurao EletrnicaSmbolos Atmico (Z)Hlio He 2 1s2Nenio Ne 10 1s2 / 2s2 2p6Argnio Ar 18 1s2 / 2s2 2p6 / 3s2 3p6Kriptnio Kr 36 1s2 / 2s2 2p6 / 3s2 3p6 3d10/ 4s2 4p6Xennio Xe 54 1s2 / 2s2 2p6 / 3s2 3p6 3d10/ 4s2 4p6 4d10 / 5s2 5p6Radnio Rn 86 1s2 / 2s2 2p6 / 3s2 3p6 3d10/ 4s2 4p6 4d10 / 5s2 5p6 5d10/ 6s2 6p2Relacionando a estabilidade dos gases no-bres e o fato de no realizarem, espontaneamen-te,ligaescomoutroselementos,possvelconcluirquesuaestabilidadeconseqnciada configurao eletrnica. Os outros elemen-tosestabelecemligaesparaadquirirumaconfigurao eletrnica parecida dos gasesnobres e, assim, adquirirem a estabilidade.A Regra do Octeto (Gilbert Newton Lewis)Ostomosdosdiferenteselementosli-gam-se uns aos outros, doando, recebendo oucompartilhando eltrons, na tentativa de ad-quirir uma configurao eletrnica igual deumgsnobre:8eltronsnacamadadevalncia ou, ento, 2 eltrons se a camada devalncia for a 1 camada.1.5.2 Ligao InicaDenomina-seligaoinicaaquelaqueocorre pela atrao eltrica entre ons positi-vos (ctions) e negativos (nions).20Qumica AplicadaEsses ons so formados, de modo geral,pelos metais e ametais ou no metais.METAIS(3)Elementos muito eletropositivos.Normalmente possuem de 1 a 3eltrons na ltima camada oucamada de valncia. Tmfacilidade em perder esseseltrons e formar ctions.Transferncia de eltronsCtions +nionsSUBSTNCIA INICA OU COMPOSTO INICONO METAISElementos muito eletronegativos.Normalmente possuem de 5 a 7eltrons na ltima camada oucamada de valncia. Tmfacilidade em ganhar esseseltrons e formar nions.Aligaoinicapodeserexplicada,deforma mais objetiva, utilizando-se o exemplodos tomos de sdio e cloro.O tomo de sdio (Na) tem Z = 11 e con-figurao eletrnica de1s2 / 2s2 2p6 / 3s1 ltima camada = 1 eltronO tomo de cloro (Cl) tem Z = 17 e confi-gurao eletrnica de1s2 / 2s2 2p6 / 3s2 3p5 ltima camada = 7 eltrons.Nenhum dos dois elementos possui 8 el-trons na ltima camada, sendo portanto inst-veis quimicamente. A Figura 19 exemplificaa ligao qumica entre sdio e cloro.Figura 19 Representao da ligao inica Na+ e ClO tomo de sdio possui um eltron na ltimacamada ou camada de valncia. Se perder esse el-tron, sua camada de valncia passa a ser a anterior,que j est completa (2s2 2p6). Ao perder 1 eltron,o sdio transforma-se em ction Na+, que possui amesma configurao do gs nobre Nenio.O tomo de cloro possui cinco eltrons naltima camada ou camada de valncia. Se ga-nhar mais 1 eltron, sua camada de valnciafica completa (3s2 3p6). Ao ganhar 1 eltron, ocloro transforma-se em nion Cl, que possuia mesma configurao do gs nobre Argnio.Assim, quando os tomos de sdio e clo-ro entram em contato, ocorre a transfernciade 1 eltron do sdio para o cloro, formandoctions e nions, respectivamente. A atraoentrectinos(+)enions()irformarumcomposto inico.ArepresentaodaFigura19podesersimplificada para:Tendo cargas eltricas opostas, os ctionse nions atraem-se, mantendo-se unidos pelaLigaoInica,queorigina,destaforma,ocloreto de sdio NaCl sal de cozinha. Naprtica, a reao qumica no envolve apenasdois tomos, mas sim um grande nmero de-les de modo que no final teremos um aglome-rado de ons, formando os chamados retculoscristalinos, conforme apresenta a Figura 20.Figura 20 - Vistas Espaciais do Na+Cl. (3)Qumica Integral, Marta Reis, Editora FTD, 1993,Qumica Aplicada21Observaes:1. Oreticuladomostrado,naFigura20,no pode ser visto, pois muito peque-no. Sua forma foi elaborada por meiodeestudoscomDifraodeRaioX.Contudo, possvel observar-se, atra-vs de uma lupa, os cristais cbicos docloreto de sdio. Esta forma cbica doscristais funo da cristalizao inter-na ser cbica.2. importantelembrarque,naforma-o do on, o tomo ir ganhar ou per-der eltrons em sua ltima camada ele-trnica (camada mais externa) e no nosubnvel mais energtico. Os exemplos,a seguir, esclarecem este fato.Para o tomo de Fe0 a distribuio eletr-nica, usando Linus Pauling, fica:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d64s2 ltima camada3d6 subnvel mais energtico ouK = 2; L = 8; M = 14 e N = 2 ltima camadaComo discutido no incio desse assunto,asligaesinicasocorrementreelementoseletropositivos, que apresentam tendncia emperder eltrons, tais como os metais, e elemen-tos eletronegativos com tendncia em ganhareltrons, como os ametais. A Tabela Peridi-ca (em anexo), mostra que os metais ficam esquerda e os ametais ou no-metais ficam direita. Das colunas A da Tabela Peridica, onmero de eltrons da ltima camada coinci-de com o prprio nmero da coluna. Assim,pode-seelaborarumatabelasimplificada,como a da Figura 21, que facilita a compreen-so da ligao inica.Figura 21 Ligao Inica.(2)Dos elementos da coluna 4A, carbono, si-lcio, germnio, estanho e chumbo, que apre-sentam 4 eltrons em sua ltima camada, ape-nas chumbo e estanho tm tendncia a formarligaes inicas.1.5.3 Ligao CovalenteOselementosnometlicospodemfor-marnions,pormnoformamctions.En-to,comoligam-seentresi?Elescomparti-lham eltrons. Uma ligao covalente o com-partilhamento de eltrons entre elementos nometlicos, os ametais.A ligao covalente comum baseia-se numcompartilhamento de um ou mais pares de el-trons, entre dois tomos, para que ambos ad-quiram a estabilidade, sendo que o par de el-trons compartilhado formado por 1 eltrondesemparelhado de cada tomo envolvido(3). importante observar, que o compartilha-mentodeeltronsfeitosempreaospares,porque em um orbital cabem, no mximo, doiseltrons.A ligao covalente ocorre, diferentemen-te da inica, quando a diferena de eletrone-gatividade entre os dois tomos no muitoacentuada. feita quando, para ganhar a esta-bilidade,ostomosprecisamganharel-trons. Ela ocorre entre ametal e ametal, ametale hidrognio ou hidrognio e hidrognio.Asligaescovalentesdoorigemsmolculas, que so unidades distintas, forma-das por um nmero determinado de tomos queestabelecem ligaes covalentes entre si.Pode-se representar a formao de mol-culas atravs de frmulas distintas: a eletrni-ca, a estrutural e a molecular.Frmula Eletrnica ou de LewisTodososeltronsdaltimacamadasorepresentadosaoredordecadaumdosto-mos envolvidos na ligao, colocando lado alado os eltrons que sero compartilhados.Exemplos:H

oH ouH : HH Cl ouHCloooooooooooooooFrmula EstruturalEsta frmula evidencia a estrutura da li-gao. O trao representa cada par de eltronsque est sendo compartilhado.(5)Qumica Integral, Marta Reis, Editora FTD, 1993,22Qumica AplicadaH C HCCO diplo representado pela letra gregami,que um vetor chamado vetor momen-to de diplo ou momento dipolar.Um vetor possui:a) mduloouintensidade:ovalornu-mricorealrelacionadoaumadeter-minada unidade;b) direo: o que existe em comum a umasrie de retas paralelas;c) sentido: uma das duas orientaes pos-sveis a partir de uma determinada di-reo.O vetor momento dipolarsempre apon-ta para o elemento mais eletronegativo, comopor exemplo:H Cl ll llAsligaescovalentessotpicasdoscompostos orgnicos, pois estes contm, ba-sicamente,elementosnometlicoscomoocarbono, oxignio, hidrognio, nitrognio, en-xofre e outros.Ocarbono,nasdiversasmolculasqueforma,fazsempre4ligaescovalentesco-munseformaumafigurageomtricatetra-drica.Exemplos de compostos orgnicos de im-portncia com ligaes covalentes.Gs etanoGs etenoExemplos:H H;H Cl ;Frmula MolecularA frmula molecular mostra apenas o tipoe a quantidade de tomos que forma uma mo-lcula. De forma geral, montada conformeos seguintes passos:1. escrevemos os smbolos dos tomos emordem crescente de eletronegatividade(o menos eletronegativo primeiro);2. cada smbolo seguido de um ndice sua direita, indicando o nmero de to-mos de cada elemento na molcula;3. o ndice 1 no precisa ser escrito.Exemplos:H2; HCl; CH4; C6H12; H2SO4Polaridade de uma ligao covalenteEmumaligaocovalentepodeounoocorrer a formao de um diplo, dependendoda diferena de eletronegatividade dos tomosque fazem a ligao.Ligao Covalente ApolarNessa ligao, os tomos possuem a mes-ma eletronegatividade, e o compartilhamentode eltrons de tal forma que a densidade ele-trnica de um tomo exatamente igual dooutro.Estetipodeligaodenominadadecovalenteidealeocorreentreametaiseametais.Exemplo: H2;Cl2;N2.Ligao Covalente PolarNessa ligao, pode ser observada a dife-renadeeletronegatividadeentreostomosque compartilham o par de eltrons. O com-partilhamento de tal forma que o elementomaiseletronegativotemamaiordensidadeeletrnica e o menos eletronegativo a menor.Exemplo:HCl; HBr; HF.No exemplo do cido clordrico HCl, ocloro mais eletronegativo do que o hidrog-nio e atrai para mais perto de si o par de el-trons da ligao, adquirindo um carter nega-tivo, representado por; 1. O hidrognio ficamaisafastado,adquirindoumcarterpositi-vo, 1+. Eventualmente,ocarbonopoderfazeruma ligao tripla com outro tomo, ou aindaduasligaesduplascomtomosdistintoscomo por exemplo:Gs etino H C C HGs carbnico O C O1.5.4 Ligao MetlicaSegundo a teoria da nuvem eletrnica;o metal seria um aglomerado de tomos, neu-tros e ctions, mergulhados em uma nuvemde eltrons livres (em linguagem mais tcni-ca: os eltrons esto deslocalizados). Os el-Qumica Aplicada23tronsdeslocalizadosestariamfuncionandocomo Ligao Metlica, mantendo os tomosaglomerados.No estado slido, os tomos dos metais (ealguns semimetais) agrupam-se de forma ge-ometricamente ordenada e originam clulas ouretculos cristalinos. Os retculos unitrios maiscomuns dentre os metais so apresentados naFigura 22.Figura 22 Retculos Cristalinos.Um conjunto muito grande de retculoscristalinos, formados de estruturas geom-tricasorganizadascristais,formamaes-trutura dos materiais metlicos. Ao micros-cpio, possvel observar-se algo semelhan-te Figura 23, onde uma grande quantidadede cristais aparece disposta de forma desor-denada e delineada pelos chamados contor-no de gros.Figura 23 Microscopia Eletrnica do Ao Carbono Zincado.Observao PrticaAo limpar bem uma folha de zinco, que,na realidade, uma chapa de ao recoberta poruma fina camada de zinco, podero ser vistos,mesmo a olho n, os cristais de zinco que for-mam a superfcie da chapa.Teoria das Bandas EletrnicasUtilizando o sdio metlico como exemplo:NatemZ = 11 e configurao eletrnica:1s2 2s2 2p6 3s1, representada na Figura 24.Figura 24 Distribuio Eletrnica do Sdio.SegundoosPostuladosdeBohr,osel-trons movem-se livremente apenas em nveispermitidosdeenergia;contudo,entrecadanvel de energia h uma regio proibida, quepode ser ultrapassada quando o eltron ganhaenergia (um quantum de energia).No retculo cristalino, os tomos dos me-tais encontram-se muito prximos e, em fun-o dessa proximidade, os nveis eletrnicosmaisexternostambmseaproximamefor-mam uma banda de energia.Considerandoquenosmetais,osel-trons de valncia tm baixa energia (ou bai-xopotencialdeionizao),ficafcilparaestesultrapassaremabandadevalnciaeatingirem a banda de conduo. (Figura 25),oqueexplicaaaltacondutividadedosmetais.24Qumica AplicadaFigura 25 Bandasde Valncia do Sdio.Os no metais, pelo contrrio, so, nor-malmente, maus condutores (isolantes) deeletricidade. O enxofre, por exemplo, quetem Z = 16 e configurao eletrnica de 1s22s22p63s23p4, tem orbital 3s2lotado e o3p4quaselotado.Oprximoorbitallivres ser o 4s2, muito distante para permitirqueoeltronultrapassefacilmentesendoassim,conseqentemente,oenxofrenoconduz eletricidade. A Figura 26 ilustra estefato.Figura 26 Bandas de Valncia e Conduo de Isolantes(enxofre - S).Os semimetais, especialmente o silcio eogermnio,tmumadistribuioeletrnicaintermediria entre os metais e no metais e,portanto, apresentam suas bandas de valnciae conduo muito prximas, conforme mostraa Figura 27.Em temperaturas baixas (< 0C), esses ele-mentossoisolantese,temperaturaambi-ente,esseselementossopobrescondutoresdeenergia,sendo,porisso,chamadossemi-condutores(semicondutoresintrnsecos).Oaumentodatemperaturafazaumentaracondutibilidade dos semicondutores, ao con-trrio dos metais.Figura 27 Bandas de Valncia e Conduo de umSemicondutor (silcio Si).Da ligao entre dois ou mais metais, ob-tm-se as chamadas ligas metlicas, podendotambm conter semimetais ou no metais1.6 Funes InorgnicasOscompostosestudadospelaQumicaInorgnica so divididos em funes comooscidos,asbases,ossais,osxido,oshidretoseoscarbetos.Aquiseroestuda-das apenas as funes cidos, bases, sais exidos.Antes, porm, de dar incio ao estudo dasfunesinorgnicas,sonecessriosalgunscomentriossobreachamadateoriadadissociaoinicadeArrhenius.Arrheniusverificou, em seus estudos, que algumas solu-esaquosasconduzemcorrenteeltricaeoutras no. Ele mostrou que, quando ons eramdissolvidos em gua, formando um eletrlito,a soluo conduzia corrente eltrica. Ao con-trrio, se compostos no inicos fossem dis-solvidos em gua, no se observava a condu-o de corrente.Em sua experincia, para comprovar estefato, Arrhenius utilizou sal de cozinha e a-car,observandoofenmenoapresentadonaFigura 28.Figura 28 Eletrlitos e No Eletrlitos.A lmpada se mantm apagada,provando que a soluo de gua eacar no permite a passagem dacorrente eltrica (soluo no-eletroltica)A lmpada se acende, provando que asoluo de gua e sal permite apassagem da corrente eltrica(soluoeletroltica).GeradorGerador+Soluo de gua e acar Soluo de gua e sal comum+ Qumica Aplicada25Eletrlitossosubstnciasinicas,queconduzem corrente eltrica em soluo e tam-bm em estado fundido.O sal de cozinha e outras substncias decarterinico,quandodissolvidosemgua,sesubdividemempartculascarregadasele-tricamente, denominadas ons. No caso do salde cozinha (NaCl), tem-se o on positivo Na+,denominadodectione,oonnegativoCl-,denominado de nion. Os ctions caminhampara o plo negativo e, ao contrrio, os nionscaminham para o plo positivo. Desse modo,a corrente eltrica tambm flui pela soluo eacendealmpadaqueestrepresentadanaFigura 28.Voltando questo das funes inorgni-cas; as substncias, para pertencerem mes-ma funo, devem possuir o mesmo grupo fun-cional. Grupo funcional significa um tomo,um on ou ainda um agrupamento de tomosou ons, responsveis pela semelhana no com-portamento qumico das substncias.Como a maioria dos compostos inorgni-cos so inicos ou podem formar ons, im-portantssimo que as tabelas de ctions, Tabe-la 5 e 6, e de nions, Tabelas 7, 8 e 9, sejammaterial de consulta freqente.POSSUEM UMA NICA VALNCIAmonovalentes bivalentes trivalentes tetravalentes(1+) (2+) (3+) (4+)H3O1+ hidrnio Be2+ berlio Al3+ alumnioNH41+ amnio Mg2+ magnsio Bi3+ bismutoLi1+ ltio Ca2+ clcioNa1+ sdio Sr2+ estrncioK1+ potssio Ba2+ brioRb1+ ubdio Ra2+ rdioCs1+ csio Zn2+ zincoAg1+ prata Cd2+ cdmioTabela 5. Tabela de Ctions UnivalentesTabela 6. Tabela de Ctions PolivantesPOSSUEM MAIS DE UMA VALNCIACu1+ cuproso Cu2+ cpricoHg2+ mercuroso Hg2+ mercricoAu1+ uros Au3+ uricoCr2+ cromoso Cr3+ crmicoFe2+ ferroso Fe3+ frricoCo2+ cobaltoso Co3+ coblticoNi2+ niqueloso Ni3+ niqulicoSn2+ estanoso Sn4+ estnicoPb2+ plumbloso Pb4+ plmbicoMn2+ manganoso Mn3+ mangans III Mn4+ manganosoPt2+ platinoso Pt4+ platnicoTi4+ titanoso Ti4+ titnicoArsnico (As) pode formar:As3+arsenioso e As5+ arsnicoAntimnio (Sb) pode formar: Sb3+ antimonioso e Sb5+ antimnicoDos halogniosF1fluoretoCl1cloretoClO1hipocloritoClO1cloritoClO1cloratoClO1percloratoBr1brometoBrO1hipobromitoBrO1bromitoBrO1bromatoBrO1perbromatoI1iodetoIO1hipoioditoIO1ioditoIO1iodatoIO1periodatoDo enxofreHS1bissulfetoHSO1bissulfitoHSO1bissulfatoDo nitrognioN1azotetoNO1nitritoNO1nitratoNH1amidetoDo fsforoPO1metafosfatoH2PO1hipofosfitoH2PO1dihidrogenofosfatoDo carbonoCN1cianetoNC1isocianetoOCN1cianatoNCO1isocianatoONC1fulminatoNIONS MONOVALENTES: 1234SNC1tiocianatoHCO1bicarbonatoCHO1formiatoC2H3O1acetatoDos metais de transioCrO1cromitoMnO1permanganatoFeO1ferritoAuCl1cloroauratoOutrosAlO1aluminatoAsO1metarsenitoSbO1metantimonitoBiO1bismutatoH1hidretoOH1hidrxidoBO1metaboratoBF1fluorborato23423434232322424223224Tabela 7. nions MonovalentesDo oxignioO2xidoO2perxidoO2superxidoDo enxofreS2sulfetoSO2sulfitoSO2sulfatoS2O2tiossulfatoS2O2hipossulfitoS2O2pirossulfitoS2O2hipossulfatoS2O2pirossulfatoS2O2peroxodissulfatoS4O2tetrationatoSnO2politionato(n = 2, 3, 4, 5, 6)NIONS BIVALENTES: 2Do nitrognioN2O2hiponitritoDo fsforoHPO2fosfitoHPO2monohidroge-nofosfatoDo carbonoC2carbetoCO2carbonatoC2O2oxalatoDos metais de transioCrO2(orto)cromatoCr2O2dicromatoMoO2molibidatoWO2tungstatoMnO2manganitoMnO2manganatoFeO2ferratoPtCl2hexacloroplatinatoZnO2zincatoOutrosBeO2berilatoB4O2tetraboratoSiO2metassilicatoSiF2fluorsilicatoSnO2estanitoSnO2estanatoPbO2plumbitoPbO2plumbatoSe2selenetoSeO2selenitoSeO2selenatoTe2teluretoTeO2teluritoTeO2telurato424343658766243324447344432433327263264Tabela 8. nions BivalentesDo nitrognioN3nitretoDo fsforoP3fosfetoPO3(orto)fosfatoNIONS TRIVALENTES: 34Dos metais de transio[Fe(CN)6]3ferricianetoOutrosBO3(orto)boratoAsO3arsenitoAsO3(orto)arsenatoSbO3antimonitoSbO3(orto)antimonato33434Tabela 9. nions TrivalentesDo fsforoP2O4hipofosfatoP2O4pirofosfatoNIONS TETRAVALENTES: 46Do carbonoC4carbeto(metaneto)Dos metais de transio[Fe(CN)6]4ferrocianetoOutrosSiO4(orto)silicatoAs2O4piroarsenatoSb2O4piroantimonato7477Tabela 10. nions Tetravalentes1.6.1 Conceito de cidosSegundo Arrhenius, cidos so substnciasque, em solues aquosas inicas, produzem,como nico ction, o hidrnio H3O+ (ver Ta-bela 5), formado pela reao de determinadoscompostos covalentes com a gua.Considere, por exemplo, a reao entre ocloreto de hidrognio, HCl, e a gua, H2O.3232426Qumica AplicadaxHCl + H2O HCl H ClComo o cloro mais eletronegativo que ohidrognio, a molcula de HCl polar e o parde eltrons compartilhado fica, naturalmente,deslocado para perto do cloro. O hidrogniodo HCl, por sua vez, fica com deficincia deeltrons. Quando esse composto entra em con-tatocomagua,ohidrognioacabasendoatradopelooxigniodaguaedeixaseunico eltron com o cloro.O tomo de hidrognio formado por umeltroneumprton.Seonicoeltronquepossui for perdido, resta o prton, e o hidro-gnio passa a ser representado por H+.Como o prton precisa de um par de el-trons para adquirir estabilidade e o oxigniopossui pares de eltrons disponveis, acaba seestabelecendo uma ligao coordenada entreoprtoneooxigniodagua,formandooction hidrnio ou H3O1+.Ocloroficandocomumeltronamais,aquele do hidrognio, forma o nion cloreto,Cl. importante observar que o cido clor-drico de fato cido, quando em soluo aquo-sa, pois produz ons, o ction hidrnio, H3O1+e o nion cloreto, Cl.Areaoqumicapodeserrepresentadada seguinte forma:HCl + H2OH3O+(aq)+ Cl (aq),onde aq = aquosoNomenclatura dos cidosA nomenclatura dos cidos segue o seguin-te esquema:A palavra cido seguida do nome do nion(Tabelas 7, 8 e 9) com a terminao do niontrocada, conforme indicado abaixo.OsexemplosdaTabela11,podemilus-trar a questo da nomenclatura.Tabela 11. Nomenclatura de cidoscido nion(aq)Nome do cidoNox do elementoFrmula (Frmula/nome) principalesuaMolecular influncianonomeHCl (aq)Cl:cloreto cidoClordrico HCl1-(aq): dricoHClO (aq)ClO1:hipoclorito cidohipocloroso HCl1+O(aq):hipo...osoHClO2(aq)ClO21 : clorito cidocloroso HCl3+O2(aq): osoHClO3(aq)ClO31 : clorato cidoclrico HCl5+O3(aq):icoHClO4(aq)ClO41 : perclorato cidoperclrico HCl7+O4(aq):per...icoClassificao dos cidosOs cidos podem ser classificados de acor-do com alguns critrios de nmero de elemen-tos qumicos que os compem, nmero de hi-drognio ionizveis (que se tornam nions ouctions), quanto a presena de oxignio, etc.Algunsexemplosmaisimportantesdessasclassificaes sero discutidos a seguir.a) nmero de elementos qumicosO cido classificado segundo o nmerode elementos qumicos que forma o cido, porexemplo: cido binrio: HCl (cido clordrico);H2S (cido sulfdrico ou gs sulfdrico);HBr (cido bromdrico). cido ternrio: HCN (cido ciandrico);H2SO4 (cido sulfrico); HNO3 (cidontrico); H3PO4 (cido fosfrico). cidoquaternrio:HSCN(cidoisociandrico)b) presena de oxignio hidrcidos:nopossuemoxignionamolcula,comoporexemplo:gssulfdrico H2S(aq) e cido ciandrico HCN(aq).Emumhidrcido,todososhidrognios so ionizveis. oxicido:possuiooxignionamol-cula,comoporexemploocidofosfrico H3PO4(aq), o cido fosforosoH3PO3(aq).Anomenclaturadosoxicidosfunodonmerodeoxidao(NOX)doelementocentral. Exemplo:HN5+O3 = cido ntrico ico para o maiornmero de oxidaoHN3+O2 = cido nitroso oso para o me-nor nmero de oxidaoc) grau de hidratao cidoorto:possuigraudehidrataonormal. So aqueles cidos oxigenadoscujos nomes terminam em ico. O prefi-xo orto optativo, pode ou no ser in-cludoaonome.Exemplo:H3PO4(aq)cido fosfrico ou cido ortofosfrico. cidometa:ocidooxigenadoquepossui o menor grau de hidratao pos-svel. O prefixo meta obrigatrio. Soobtidos pela desidratao (retirada deuma molcula de gua) do cido ortocorrespondente.xQumica Aplicada27Exemplo: cido piro: aquele cujo grau de hidra-tao intermedirio entre o orto e ometa. O prefixo piro obrigatrio. Es-ses cidos so obtidos pela condensa-odeduasmolculasdocidoortocom a perda simultnea de uma mol-cula de gua. Exemplo: cido pirofos-frico H4P2O7 (aq)d) temperaturadeebulio:pontosdeebulio medidos presso normal (1atm) cido voltil: baixa temperatura de ebu-lio (P.E.). Exemplos: HCl(aq) com P.E.85C; H2S(aq)com P.E. 59,6C; HCN(aq)com P.E. 26C. cidofixo:altatemperaturadeebuli-o(P.E.).Exemplos:H2SO4(aq)comP.E. 340C; H3PO4(aq) com P.E. 213C.e) graudeionizao:umdoscritriosmais importantes de classificao doscidos segundo seu grau de ionizao.Grau de Ionizao (): a relao entreo nmero de molculas ionizadas e o nmerode molculas dissolvidas.

= n de molculas ionizadasn de molculas dissolvidasO grau de ionizao tambm pode ser ex-presso em % (0 < < 100%) e mede, portan-to, a maior ou menor tendncia ionizao.O grau de ionizao depende da tempera-tura.Oscidossochamadosfortesseoseugrau de ionizao for maior do que 50%.Exemplos:HI cido ioddrico - (18C) = 95%HBr cido bromdrico - (18C) = 93,5%HCl cido clordrico - (18C) = 92,5%HNO3 - cido ntrico - (18C) = 92%H2SO4 cido sulfrico - (18C) = 61%Oscidossochamadossemifortesoumdios se o seu grau de ionizao estiver com-preendido entre 5% e 50%.Exemplos:H2SO3 cido sulfuroso - (18C) = 30%H3PO4 cido fosfrico - (18C) = 27%HF cido fluordrico - (18C) = 8,5%Os cidos so chamados fracos se o seugrau de ionizao for inferior a 5%. Exemplos:H2S gs sulfdrico - (18C) = 0,076%H3BO3 cido bromico - (18C) = 0,075%HCN cido ciandrico - (18C) = 0,008%Principais cidos presentes em Refina-rias de Petrleocidos fortes:H2SO4 cido sulfrico (oxicido, tern-rio e fixo).nas reaes de esterificao, hidratao ealcoilao cataltica;notratamentodeefluentesindustriais;temmassa molar = 98 (H = 1; S = 32; O = 16; total =98); na concentrao de 93,2%, como encontra-do comercialmente, no muito corrosivo. SuaprincipalutilizaonacorreodepHdeefluentesalcalinos.Nacoagulaodeefluentesfortemente alcalinos, o sulfato de alumnio (sal),geralmente, usado para diminuir a concentraodo coagulante. Em efluentes contendo bicarbona-tos (sal), reage formando o sulfato de clcio (sal).HCl cido clordrico (hidrcido, binrioe voltil); massa molar = 36,5(H = 1; Cl =35,5; total = 36,5); usado em substituio aocido sulfrico, com a desvantagem de apre-sentar-se mais caro.cidos semifortes:HF cido fluordrico (hidrcido, binrioe voltil); massa molar = 20 (H=1; F = 19; total=20);utilizadoprincipalmenteemreaesde alcoilao cataltica como catalisador.H3PO4 cidofosfrico (oxicido, tern-rio e fixo); massamolar = 97,9 (H = 1; O = 16;P = 30,9; total = 97,9); utilizado na reao depolimerizao do diisobuteno tetrapropeno28Qumica Aplicada1.6.2 Conceito de BasesBases so compostos de carter predomi-nantementeinicooumolecular,capazesdese dissociarem, em gua, liberando ons, dosquais o nico nion o hidrxido (OH1-).Exemplo:NaOH + H2ONa1+(aq) + OH1(aq)Hidrxido de sdio onhidrxidoNomenclatura das BasesParadarnomessbases,deve-seobser-var os seguintes procedimentos:a) quandooctionpossuiumanicavalnciahidrxido + de + nome do ctionExemplos:AgOH hidrxido de prataNaOH hidrxido de sdiob) quandooctionpossuimaisdeumavalnciahidrxido+ nome do ctionExemplos:Fe(OH)2 hidrxido ferroso ou hidrxidode ferro IIFe(OH)3 hidrxido frrico ou hidrxidode ferro IIIObservao: amenorvalnciadeumctionindicada pelo sufixo oso; amaiorvalnciadeumctionindicada pelo sufixo ico.Classificao das BasesAsbasessoclassificadassegundotrscritrios principais:a) nmero de hidrxidosmonobase:possuiapenasumgrupoOH1- na frmula:NaOH hidrxido de sdioDibase: possui dois grupos OH1- na fr-mula:Ca(OH)2 hidrxido de clcioTribase: possui trs grupos OH1- na fr-mula:Al(OH)3 hidrxido de alumnioTetrabase:possuiquatrogruposOH1-na frmula:Sn(OH)4 hidrxido de estanhob) solubilidade em guaMuito solveis: so os hidrxidos de-rivados dos metais alcalinos (famlia 1A da Tabela Peridica Li, Na, K, Cs,Rb e o hidrxido de amnio NH4OH).Parcialmente solveis: so as bases deri-vadas dos metais alcalinos terrosos (famlia 2Ada Tabela Peridica: Mg, Ca, Sr, Ba).Praticamenteinsolveis:todososoutroshidrxidos.c) grau de ionizaoO grau de ionizao de uma base mede asuafora.Oconceitoanlogoaograudedissociao dos cidos.Basesfortes:basesinicaseograudedissociao chega a praticamente 100%. Nes-se grupo, esto includas as bases dos metaisalcalinos e dos alcalinos terrosos.Bases fracas: so as bases predominante-mente moleculares, cujo grau de dissociao,em geral, inferior a 5%. Nesse, incluem-se ohidrxido de alumnio, hidrxido de amnio ehidrxidos dos demais metais.Principais Bases presentes em Refina-rias de PetrleoBases fortes:NaOH hidrxido de sdioNotratamentoMEROXparaGLP,NAFTA, querosene e diesel e, tambm na pr-lavagemcusticaparaaremoodogssulfdrico (H2S), conforme as reaes a seguir:2 NaOH + H2S Na2S + 2 H2ORSH + NaOH RSNa + H2ONaOH + R COOH R COONa+ H2ONotratamentoBENDERoxidaocataltica de mercaptanas a dissulfetos, em meioalcalino, na presena de catalisador de sulfetode chumbo (PbS), conforme reaes seguintes:2 RSH+1/2O2 PbSRSSR+H2O2 RSH + S + NaOH PbSRSSR + Na2S + H2ONo processo de tratamento de gua acertodopHdefloculao.ParacorreodepHdeefluentes cidos so utilizadas, de formageral,duas importantes bases, o hidrxido de sdio ou ohidrxido de clcio, ambas bases fortes. As reaesQumica Aplicada29que ocorrem nesse processo so de neutraliza-o e sero estudadas nos prximos captulos.O que importante saber sobres essas duasbases:1. NaOH hidrxido de sdio nome co-mercial: soda custica; massa molar = 40(Na = 23; O =16; H = 1; total =40); fornecida em soluo concentrada, po-dendo ser diluda para aplicao; temreaorpidaeuniforme,formandoprodutossolveis. A desvantagem emsua aplicao o alto custo.2. Ca(OH)2 hidrxido de clcio nomecomercial: cal extinta ou cal hidratada;apresenta-se na forma de p; massa mo-lar = 74 (Ca = 40; O = 16; H = 1; total=74).Devidoaobaixocusto,oalcalinizantemaisutilizadonotrata-mento de guas de abastecimento e deefluentesindustriais.Suasprincipaisutilizaes, no tratamento de efluentesindustriais, so a elevao do pH, pre-cipitao de metais pesados e remoode fsforo. As solues so preparadasem concentraes entre 2% a 10%. Po-dendo ser tambm utilizada a seco, atra-vsdedosadoresvolumtricosegravimtricos.1.6.3 Conceito de SaisSaissocompostosdecarterpredomi-nantementeinicooupredominantementemolecular, capazes de se dissociar na gua li-berando ons, mesmo que extremamente pou-cos,dosquaispelomenosumctiondife-rentedohidrnio(H3O1+)epelomenosumnion diferente do hidrxido (OH).Exemplos:CaSO4 sulfato de clcioCaSO4 + H2OCa2++SO42-NaCl Cloreto de sdioNaCl + H2O Na1+ + Cl1Ca(HCO3)2 bicarbonato de clcioCa(HCO3)2 + 2H2OCa2+ + 2H3O1+ + 2CO32Nomenclatura dos SaisOs sais so divididos em seis grupos, con-forme apresentado a seguir.a) Sal Neutrotodoosalquenopossui,nasuafr-mula, o hidrognio (no forma o H3O1+) e tam-bmnopossuionionhidrxido,OH1.Onome do sal formulado segundo:Nome do nion+de+nome do ctionA preposio de pode ser dispensada noscasosemqueoctionpossuimaisdeumavalncia.Exemplos:Ca3(PO4)2 = fosfato de clcioFe(NO2)2 = nitrito de ferro II ou nitrito ferrosob) Sal cido o sal que possui em sua frmula o hi-drognio ionizvel, produzindo o ction H3O1+,no possui porm o nion OH1-. O nome dessetipo de sal pode ser formulado conforme umdos esquemas seguintes:Nome do nion+prefixo mono, di ou tri+ cido+de+nome do ctionouprefixo mono, di ou tri+hidrognio+nome do nion+de+ nome do ctionOs prefixos, em ambos os casos, so paraindicar o nmero de hidrognios ionizveis.Exemplos:NH4HSO4 sulfato monocido de amniooumonoidrogenossulfatodeamnio.Nessecaso em especfico, h ainda a possibilidadedo nome usual, bissulfato de amnio.NaHCO3sulfatomonocidodesdio,monocarbonato de sdio ou, mais comumenteempregado, bicarbonato de sdio.Ca(HSO4)2 sulfato dicido de clcio oudissulfito de clcio;c) Sal Bsico todo o sal que possui o nion OH1 emsuafrmulaenopossuioctionH3O1+.Onome do sal bsico segue um dos procedimen-tos descritos:Nome do nion+prefixo mono, di ou tri+ bsico+de+nome do ctionouPrefixo mono, di ou tri+hidrxi+nome do nion+de+ nome do ctionExemplo:Mg(OH)Clcloretomonobsicodemagnsio(cloretobsicodemagnsio)oumonohidroxicloretodemagnsioouaindahidroxicloreto de magnsio.30Qumica Aplicadad) Sal Duplo ou Mistoosalquepossuidoisctionsoudoisnions diferentes, excluindo o nion OH1 e oction H3O1+.O nome do sal duplo quanto ao nion se-gue o procedimento abaixo.Nome do nion + nome do nion + nome do ctionmais eletronegativo menos eletronegativo.Exemplo:Mg(NO3)Cl nitrato-cloreto de magnsioO nome do sal duplo quanto ao ction se-gue o procedimento abaixo.Nome do nion + duplo + de + nome do ction + nome do ctionmais eletropositivomenos eletropositivoExemplo:NaKSO4 sulfato duplo de sdio e pots-sio ou sulfato de sdio e potssioe) Sal Hidratado o sal que possui molculas de gua agre-gadas ao seu arranjo cristalino. As molculasde gua encontram-se em propores determi-nadas em relao frmula do sal. A essa pro-poro d-se o nome de grau de hidratao,que indicado na frmula por um ponto.A nomenclatura desses sais segue a regrageral:Nome do sal + prefixo do grau de hidratao + hidratadoExemplos:CaCl2 . 2 H2O cloreto de clcio diidratado;CuSO4 . 5 H2O sulfato cprico pentaidratado;Na2B4O7 . 10 H2O tetraborato de sdio decaidratado.Principais Sais presentes em Refinarias dePetrleoSais NeutrosAlCl3 cloreto de alumnio:Com massa molar = 133,5 (Al = 27; Cl =35,5; total = 133,5); na forma de p branco eutilizadocomocatalisadornoprocessodealquilao cataltica.PbS sulfeto de chumbo:Com massa molar = 239 (Pb = 207; S = 32;total = 239); na forma de p branco, utilizadono Tratamento Bender.NaS sulfeto de sdio:Com massa molar = 55 (Na = 23; S = 32;total = 55); na forma de p branco e produtodereaonaremoodesulfetosatravsdaLavagem custica.CaCO3 carbonato de clcio e MgCO3 carbonato de magnsio:Commassamolares=100(Ca=40;C = 12; O = 16; total = 100) e = 84,3 (Mg =24,3; C = 12; O = 16; total = 84,3); respec-tivamente, e, na forma de p branco, prati-camente insolveis em gua, formam-se emtubulaes e/ou equipamento de troca tr-micacomoresultadodaevaporaodagua. Depositam-se nessas tubulaes e/ouequi pament osformandoaschamadasincrustraes que impedem a troca trmicae,muitasvezes,podemlevaraprocessosde entupimento.Al2(SO4)3 sulfato de alumnio:Com massa molar = 342 (Al = 27; S = 32;O = 16; total = 342), um p branco utilizadocomo floculante/coagulante qumico no trata-mento de efluentes e gua industrial.OutrossaiscomoosulfatofrricoFe2(SO4)3,sulfatoferrosoFeSO4,cloretofrrico FeCl3 e cloreto ferroso FeCl2, sotambm utilizados como floculantes/coagulan-tesemprocessosdetratamentodeguaeefluentes industriais.1.6.4 Conceito de xidos e Perxidos1.6.4.1 xidosSoformados por apenas dois elementosonde um deles o oxignio.A nomenclatura oficial para xidos baseia-se no uso dos prefixos mono, di, tri, tetra, etc.,para indicar tanto o nmero de tomos de oxi-gnio como o nmero do outro elemento, pre-sente na frmula do xido.Exemplos:Cl2O7 = heptxido de dicloro;Al2O3 = trixido de dialumnio ou xidode alumnioFe2O3=trixidodediferroouxidodeferro III ou xido frricoCaO = monxido de clcioOsxidospodemserclassificadoscomoinicos,covalentes,anfteros,neu-tros e mistos.Qumica Aplicada31Os xidos inicos ou bsicos so, em ge-ral,formadospormetaisalcalinos,alcalinosterrosos e metais de alta eletropositividade.Exemplos:Na2O monxido de sdio;MgO monxido de magnsioK2O monxido de potssio;CaO monxido de clcio (cal virgem)CrO monxido de cromo;Dentre osxidos inicos de importnciapara uma Refinaria de Petrleo, o mais conhe-cido , sem dvida, o CaO monxido de cl-cio utilizado como floculante/coagulante emprocessosdetratamentodeguaeefluentesindustriais.Os xidos covalentes ou cidos so aque-les formados por elementos que possuem altaeletronegatividadecomoosametais,ouain-da, por metais de baixa eletropositividade.Exemplos:CO2 dixido de carbono;SO3 trixido de enxofre;CO monxido de carbono;SO2 dixido de enxofre;ClO2 dixido de cloro.Dentre osxidos covalentes de importn-cia para uma Refinaria de Petrleo, podem sermencionados os seguintes:ClO2 dixido de cloro utilizado comooxidante de matria orgnica em processos detratamento de gua e efluentes industriais;SO2 dixido de enxofre utilizado comosubstncia redutora de compostos presentes emguas e efluentes industriais.Os xidos anfteros so xidos de carterintermedirio entre o inico e o covalente. Soformados por elementos de eletronegativida-de mdia, que podem ser metais ou semime-tais.Oqueirdeterminarocomportamentocomo inico (bsico) ou covalente (cido) sera substncia com a qual forem reagir.Exemplos:Al2O3 trixido de dialumnio (alumina);ZnO monxido de zinco;PbO monxido de chumbo;SiO2 monxido de silcio (slica)Dentre osxidos anfteros de importn-cia para uma Refinaria de Petrleo podem sercitados o trixido de dialumnio (alumina) e omonxidodesilcio(slica),ambosutili-zadoscomocatalisadoresemreaesdosprocessosderefino,principalmenteasdecraqueamento.A slica ativada pode tambm ser utiliza-da como auxiliar em processo de floculao/coagulao em tratamentos de gua e efluentesindustriais.1.6.4.2 PerxidosOs perxidos so compostos binrios queapresentamdoisoxigniosemsuaestruturacadaumdelescomnmerodeoxidao(NOX) igual a 1.Os perxidos reagem com gua ou cidoproduzindoguaoxigenadaouperxidodehidrognio H2O2.Anomenclaturafeitacomapalavraperxido seguida do nome do elemento que ocompe.Por exemplo:Na2O2 perxido de sdio;H2O2 perxido de hidrognio;K2O2 perxido de potssio.Dentreosperxidos,oquerepresentamaiorimportnciaparaumarefinariaoperxido de hidrognio.Pode ser utilizado como oxidante em pro-cessosdetratamentodeguaeefluentesin-dustriais.1.7 Reaes QumicasTodo o fenmeno qumico uma reaoqumica.Areaoqumicarepresentadapelaequao qumica. Assim, por exemplo, o fe-nmeno da combusto pode ser representadopor uma equao qumica como segue:2 H2(g) + 1 O2(g)2 H2O(l)coeficientes de reaoUma reao qumica pode ento ser repre-sentada por:1. no primeiro membro ( esquerda), in-dicamos a frmula das substncias quevo interagir e sofrer a transformao.Cada espcie de substncia separadada outra pelo sinal de soma (+). A esseconjunto d-se o nome de reagentes;2. no segundo membro ( direita) so in-32Qumica Aplicada2 H2 (g)+1 O2(g) 2 H2O (l)2 :1 :2 coeficientes da reaoEsses nmeros so os coeficientes da rea-o e indicam o nmero de frmulas (propor-o) de cada substncia participante.1.7.1 Classificao das Reaes QumicasAsreaesqumicaspodemserclassifi-cadas segundo diversos critrios:a) reaes com liberao ou absoro decalor;b) reaes de adio ou sntese;c) reaes de decomposio ou anlise;d) reaesdedeslocamentoousimplestroca;e) reaes de dupla troca ou permutao;f) reaes de hidrlise;g) reaes de oxi-reduo.a) Reaes Qumicas com Liberao ouAbsoro de CalorReaes exotrmicas reaes que libe-ram calor, por exemplo, a combusto (quei-ma) do carvo.C + O2CO2 + calorReaes endotrmicas reaes que absor-vem (consomem) calor, por exemplo, a reaode sntese do monxido de nitrognio.N2 + O2 + calor2NOb) Reaes Qumicas de Adio ou Sn-teseSo reaes em que duas ou mais substnci-as reagem produzindo uma nica substncia maiscomplexa. A combusto (queima) do carvo edo enxofre so exemplos tpicos de sntese.C + O2CO2 + calorS +O2SO2 + calorOutroexemplodereaodesnteseaformao de cal hidratada.CaO + H2O Ca(OH)2c) Reaes Qumicas de Anlise ou De-composioSo aquelas em que uma substncia divi-de-se em duas ou mais substncias de estrutu-ras mais simples. Por exemplo:2KClO3

2KCl ll ll + 3O2

MnO2dicados os produtos, substncias que re-sultaram da reao (transformao qu-mica)entreosreagentes.Separam-seos produtos, se houver mais de um, pelosinaldesoma(+)semelhanadosreagentes;3. os produtos e reagentes so separadospor uma seta que aponta na direo daformao dos produtos. Por conveno,da esquerda para a direita;4. sobreasetapodemsercolocadosal-guns smbolos indicando em que con-diesareaoqumicaocorreu,porexemplo:Condies de Reao luz (energia luminosa) energia eltrica calorcat catalisador = substncia que aumen-ta ou diminui a velocidade de uma reaoqumicaaq. meio aquoso2 H2(g)+1 O2(g) 2 H2O(l)reagentesprodutoscoeficientes de reaoPor exemplo, se uma reao qumica ne-cessita de calor para ocorrer, ela pode ser re-presentada como segue:REAGENTES PRODUTOSImportantemencionarque,emumarea-oqumica,ostomosnosetransformamem outros tomos. Tambm, no ocorre a per-da de tomos. A transformao ocorre apenasem nvel de substncia. Os tomos das subs-tncias apenas se agrupam de forma diferentepara formarem novas substncias. Os tomosdecadaelementoqueaparecemnoreagentesoosmesmosqueaparecemnosprodutos,somente a combinao foi modificada.Coeficiente de uma reao qumicaOs coeficientes so os menores nmerosinteiros que tornam verdadeira a igualdade detomos nos dois membros da equao qumi-ca, isto , que tornam a reao corretamentebalanceada.A equao de formao da gua, por exem-plo, torna-se balanceada pelos seguintes nmeros:Qumica Aplicada33Certas reaes de anlise ou decomposi-o recebem nomes especiais, por exemplo:Pirlise: decomposio pelo calor, na in-dstria tambm chamada de calcinao;Fotlise: decomposio pela luz;Eletrlise: decomposio por meio de cor-rente eltrica.d) Reaes Qumicas de Deslocamentoou Simples TrocaSo reaes tambm chamadas de substi-tuio e ocorrem quando uma substncia sim-plesreagecomumasubstnciacompostaedesloca, desta ltima, uma nova substnciasimples. Por exemplo:Fe + CuSO4FeSO4 + CuEsta reao pode ser facilmente compro-vada: mergulhe um prego (ferro) em uma so-luo de CuSO4 (pode ser comprada em lojade ferragens) e, aps alguns minutos, retire oprego da soluo. Ele ir apresentar depsitosavermelhados so depsitos de cobre.Outrareaodedeslocamentoquepodeser facilmente comprovada a reao do ferrocom cido clordrico.Mergulhe um prego em soluo de ci-doclordrico(HCl)diludoemgua;apsalgunssegundos,poderserobservadoodesprendimentodebolhasdehidrognio,segundo a reao:Fe + 2HCl FeCl2 + H2e) Reaes Qumicas de Dupla Troca ouDupla SubstituioEssas reaes ocorrem quando dois com-postos reagem, permutando entre si dois ele-mentos ou radicais e originam dois novos com-postos. Por exemplo:NaCl + AgNO3AgCl + NaNO3Reao de Precipitao:A reao entrecloreto de sdio e nitratodepratapodeserdenominadadereaodeprecipitao. Solues de cloreto de sdio enitratodeprataproduzemeletrlitosfortes(bons condutores de corrente eltrica). Quan-dohareaoentredoiseletrlitosfortes,ocorre uma reao de dupla troca, produzin-do um precipitado. No caso da reao acima,o cloreto de prata um slido insolvel queprecipita no fundo do recipiente de reao.As reaes de precipitao tm duas apli-caes principais. Uma de produzir compos-tos. A estratgia escolher solues de parti-da (reagentes) que possam dar, como produto,o composto desejado, na forma de precipita-do,isto,insolvel.Esteprecipitadopode,ento, ser recuperado atravs de tcnicas fsi-cas de separao, por exemplo, a filtrao.Umasegundaaplicaoaanlisequ-mica,isto,adeterminaodesubstnciaspresentes em uma amostra anlise gravim-trica.Reao de Neutralizao:Nesse tipo de reao est includa a rea-o de neutralizao, isto , a reao entre umabase e um cido.HCl+NaOH NaCl + H2OO exemplo simples demostra a troca en-tre os reagentes, formando como produto sal egua.Em qualquer reao de neutralizao, oction do sal vem da base e o nion vem docido.f)Reaes de HidrliseAs reaes de hidrlise ocorrem como umprocesso inverso ao da neutralizao. O rea-gente, ao reagir com gua, produz uma base eum cido, isto , as substncias que lhe deramorigem. Por exemplo:NH4Cl + H2ONH4OH + HClAqui aparece o conceito de reao rever-svel, isto , o sentido da reao tanto pode serda direita para a esquerda como da esquerdapara a direita.Reaes irreversveis, como as j discuti-das,socorrememumnicosentido.Con-vencionalmente, as equaes so representa-das como reagentes = produtos, isto , da es-querda para a direita.Reaes de hidrlise so importantes nosprocessosderefino,principalmente,quandoo leo passa pela dessalinizao. Nas dessal-gadoras,freqentemente,ocorremprocessosde hidrlise para a limpeza do cru.g) Reaes de Oxi-ReduoAsreaesdeoxi-reduopertencemauma classe especial de reaes qumicas, pois,so muito versteis. Muitas reaes comuns,como a combusto, a corroso, a fotossntese,34Qumica AplicadaEmboraadiscussodofenmenodaoxi-reduotenhasidoefetuadaseparadamente,muito importante compreender que estas reaes,oxidao e reduo, ocorrem simultaneamente.Sempre que um elemento perde eltrons, outro,na mesma reao, dever receber esses eltrons.O elemento que se oxida (perde eltrons) chamado de agente redutor, e, o elementoquesereduz(ganhaeltrons)ditoagenteoxidante.So reaes de oxi-reduo algumas rea-es de sntese e anlise e todas as reaes dedeslocamento. Nenhuma reao de dupla tro-ca faz reao de oxi-reduo.1.7.2 Fatores que influem nas ReaesQumicasVrios so os fatores que influenciam, di-retaouindiretamente,nasreaesqumicas.Estes fatores podem aumentar ou diminuir avelocidade das reaes.Dentre os fatores que afetam a velocidadedas reaes qumicas, expressa em quantida-de de produto formado em relao ao tempode reao, os mais importantes sotempera-tura,concentrao e naturezados reagentes epresena de catalisadores.Catalisador: substncia que, sem sofrertransformaes qumicas ou fsicas, acelera otemponecessrioparaqueareaoatinjaoequilbrio.Os catalisadores podem ser positivo ou ne-gativos. Os positivos aceleram a velocidade dasreaes, enquanto os negativos retardam-na.1.8 ClculosEstequiomtricosOs clculos estequiomtricos so aquelesque relacionam as quantidades de reagentes eprodutos nas reaes qumicas.So teis para prever rendimento de pro-cessos industriais, calcular a pureza de deter-minadosinsumosousubstnciasqumicas.Nos clculos estequiomtricos, so aplicadasas leis ponderais e volumtricas, principalmen-tealeidasproporesconstantes(LeideProust).Aplicam-se,tambm,outrosconhe-cimentos da qumica geral como: clculo do n. de mol: n = m/M; ondem = massa e M = mol; clculo de volumes gasosos: PV = nRT(equao de Clapeyron) ou ainda PV/T= PV/T (equao dos gases per-feitos).o metabolismo do alimento e a extrao demetais dos minrios, parecem completamen-te diferentes, mas, para o olho do qumico, elasso,naverdade,diferentesaspectosdeumnico tipo de evento. So reaes em que h variao do n-mero de oxidao dos elementos envolvidos.Os exemplos abaixo podem definir com exa-tido o conceito.Reao de oxidao: perda de eltrons aumento do nmero de oxidao (NOX) de umelemento quando reage com outro.Fe0Fe3+Reao de oxidao do ferro, tambm cha-mada corroso. O ferro perdeu trs de seus el-trons,desequilibrandoareaoentreascar-gas positivas (prtons do ncleo) e negativas(eltrons da eletrosfera).A reao completa de oxidao do ferropode ser representada da seguinte forma:4Fe0 +3O202Fe23 +O32 xido de ferro IIIferrugemNa corroso do ferro, e suas ligas, como oao por exemplo, ocorre uma oxidao do fer-ro que perde 3 eltrons euma reduo do oxi-gnio, que ganha dois eltrons.Para que ocorra o balano eletrnico, isto, o produto formado sendo eletricamente neu-tro, so necessrios 2 ferros para cada 3 oxi-gnios.Reao de reduo: ganho de eltrons diminuio do nmero de oxidao (NOX) deum elemento.O20 2O2O oxignio ganhou dois eltrons, ficandocom oito na camada mais externa. O fato deganhar 2 eltrons faz com que se torne um onnegativo (nion).Utilizando-seoferrocomoexemplo,pode-serepresentarcomoreduoareaodeextraodeummetaldeseuxido,comumente pela reao com hidrognio, car-bono ou monxido de carbono. Um exemplodestareaoareduodoxidodeferropelomonxidodecarbononaproduodoao.Qumica Aplicada35A resoluo de clculos estequiomtricosexige conhecer a equao qumica, ajustar oscoeficientes e aplicar o clculo das propores,como regra de trs, lembrando que a propor-o entre os coeficientes uma proporo en-tre as molculas. Se forem substncias gaso-sas, aplica-se a lei volumtrica de Gay-Lussac,que relata a influncia da temperatura sobre ovolume de uma massa mantida sobre pressoconstante.Com estes clculos proporcionais pos-svel determinar-se as quantidades de produ-tosobtidosapartirdosreagentesdadosouento as quantidades dos reagentes necess-rios para obter-se certas quantidades de pro-dutos.Osproblemasvinculadosaosclculosestequiomtricos so, basicamente, os retrata-dos pela reao de sntese da gua, apresenta-da na Tabela 11.Tabela 11. Modelos de ClculosEstequiomtricos2H2(g)+ 02(g)2H2O(g)Proporo2 molculas 1 molcula 1 molculamolecular2 x 6,02 x 10236,02 x 10232 x 6,02x1023molculas molculas molculasProporo2 mols 1 mol 2 molsmolarProporo2 x 2 g 1 x 32 g 2 x 18 gponderalProporo2 x 22,4 L 22,4 L 2 x 22,4 L volumtrica(CNTP)1 mol de H2S=34 gque = 22,4 L nas CNTP2 x (34) Kg2 x (22,4) m34,6 Kg Xento X = 4,6 x (44,8)/68 = 3,03 m3 nas CNTPclculo do volumePV/T=P1V1/T1 =(760 x 3,03)/273=(690 x V)/ (273 + 27)O volume V, nas condies do problema,ser de 3,67 m32. Relao massa x volumeQual o gs e o volume, obtidos na com-busto parcial de 1 Kg de coque, feita em umreator a 400C e 20 atm?Resposta:2 C + O2 2 CO = monxido de carbono1 mol = 12 Kg = 22,4 m3 (CNTP) 24 Kg = 44,8 m3 1 Kg = Xde onde X = 1,86 m3 nas CNTPclculo do volumePV/T=P1V1/T1=(1 x 1,86)/273=(20 x V)/(273 + 400)Logo o volume (V) de CO- nas condiesdo problema, ser de 0,23 m3.2. Relao massa x massaAo reagirem 10 Kg de sulfato de alum-nio(floculanteparatratamentodeguaeefluentes industriais) com cal hidratada paracorreo de pH, pergunta-se:a) Qualamassadehidrxidodealum-nio obtida, se a reao for com 100%de rendimento?b) Qual a massa de cal hidratada necess-ria, para que no sobre reagente (100%de rendimento)?c) Se o rendimento for de 80%, qual ser,nessecaso,amassadehidrxidodealumnio, obtida com os mesmos 10 Kgde sulfato de alumnio?Resposta:Al2(SO4)3 + 3 Ca(OH)2 2 Al(OH)3 + 3 CaSO41 mol 342 Kg74 Kg 78 Kg X3 X2222 Kg 156