Química Geral

Aplicada a

Engenharia

1º. Sem./2011

Engenharias

O que vamos aprender ?

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I UNIDADE

• Aulas Teóricas

• Ferramentas da Química

• Estrutura dos Átomos e Moléculas

• O Estado da Matéria

• Química e Energia

• Aulas Práticas

• Teste de Chama

• Propriedades Oxidantes e Redutoras

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Na Próxima Aula Veremos ...

Aula 2 – Ferramentas da Química (09.02)

Estudo Independente

Pesquisar no site brasileiro que promove o Ano

Internacional da Química - www.quimica2011.org.br e

sugerir na próxima aula temas da química que tenham

interesse e/ou curiosidade em conhecer melhor.

Nosso Curso

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Nesta Aula Veremos ...

• Estudo de Caso - Alumínio

• Classificação da Matéria

• Elementos e Átomos

• Compostos e Moléculas

• Propriedades Físicas

• Transformações Físicas e Químicas

• Medindo a Matéria

• A Matemática da Química

Processo Hall

100 kg criolita + 0,4 t de C

2 Al2O3(s) + 3 C(s) = 4 Al(l) + 3 CO2(g)

Produção: 1 mol Al (27g) = 297 kJ

Reciclagem (660 0C): 1 mol = 26,1 kJ (8,8%)

5 t bauxita

2 t alumina

1 t alumínio

17.000 kwh

• Um bebê = 25 toneladas de lixo

Você sabia?

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A perspectiva molecular da química

• De que é constituída a matéria ?

• Quantos elementos constituem a matéria.

• No nível microscópico de que é constituída a matéria ?.

O estudo da química

A perspectiva molecular da química

O estudo da química

... é a proximidade das partículas que a constitui. Essa característica

obedece a fatores como:

Força de Atração: as moléculas se aproximem umas das outras.

Força de Repulsão: as moléculas se afastem umas das outras.

O que é que

determina o

estado físico

da matéria?

Estados da matéria

Elementos • Se uma substância pura não pode ser decomposta em algo

mais, então ela é um elemento.

• Existem 114 elementos conhecidos.

• A cada elemento é dado um único símbolo químico (uma

ou duas letras).

• Os elementos são a base de constituição da matéria.

• A crosta terrestre consiste de 5 elementos principais.

• O corpo humano consiste basicamente de 3 elementos

principais.

Classificação da matéria

Elementos

Classificação da matéria

Elementos

• Os símbolos químicos com uma letra têm aquela letra

maiúscula (por exemplo, H, B, C, N, etc.)

• Os símbolos químicos com duas letras têm apenas a

primeira letra maiúscula (por exemplo, He, Be).

• Site recomendado: www.webelements.com

Classificação da matéria

Classificação da matéria

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A = Z + N

Z NÚMERO ATÔMICO: é o número de prótons que um átomo possui.

A NÚMERO DE MASSA: representa a massa aproximada de um átomo.

N NÚMERO DE NÉUTRONS: é o número de néutrons que o átomo possui.

Z = e-

“átomo neutro”

Classificação da matéria

Transformações físicas e químicas

• Quando uma substância sofre uma transformação física, sua

aparência física muda.

– O derretimento do gelo: um sólido é convertido em um

líquido.

• As transformações físicas não resultam em uma mudança de

composição.

• Quando uma substância muda sua composição, ela sofre

uma transformação química:

– Quando o hidrogênio puro e o oxigênio puro reagem

completamente, eles formam água pura. No frasco

contendo água não há sobra de oxigênio nem de

hidrogênio.

Propriedades da matéria

Qual o tipo de transformação física ou química ?

Propriedades da matéria

Transformações físicas e químicas

• As propriedades físicas extensivas dependem da

quantidade de substância presente.

– Exemplos: massa, volume e pressão.

• As propriedades físicas intensivas não dependem da quantidade de substância presente.

– Exemplos: densidade, temperature e ponto de fusão.

Propriedades da matéria

Separação de misturas

• As misturas podem ser separadas se suas propriedades

físicas são diferentes.

• Os sólidos podem ser separados dos líquidos através de

filtração.

• O sólido é coletado em papel de filtro, e a solução, chamada

de filtrado, passa pelo papel de filtro e é coletada em um

frasco.

Propriedades da matéria

Separação de misturas

• As misturas homogêneas de líquidos podem ser separadas

através de destilação.

• A destilação necessita que os diferentes líquidos tenham

pontos de ebulição diferentes.

• Basicamente, cada componente da mistura é fervido e

coletado.

• A fração com ponto de ebulição mais baixo é coletada

primeiro.

Propriedades da matéria

Separação de misturas

Separação de misturas • A cromatografia pode ser utilizada para separar misturas que

têm diferentes habilidades para aderirem a superfícies

sólidas.

• Quanto maior a atração do componente pela superfície

(papel), mais lentamente ele se move.

• Quanto maior a atração do componente pelo líquido, mais

rapidamente ele se move.

• A cromatografia pode ser utilizada para separar as diferentes

cores de tinta de uma caneta.

Propriedades da matéria

• As potências de dez são utilizadas por conveniência com menores ou maiores unidades no sistema SI.

Unidades SI

Unidades de medida

Unidades SI

Unidades de medida

Massa (g)

kg g mg

X 1000 X 1000

÷ 1000 ÷ 1000

Unidades de medida

Corresponde ao espaço ocupado por uma porção de

matéria

m3 L

dm3

mL

cm3

X 1000 X 1000

÷ 1000 ÷ 1000

Volume (L)

Unidades de medida

Temperatura (K)

Afere a grau de agitação das moléculas

Temperatura ≠ Calor (Energia)

Importante:

Em Química,

temperatura

sempre em Kelvin

(K)

T(K) = T(°C) + 273,15

Unidades de medida

Pressão (atm)

H1

H2 H3

P(pressão) = F(força)

A(área)

1atm – 760mmHg – 101,3kPa

[N/m2]

Unidades de medida

Densidade

• Usada para caracterizar as substâncias.

• Definida como massa dividida por volume:

• Unidades: g/cm3.

Unidades de medida

A incerteza na medida • Todas as medidas científicas estão sujeitas a erro.

• Esses erros são refletidos no número de algarismos

informados para a medida.

• Esses erros também são refletidos na observação de que

duas medidas sucessivas da mesma quantidade são

diferentes.

Precisão e exatidão • As medidas que estão próximas do valor “correto” são

exatas.

• As medidas que estão próximas entre si são precisas.

Incerteza na medida

Precisão e exatidão

Incerteza na medida

Notação exponencial e científica • Maneira de representar números muito grandes ou muitos

pequenos de uma forma compacta e consistente que

simplifica os cálculos

• Largamente usadas em ciências e engenharia

• Exemplo: 1.234 = ?

• 1.234 = 1,234 x 101 x 101 x 101 = 1,234 x 103

• Exemplo: 0,01234 = ?

• 0,01234 = 1,234 : (101 x 101) = 1,234 x 10-1 x 10-1 = 1,234 x

10-2

Notação Científica

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Na Próxima Aula Veremos ...

Aula 3 – Seleção de Materiais (16.02)

Estudo Independente

Caso: Quadros de Bicicletas

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Estudo Independente

Caso: Quadros de Bicicletas

• Qual o melhor material ? Liga de aço, alumínio ou titânio ?

• Quais as propriedades que um engenheiro deve considerar

na escolha dos materiais ?

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Estudo Independente

Caso: Quadros de Bicicletas

• O material vai depender da sua finalidade, por que afetará o

custo final !

• As propriedades são: firmeza, resistência e densidade

• Firmeza propriedade “módulo elástico”, mede a

quantidade de estiramento ou de compressão que um

material experimenta quando é precionado. Obs.: esta

relacionado a aproximidade e forças em que os átomos de

um material estão conectados.

• Força de rendimento mede a resistência de um material,

mede a quantidade de força necessária para produzir uma

deformação específica do material

• Densidade m/V, quanto mais leve melhor

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Estudo Independente

Caso: Quadros de Bicicletas

• Tabela - Módulo elásticos, força de rendimento e densidade

Material Módulo

elástico (psi)

Faixa de força de

rendimento (psi)

Densidade

(g/cm3)

Alumínio 10,0 x 106 5,0x103 – 6,0x104 2,699

Aço 30,0 x 106 4,5x104 – 1,6x105 7,87

Titânio 16,0 x 106 4,0x104 – 1,2x105 4,507

http://www.convertworld.com/pt/

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Estudo Independente

Caso: Quadros de Bicicletas

• Utilize a intrenete para poesquisar o custo relativo de

quadros de alumínio, titânio e aço para bicicletas. Descubra

quanto do custo relativo é devido ao custo dos materiais em

si

• Classifique alumínio, aço e titânio em ordem crescente de

firmeza

• Explique a nível atómico as diferenças da propriedade

“firmeza” (módulo elástico) entre os materiais aço, alumínio e

titânio.

Conteúdo da Apresentação

BROWN, Theodore L - Química A Ciência Central (9ª.

Edição) – Pearson – Cap. 01 – Introdução: matéria e medidas

Click na imagem para visitar o

site do livro

Conteúdo baseado no Livro

Texto

Obrigado

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