livro quimica geral

SRIE MEIO AMBIENTE

QUMICA GERAL

Srie meio ambiente

QUMICAGERAL

CONFEDERAO NACIONAL DA INDSTRIA CNI

Robson Braga de AndradePresidente

DIRETORIA DE EDUCAO E TECNOLOGIA - DIRET

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SERVIO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL SENAI

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Robson Braga de AndradePresidente

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Gustavo Leal Sales FilhoDiretor de Operaes

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Setor Bancrio Norte Quadra 1 Bloco C Edifcio Roberto Simonsen 70040-903 Braslia DF Tel.: (061) 3317-9001 Fax: (061) 3317-9190 http://www.senai.br

2012. SENAI Departamento Nacional

2012. SENAI Departamento Regional da Bahia

A reproduo total ou parcial desta publicao por quaisquer meios, seja eletrnico, me-cnico, fotocpia, de gravao ou outros, somente ser permitida com prvia autorizao, por escrito, do SENAI.

Esta publicao foi elaborada pela equipe da rea de Meio Ambiente em parceria com o Ncleo de Educao Distncia do SENAI Bahia, com a coordenao do SENAI Departa-mento Nacional, para ser utilizada por todos os Departamentos Regionais do SENAI nos cursos presenciais e a distncia.

SENAI Departamento Nacional Unidade de Educao Profissional e Tecnolgica UNIEP

SENAI Departamento Regional da Bahia rea de Meio Ambiente - AMA Ncleo de Educao Distncia - NEAD

FICHA CATALOGRFICA

S491q

Servio Nacional de Aprendizagem Industrial. Departamento Nacional.

Qumica geral / Servio Nacional de Aprendizagem Industrial. Departamento Nacional, Servio Nacional de Aprendizagem Industrial. Departamento Regional da Bahia. -- Braslia : SENAI/DN, 2012. 000 p. : il. ( Srie Meio Ambiente)

ISBN 0000000000000

1. Qumica Geral. 2. Meio Ambiente. I. Servio Nacional de Aprendizagem Industrial. Departamento Regional da Bahia II. Ttulo

III. Srie

CDU: 54

Lista de ilustraesFigura 1 - Modelo de Thomson ...................................................................................................................................20Figura 2 - Modelo de Rutherford ................................................................................................................................21Figura 3 - Modelo de Bohr ............................................................................................................................................22Figura 4 - Modelo de Sommerfeld .............................................................................................................................22Figura 5 - Modelo atmico atual ................................................................................................................................23Figura 6 - A estrutura do tomo com sua provvel imagem ............................................................................24Figura 7 - A estrutura do tomo ..................................................................................................................................24Figura 8 - tomo com seus nmeros atmicos e de massa .............................................................................25Figura 9 - Diagrama de Pauling ...................................................................................................................................30Figura 10 - Modelo da tabela peridica com os dezoitos primeiros elementos ordenados ................31Figura 11 - Tabela peridica atualizada ....................................................................................................................32Figura 12 - Famlia dos halognios ............................................................................................................................33Figura 13 - Famlia dos gases nobres ........................................................................................................................34Figura 14 - Diagrama de configurao dos sistemas ..........................................................................................38Figura 15 - gua, uma substncia pura composta...............................................................................................39Figura 16 - Mistura heterognea = gua+leo .....................................................................................................39Figura 17 - gua e acar formando uma mistura homognea .....................................................................40Figura 18 - Perfume: uma soluo no aquosa .....................................................................................................41Figura 19 - Sistemas: substncias e misturas .........................................................................................................41Figura 20 - Estados fsicos da matria .......................................................................................................................42Figura 21 - As formas de vaporizao .......................................................................................................................43Figura 22 - Mudana de fases ou estado fsico da matria ...............................................................................44Figura 23 - Grfico de mudana de fase de uma substncia pura .................................................................45Figura 24 - Grfico de mudana de fase de uma mistura ..................................................................................45Figura 25 - Ouro 18 quilates, uma soluo de cobre no ouro ..........................................................................65Figura 26 - Cadeia alicclica homognea, saturada e ramificada ....................................................................83Figura 27 - Cadeia alicclica, saturada .......................................................................................................................84Figura 28 - Cadeia cclica aromtica: anel benznico .........................................................................................84Figura 29 - Smbolos de segurana em laboratrios ...........................................................................................90Figura 30 - Avental de mangas compridas .............................................................................................................91Figura 31 - culos de segurana ................................................................................................................................92Figura 32 - Luvas ...............................................................................................................................................................92

Quadro 1 - Misturas que se comportam como substncias puras ..................................................................18Quadro 2 - Elementos qumicos x smbolos ............................................................................................................18Quadro 3 - Exemplos de ctions ..................................................................................................................................26Quadro 4 - Exemplo de tomo neutro e ons (ction e nion) ..........................................................................27Quadro 5 - Istopos, isbaros e istonos..................................................................................................................27Quadro 6 - Nmero mximo de eltrons em cada nvel e subnvel num tomo .......................................28

Quadro 7 - Distribuio eletrnica dos eltrons nos nveis e subnveis dos tomos ................................29Quadro 8 - Denominaes das mudanas de fase ................................................................................................43Quadro 9 - Misturas que se comportam como substncias puras ..................................................................46Quadro 10 - Mudana de fase x mudana de energia .........................................................................................46Quadro 11 - Ligaes intermoleculares ....................................................................................................................54

Sumrio1 Introduo ........................................................................................................................................................................13

2.1 Introduo .....................................................................................................................................................17

2 tomos e elementos qumicos .................................................................................................................................172.2 tomos e elementos ..................................................................................................................................18

2.2.1 Teoria atmica ............................................................................................................................202.2.2 Estrutura atmica ......................................................................................................................23

2.3 Distribuio eletrnica e nveis de energia ........................................................................................272.4 Tabela peridica ...........................................................................................................................................30

2.4.1 Elementos qumicos e suas propriedades .......................................................................30

3 Matria e mistura ...........................................................................................................................................................373.1 Fases da matria e suas mudanas ......................................................................................................42

4 Ligaes qumicas .........................................................................................................................................................514.1 Classificao das ligaes qumicas ......................................................................................................52

4.1.1 Ligao inica ou eletrovalente ...........................................................................................524.1.2 Ligao covalente ou molecular..........................................................................................534.1.3 Ligao metlica .......................................................................................................................534.1.4 Ligaes intermoleculares .....................................................................................................54

5 Funes qumicas inorgnicas ..................................................................................................................................595.1 Os cidos ........................................................................................................................................................605.2 As bases ..........................................................................................................................................................605.3 Os sais ..............................................................................................................................................................615.4 Os xidos ........................................................................................................................................................62

6 SOLUES ........................................................................................................................................................................656.1 Concentrao das solues .....................................................................................................................67

6.1.1 Concentrao em g/L .............................................................................................................676.1.2 Concentrao em massa/massa ..........................................................................................686.1.3 Concentrao em volume/volume .....................................................................................696.1.4 Concentrao em mols por litro ou molaridade............................................................696.1.5 Ttulo () e percentual (%) .....................................................................................................706.1.6 Frao molar (x) .........................................................................................................................72

6.1.7 Normalidade (N ou ) .............................................................................................................736.1.8 Diluio .........................................................................................................................................75

6.2 Mistura de solues ....................................................................................................................................76

7 Introduo qumica orgnica .................................................................................................................................817.1 Compostos orgnicos ................................................................................................................................837.2 Funes orgnicas.......................................................................................................................................84

8 Noes de segurana no laboratrio .....................................................................................................................898.1 Proteo do corpo e vesturio ................................................................................................................918.2 Postura ...........................................................................................................................................................938.3 Manuseio e cuidados com frasco de reagentes ...............................................................................95

8.3.1 Descarte de materiais ..............................................................................................................968.3.2 Lavagem e secagem de materiais .......................................................................................98

8.4 Procedimento em caso de acidentes ...................................................................................................998.4.1 No caso de cortes ou perfuraes ......................................................................................998.4.2 Procedimentos em caso de quebras de vidrarias....................................................... 1008.4.3 Projeo de substncias qumicas ou biolgicas sobre a mucosa ocular ........ 1008.4.4 Projeo de substncias qumicas ou biolgicas sobre o corpo ......................... 100

REFERNCIAS ................................................................................................................................................................... 103

Minicurrculo do autor .................................................................................................................................................. 105

ndice .................................................................................................................................................................................. 107

introduo

1

Prezado aluno,

com grande satisfao que o Servio Nacional de Aprendizagem Industrial (SENAI) promove mais um Curso Tcnico na rea Ambiental. Este curso tem como objetivo desen-volver a sua competncia tcnica para coordenar, no mbito de sua atuao, os processos de implantao, monitoramento e avaliao de projetos, sistemas de gesto e controle ambien-tal, considerando os aspectos tcnicos, econmicos e legais, com vistas ao desenvolvimento sustentvel.

A Unidade Curricular Qumica Geral compe o mdulo bsico comum aos Cursos de Habili-tao Profissional da rea de Meio Ambiente oferecidos pelo SENAI.

Ao longo desse curso voc ser estimulado a desenvolver a capacidade de coordenar tecni-camente a implantao e manuteno do sistema de gesto ambiental, bem como participar da implementao de projetos ambientais. Esperamos que voc compreenda como sua atua-o profissional importante para a transformao de realidades, especificamente no que se refere a um mundo mais consciente dos aspectos relativos sustentabilidade, tema esse a ser tratado durante sua formao.

Ao final de cada unidade curricular voc ter subsdios para atuao tcnica e cientfica qualificada, o que se dar em funo dos conhecimentos apresentados para form-lo tcnico na rea ambiental. Isso o tornar um profissional diferenciado no mercado de trabalho!

Durante o estudo deste livro, abordaremos tpicos que lhe permitiro desenvolver as seguintes capacidades:

FUNDAMENTOS TCNICOS E CIENTFICOS:

Utilizar os conceitos de qumica geral em prticas de preveno e correo da poluio (gua, efluentes, emisses atmosfricas e resduos slidos).

CAPACIDADES SOCIAIS, ORGANIZATIVAS E METODOLGICAS:

a) Possuir uma viso global e coordenada de todas as fases do desenvolvimento dos proces-sos, considerando os aspectos tcnicos, organizativos, econmicos e humanos;

b) Respeitar e fazer respeitar os procedimentos tcnicos e a legislao especfica;

QUMICA GERAL14

c) Prever racionalmente os recursos materiais, considerando os aspectos tc-nicos e econmicos;

d) Demonstrar interesse de autodesenvolvimento frente s mudanas tecno-lgicas, organizativas, profissionais e socioculturais do mundo do trabalho e que incidem nas suas atividades profissionais;

e) Analisar opes e tomar deciso na resoluo de problemas que afetam ati-vidades sob sua responsabilidade ou que lhe so delegadas;

f) Coordenar e/ou atuar em equipes de trabalho, identificando potenciali-dades, capacitando seus integrantes, aplicando ferramentas de gesto e qualidade, demonstrando postura crtica e tica;

g) Mediar situaes de conflito, analisando as variveis envolvidas e suas pos-sveis causas, buscando o consenso na resoluo dos impasses ocorridos;

h) Ter conscincia quanto legislao trabalhista vigente, bem como quanto a seus direitos e deveres como cidado.

Este livro est dividido em oito captulos. O captulo 1 apresenta o objetivo e as capacidades propostas para esta unidade curricular. A partir do captulo 2 voc ser apresentado a conceitos importantes para o incio de sua formao como tcnico da rea ambiental. Dentre os assuntos trabalhados no captulo 2 voc ver tomos e elementos qumicos, entender a teoria atmica e a distribuio eletr-nica e nveis de energia, bem como a Tabela Peridica. Em seguida, estudaremos no captulo 3, Matria e Mistura, bem como as fases da matria e suas mudanas. No captulo 4, aprofundaremos os conhecimentos nas Ligaes Qumicas, como tambm na classificao destas ligaes. No captulo 5, abordaremos as funes qumicas inorgnicas, com destaque para os cidos, as bases, os sais e os xidos. No captulo 6, vamos tratar das solues, como tambm a concentrao das solu-es e a mistura de solues. J no captulo 7, faremos uma breve introduo a qumica orgnica, abordando os compostos e as funes orgnicas. Finalmente, no captulo 8, voc entender a importncia da segurana em laboratrios, pois abordaremos noes de segurana no laboratrio, proteo de corpo e vesturio, postura, manuseio e cuidados com reagentes e os procedimentos que devem ser adotados em caso de acidentes. Todos os contedos da Qumica Geral sero fun-damentais para seu processo de formao e aprendizagem. Construiremos um conhecimento que o habilitar a se desenvolver tanto como pessoa, mas, sobre-tudo, como profissional especializado na rea ambiental. Esperamos que voc obtenha xito na construo do seu conhecimento e da sua formao!

No esquea que voc o principal responsvel por:

a) Sua formao;

b) Estabelecer e cumprir um cronograma de estudo realista;

1 introDUo 15

c) Separar um tempo para descansar;

d) No deixar as dvidas para depois;

e) Consultar seu professor/tutor sempre que tiver dvida.

Sucesso e bons estudos!

tomos e elementos qumicos

2

2.1 introDUo

A Qumica uma cincia que faz parte de nossas vidas e que, na maioria das vezes, no percebemos. Observe como feito o po e o bolo: misturam-se alguns ps e alguns lquidos, colocamos no forno e estes se transformam em um alimento slido, aromtico e saboroso - isto a qumica! A culinria o exemplo mais rico e incrvel da qumica do dia a dia.

Essa cincia faz parte de todos os processos de criao e transformao das coisas. Vrias outras reas da cincia necessitam deste conhecimento cientfico para que avance e acontea, tais como medicina, engenharia, nutrio, agricultura, dentre outras. Observe ao seu redor e avalie quantas coisas voc tem. Agora imagine que todas elas surgiram a partir do conheci-mento cientfico da qumica.

A Qumica uma cincia natural. o conhecimento organizado sobre a natureza. Ela procura saber do que so feitas as substncias e como elas se transformam. Com estes conhecimen-tos, podem-se produzir substncias novas ou materiais novos. Esses materiais podem ser mais duros, mais resistentes, mais leves, mais durveis, mais baratos, etc., facilitando o seu uso.

O progresso tecnolgico permitiu fabricar coisas simples e complexas. Tal progresso s foi possvel, porque novos materiais foram produzidos pelos qumicos, visto que eles estudam do que so feitas as substncias e como elas se transformam. Ento, esta cincia estuda o compor-tamento da matria, objetos e substncias, que vemos e tocamos, por exemplo um livro, gua e aquelas que no vemos e no podemos tocar mais existem, como o ar, por exemplo.

Portanto, ao iniciar o estudo da Qumica Geral, voc deve comear o aprendizado com a compreenso do conceito de tomo, substncias, matria e sistemas.

QUMICA GERAL18

1 TOMO:

A menor partcula da matria, formada por um ncleo, que contm nutrons e prtons, e por eltrons que circundam o ncleo (AULETE, 2008).

2.2 tomoS e eLementoS

Imagine um pedao de po que voc comeou a esfarinhar e, de repente, virou uma farinha muito fina. Agora imagine uma lente de aumento que ir sepa-rar alguns gros, e depois voc isola um nico gro. Este gro ainda pode ser separado em partculas muito pequenas e, ainda assim, pode ser dividido infinitas vezes, at que s aparelhos muito raros pudessem quebr-lo em uma partcula minscula, impossvel de se ver at no mais potente microscpio. Imaginou?

Pois bem. Todas as coisas visveis e invisveis aos nossos olhos so chamadas de matria e esta constituda por minsculas partculas chamadas tomos1. Cada tipo de tomo um elemento qumico.

O Quadro 1, a seguir, apresenta uma forma simplificada de visualizar e distin-guir o elemento qumico do tomo.

Quadro 1 - Misturas que se comportam como substncias purasFonte: SENAI, 2012.

Cada elemento qumico representado por um smbolo que constitudo por uma ou duas letras. No Quadro 2, voc pode observar como o elemento qumico identificado universalmente a partir de smbolos. Em qualquer lugar do mundo, um qumico sabe que o elemento qumico oxignio representado pela letra O.

Quadro 2 - Elementos qumicos x smbolosFonte: SENAI, 2012.

2 tomoS e eLementoS QUmiCoS 19

CaSoS e reLatoS

A ORIGEM DA QUMICA

A alquimia deve sua existncia mistura de trs correntes: filosofia grega, misticismo oriental e tecnologia egpcia. Embora ela nunca tivesse conse-guido seu objetivo, a pedra filosofal, capaz de transformar qualquer metal em ouro, obteve grandes sucessos na metalurgia, na produo de papiros e na aparelhagem de laboratrio.

A Europa conhece a alquimia atravs das guerras e invases. E na Idade Mdia que a prtica da alqumica se torna significativamente forte e impor-tante no desenvolvimento do continente, esta acabou fundando, com os estudos sobre os metais e suas transformaes na busca pela Pedra Filoso-fal, as bases da qumica moderna.

Muitas substncias novas foram descobertas pelos alquimistas, como o arsnico, antimnio, bismuto, fsforo e o zinco, cido clordrico, entre out-ros.

Quando os alquimistas decidiram tornar suas experincias fundamentadas e reprodutveis, Paracelcius, o pai da bioqumica, iniciou a identificao das molculas orgnicas e identificaes de molculas parecidas, mas que diferiam de estrutura e que, por isto, apresentavam caractersticas distintas, isto ocorreu estudando partculas insolveis no vinho.

Fonte: ATKINS; JONES, 2001.

SAIBA MAIS

Para se aprofundar um pouco mais nesta histria, pesquise no livro ATKINS, Peter; JONES, Loreta. Os princpios da qu-mica: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Por-to Alegre: Bookman, 2001.

QUMICA GERAL20

2.2.1 Teoria aTmica

A ideia de tomo surgiu entre os filsofos gregos quando comearam a discu-tir sobre a diviso da matria. Surgiram, ento, duas correntes:

a) A matria seria dividida em pedaos cada vez menores;

b) A matria seria dividida em pedaos cada vez menores at chegar a uma minscula partcula indivisvel, o tomo.

Muitos modelos atmicos foram propostos ao longo da histria, e todos repre-sentam a evoluo da cincia dentro do contexto histrico da poca. Ao final, todos os filsofos e cientistas concordam que existem partculas no interior do tomo e os modelos atmicos que merecem destaque e devem ser apresentados so:

a) Modelo de J.J. Thomson;

b) Modelo de Rutherford;

c) Modelo de Bohr;

d) Modelo de Sommerfeld.

No modelo de J. J. Thomson, que foi proposto em 1904, o tomo era consi-derado como um tipo de fluido com uma distribuio esfrica contnua de carga positiva onde se incrustavam certo nmero de eltrons2, com carga negativa, suficiente para neutralizar a carga positiva como pode ser observado na Figura 1.

Figura 1 - Modelo de ThomsonFonte: SENAI, 2012.

Esse modelo tambm ficou conhecido como modelo do pudim de passas ou ainda como modelo do bolo de ameixa, uma teoria sobre a estrutura atmica proposta pelo descobridor do eltron e da relao entre a carga e a massa do eltron, antes do descobrimento do prton ou do nutron. Porm o mesmo foi superado aps a experincia de Rutherford, quando foi descoberto o ncleo do

2 ELTRONS:

Partcula elementar de um tomo, com carga eltrica negativa (AULETE, 2008).


tomo, originando um novo modelo atmico conhecido como modelo atmico de Rutherford.

O modelo atmico do fsico neozelands Ernest Rutherford, tambm conhe-cido como modelo planetrio do tomo, est intimamente relacionado experincia de Rutherford, quando em 1908, o fsico realizou uma famosa experi-ncia, na qual bombardeou com partculas alfa uma folha de ouro delgadssima. Ele observou nesta experincia que a grande maioria das partculas atravessava a folha sem se desviar. Concluiu, portanto, que, com base nessas observaes e em clculos, os tomos de ouro e, por extenso, quaisquer tomos eram estruturas praticamente vazias, e no esferas macias.

E numa minscula regio de seu interior estaria concentrada toda a carga posi-tiva, responsvel pelo desvio de um pequeno nmero de partculas alfa. Distante dessa regio, denominada de ncleo, circulariam os eltrons. Isso foi suficiente para convencer Rutherford de que o tomo deveria ser um sistema semelhante ao solar: um ncleo central grande, rodeado de partculas mveis, como pode ser visto na Figura 2.

Figura 2 - Modelo de RutherfordFonte: SENAI, 2012.

A falha deste modelo foi demonstrada pela teoria do eletromagnetismo, de que toda partcula com carga eltrica submetida a uma acelerao3 origina a emisso de uma onda eletromagntica. Esta falha foi corrigida pelo Modelo at-mico de Bohr.

O fsico dinamarqus Niels Bohr, em 1913, exps uma ideia que modificou o modelo planetrio do tomo. Um eltron num tomo s pode ter certas ener-gias especficas, e cada uma destas energias corresponde a uma rbita particular. Quanto maior a energia do eltron, mais afastada do ncleo se localiza a sua rbita.

QUMICA GERAL22

Se o eltron receber energia, ele salta para uma rbita mais afastada do ncleo. Por irradiao de energia, o eltron pode cair numa rbita mais prxima do ncleo. No entanto, o eltron no pode cair abaixo de sua rbita normal est-vel (Figura 3).

Nesta ocasio, Bohr determinou suas duas leis, para o que realmente ocorre.

a) Primeira Lei: os eltrons podem girar em rbita somente a determinadas distncias permitidas do ncleo;

b) Segunda Lei: um tomo irradia energia quando um eltron salta de uma rbita de maior energia para uma de menor energia.

Alm disso, um tomo absorve energia quando um eltron deslocado de uma rbita de menor energia para uma rbita de maior energia.

Figura 3 - Modelo de BohrFonte: SENAI, 2012.

Em 1915, A. Sommerfeld, estudando espectros4 de emisso de tomos mais complexos que o hidrognio, admitiu que, para cada camada eletrnica (n), havia 1 rbita circular e (n-1) rbitas elpticas de diferentes excentricidades. Como pode ser observado na Figura 4.

Figura 4 - Modelo de SommerfeldFonte: SENAI, 2012.

3 ACELERAO:

a taxa de variao da velocidade em relao ao tempo, ou seja, a rapidez com que a velocidade de um corpo varia.

4 ESPECTROS:

Espectro est relacionado com a tcnica analtica chamada de espectroscopia, que o mtodo utilizado para anlise de elementos simples, da estrutura qumica de compostos inorgnicos ou grupos funcionais de uma substncia orgnica, utilizando radiao electromagntica.


Dessa maneira, observa-se:

a) A segunda camada possui 1 rbita circular e 1 rbita elptica;

b) A terceira camada possui 1 rbita circular e 2 rbitas elpticas;

c) A quarta camada possui 1 rbita circular e 3 rbitas elpticas.

Atravs de experincias realizadas com bombardeios de tomos, em 1932, o fsico ingls, James Chadwick, constatou que os ncleos dos tomos, assim como as prprias partculas alfa, continham em sua estrutura, alm dos prtons que lhes conferiam carga positiva, outras partculas, de carga eltrica neutra e massa aproximadamente igual do prton denominando-a de nutrons.

Aps tantas teorias e descobertas, a estrutura atmica bsica para a Qumica na atualidade de um intrincado sistema, contendo inmeras partculas e subpar-tculas, porm, quase sempre suficiente estudar as 3 partculas que chamamos de fundamentais: o prton, o nutron5 e o eltron.

Os prtons e os nutrons ocupam uma regio central do tomo, o ncleo e, por isso, so indistintamente chamados de ncleons. Os eltrons ocupam uma regio ao redor do ncleo chamada eletrosfera, como pode ser observado na Figura 5.

ncleoncleo

eletrosferaeletrosfera

Figura 5 - Modelo atmico atualFonte: SENAI, 2012.

2.2.2 esTruTura aTmica

Qualquer matria feita de tomos. Os tomos de elementos distintos so diferentes.

Qualquer tomo composto, no centro, por um ncleo onde esto as partcu-las positivas; (denominadas de prtons) e as partculas sem carga (denominadas de nutrons) e em torno do ncleo (eletrosfera) giram as partculas negativas

QUMICA GERAL24

(chamadas de eltrons). Nas Figuras 6 e 7, pode-se observar de forma resumida como se estrutura o tomo com base na teoria atmica atual, e como o tomo se parece se pudssemos olh-lo a olho nu.

Figura 6 - A estrutura do tomo com sua provvel imagemFonte: SENAI, 2012.

O tomo neutro. Isto quer dizer que, em um tomo, o nmero de cargas positivas igual ao nmero de cargas negativas.

Figura 7 - A estrutura do tomoFonte: SENAI, 2012.

A massa do eltron to pequena que praticamente no precisa ser levada em conta. mais ou menos 2000 vezes menor que a massa de uma partcula positiva. No ncleo do tomo, tem outro tipo de partcula que no tem carga, mas tem massa6: os nutrons.

Portanto, a massa do tomo, a soma das massas das partculas positivas e dos nutrons.

A seguir, est representado em forma de equao o que determina a massa do tomo:

5 NUTRON:

Partcula com carga eltrica nula, constituinte do ncleo atmico (AULETE, 2008).


Equao 1

MASSA DO TOMO = MASSA DE PRTONS + MASSA DE NUTRONS

A seguir, a Figura 8 apresenta a representao de um tomo com seu nmero atmico e o nmero de massa. O nmero atmico corresponde ao nmero de prtons do tomo.

Figura 8 - tomo com seus nmeros atmicos e de massaFonte: SENAI, 2012.

Um tomo se transforma em on positivo ou negativo, perdendo ou ganhando eltrons respectivamente. Um tomo no recebe e nem perde prtons, ou seja, o que caracteriza um elemento qumico o nmero de prtons do seu tomo. Esse nmero chamado nmero atmico do elemento.

Quando um tomo perde eltrons, transforma-se em ction. O nmero de el-trons que ele pode perder depende do tipo de tomo. Os tomos que s perdem um eltron se transformam em ctions com uma carga positiva. Existem to-mos que perdem dois eltrons facilmente. Eles se transformam em ctions com duas cargas positivas, etc. Isto depende de sua configurao eletrnica.

O Quadro 3 apresenta alguns dos elementos que se transformam em ctions, normalmente os metais se transformam em ctions facilmente.

QUMICA GERAL26

Quadro 3 - Exemplos de ctionsFonte: SENAI, 2012.

Todos os tomos tm um ncleo formado de prtons e nutrons com el-trons girando em volta, exceto o hidrognio que no se enquadra, pois o nico tomo que no tem nutron. Quando o tomo de hidrognio perde seu eltron e se transforma num ction de hidrognio, sobra apenas um prton. Portanto, o ction de hidrognio representado por H+ simplesmente um prton.

Alguns tomos, quando perdem eltrons, perdem sempre o mesmo nmero. Por exemplo, o tomo de sdio perde apenas 1 eltron, formando o ction de sdio, representado por Na+. Os elementos metlicos, quando submetidos a uma soluo aquosa, transformam-se em ons e transmitem corrente eltrica (movi-mento de eltrons em um condutor eltrico) atravs do processo de eletrlise7.

Em uma eletrlise, podem ser feitas vrias observaes:

a) Formao de gs num dos eletrodos;

b) Formao de um slido num dos eletrodos;

c) Mudana da cor da soluo;

d) Mudana da cor da soluo perto de um dos eletrodos.

SAIBA MAIS

Vale a pena buscar, em outras referncias, a importncia do ction de hidrognio para os processos industriais, para as reaes qumicas, entre outras em Livros de Qumica Geral.

6 MASSA:

a grandeza que usamos como medida da quantidade de matria de um corpo ou objeto e a carga eltrica uma propriedade das partculas subatmicas que determina as interaes eletromagnticas dessas. Matria eletricamente carregada produz, e influenciada por, campos eletromagnticos.

7 ELETRLISE:

uma reao de oxi-reduo no-espontnea produzida pela passagem de corrente eltrica. Neste processo, so utilizados dois eletrodos mergulhados, numa soluo , ligados a um circuito externo que contm uma fonte de corrente eltrica. Estes eletrodos permitem uma troca de eltrons entre os eletrodos e a soluo eletroltica.


O Quadro 4 apresenta a relao entre o tomo e os ons, que se apresentam em relao a quantidade de eltrons perdidos ou ganhados, transformando-os em ctions ou nions. O tomo neutro apresenta o nmero de prtons e eltrons em igualdade.

Quadro 4 - Exemplo de tomo neutro e ons (ction e nion)Fonte: SENAI, 2012.

ESPCIES ISOELETRNICAS: so aquelas que apresentam o mesmo nmero de eltrons. o caso dos ons K+ e S-2.

Algumas espcies de tomos podem ter o mesmo nmero de prtons, ou mesmo nmero de massa, ou de nutrons, estes so: Istopos8, isbaros e isto-nos, onde esto apresentados no Quadro 5.

Quadro 5 - Istopos, isbaros e istonosFonte: SENAI, 2012.

2.3 DiStribUio eLetrniCa e nveiS De energia

Se quisermos entender a eletrosfera e como os eltrons se comportam nos tomos devemos iniciar com o entendimento da teoria de Bohr, apresentada anteriormente. Porm, este estudo complexo e requer um entendimento mais aprofundado do que ser apresentado aqui.

QUMICA GERAL28

SAIBA MAIS

Voc pode estruturar e recapitular a teoria atmica nos li-vros: ATKINS, Peter; JONES, Loreta. Os princpios da qumica: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Porto Alegre: Bookman, 2001; e RUSSEL, John Blair. Qumica geral. So Paulo: MacGraw-Hill, 1981. L voc tem um detalhamen-to acerca de toda teoria atmica e sugestes de aprendizado sobre o tema.

Sabe-se que os eltrons esto distribudos em camadas ao redor do ncleo, e a partir da teoria de Bohr, tem-se que - as rbitas possveis (ou os nveis energti-cos) da eletrosfera foram representadas pelas letras:

K, L, M, N, O, P, Q...

Porm, mais tarde, verificou-se para os outros elementos, isto por que, o espectro obtido experimentalmente comportava-se como previsto, visto que ao invs de aparecer uma nica raia no espectro para cada nvel energtico, aparecia duas ou mais linhas muito prximas, o que no era esperado pela teoria. Logo, esta necessitava tambm de ser reparada, isto ocorreu com Arnold Sommerfeld.

Para resolver este problema, o professor Sommerfeld concluiu que as rbitas eletrnicas deveriam ser elpticas e no circulares como supunha a teoria anterior, deste modo, cada nvel energtico deveria ser composto de subnveis, que poste-riormente foram representados pelas letras:

s, p, d, f, g, h, i...

Nesta teoria, o subnvel s corresponde a uma rbita circular, enquanto os demais correspondem a rbitas elpticas, que obedecem as leis de Kepler da gra-vitao9.

O nmero mximo de eltrons que cada camada energtica contm e suporta esto descritos no Quadro 6.

Quadro 6 - Nmero mximo de eltrons em cada nvel e subnvel num tomoFonte: SENAI, 2012.

8 ISTOPOS:

Diz-se de cada um dos elementos qumicos idnticos e que s diferem pelo nmero da massa atmica.


Porm, deve-se destacar, que cada subnvel suporta um nmero mximo de eltrons, este nmero mximo de eltrons suportado por sub-nvel :

s = 2

p = 6

d = 10

f = 14

Destas 7 camadas eletrnicas admitidas por Bohr, designados pelas letras mai-sculas: K, L, M, N, O, P e Q representam os nveis de energia da eletrosfera. E sabe -se que a medida que as camadas se afastam do ncleo, aumenta a energia dos eltrons nelas localizados. E estas constituem os 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7 nveis de energia, respectivamente.

VOC SABIA?

Que se unirmos as teorias de Bohr com a de Sommer-feld encontramos um detalhamento da eletrosfera e o comportamento dos eltrons e sua provvel localizao a cada nvel energtico.

O nmero de subnveis que constituem cada nvel de energia depende do nmero mximo de eltrons que cabe em cada nvel. Ento tem-se que como no 1 nvel cabem no mximo 2 eltrons, esse nvel apresenta apenas um subnvel (s), onde s cabe 2 eltrons. No subnvel s do 1 nvel de energia representa-se por: 1s. Contudo o 2 nvel cabem no mximo 8 eltrons, o 2 nvel constitudo de um subnvel s, no qual cabem no mximo 2 eltrons e um subnvel p que cabe no mximo 6 eltrons. Desse modo, o 2 nvel formado de dois subnveis, representados por 2s e 2p, e assim por diante. Podemos observar a distribuio eletrnica dos eltrons no Quadro 7.

Quadro 7 - Distribuio eletrnica dos eltrons nos nveis e subnveis dos tomosFonte: SENAI, 2012.

QUMICA GERAL30

O qumico americano Linus Gari Pauling, elaborou um mtodo prtico que permite colocar todos os subnveis de energia conhecidos em ordem crescente de energia, denominado diagrama de Pauling, representado na Figura 9. A ordem crescente de energia dos subnveis a ordem na sequncia das diagonais.

Figura 9 - Diagrama de PaulingFonte: SENAI, 2012.

2.4 tabeLa periDiCa

2.4.1 elemenTos qumicos e suas propriedades

Os elementos qumicos so representados atravs de smbolos. Os nomes dos elementos so diferentes em cada lngua, mas os smbolos so iguais. Quando os elementos qumicos esto listados em uma tabela, eles no esto em ordem alfabtica, esto sempre na ordem dos nmeros atmicos ou prtons.

Quando se trata de substncias, em vez de smbolo, utiliza-se frmula. Por exemplo, o oxignio presente na atmosfera uma molcula formada por dois tomos. Portanto, a frmula do oxignio gasoso : O2.

Para representar a frmula de uma substncia, escreve-se o smbolo do ele-mento presente na substncia e um nmero do lado direito subscrito, que indica a quantidade de tomos presentes na molcula. Quando no tem nmero, signi-fica dizer que tem apenas 1 tomo daquele elemento. Um exemplo simples a gua, formada por dois tomos de hidrognio e um tomo de oxignio, observe:

9 GRAVITAO:

A Lei da Gravitao Universal uma expresso matemtica baseada na fora de atrao do Sol nos planetas cujo enunciado : Dois corpos quaisquer se atraem com uma fora proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distncia entre eles.


H2O

A maneira de identificar os elementos qumicos atravs do seu nmero atmico. Esse nmero no um nmero arbitrrio, um nmero fixo para cada elemento porque o nmero de prtons que existem no tomo desse elemento j que o nmero de prtons nunca varia dentro de um mesmo tomo.

Quando os elementos qumicos so colocados na ordem crescente do seu nmero atmico, observa-se que as propriedades dos elementos vo mudando. Porm, foi observado que, depois de certo nmero, comeavam a aparecer nova-mente elementos com propriedades parecidas. Como o cloro que est abaixo do flor, o potssio abaixo do sdio, etc.

A tabela de elementos ordenados dessa forma se chama tabela peridica. Os eltrons que esto mais longe do ncleo tm mais energia. Os que esto mais perto do ncleo tm menos energia. Quando um tomo se transforma em um on, ele perde ou ganha eltrons da ltima camada. O nmero de eltrons que fica na ltima camada o principal responsvel pelas propriedades desse elemento.

Segue a Figura 10, na qual representa-se, em diagrama, o esboo inicial da Tabela Peridica.

Figura 10 - Modelo da tabela peridica com os dezoitos primeiros elementos ordenadosFonte: SENAI, 2012.

QUMICA GERAL32

A Figura 11, a seguir, demonstra o modelo atual da tabela peridica:

Figura 11 - Tabela peridica atualizadaFonte: SENAI, 2012.

VOC SABIA?

Que a tabela peridica que hoje voc usa e conhece no era inicialmente assim. Foi no incio do sculo XIX, quando j se conhecia um nmero de elementos suficiente para se destacar, dentre eles alguns grupos assemelhados: os halogneos, os metais alcalinos e os metais do grupo da platina mostravam bem essas analo-gias. A primeira tentativa de generalizao das relaes entre os elementos s foi possvel quando j tinha sido descoberto um grande nmero deles.

Perodos ou sries

So as linhas horizontais da tabela peridica e so em nmero de sete. As duas linhas que aparecem abaixo (sries dos lantandeos e actindeos) pertencem ao 6 e 7 perodos, respectivamente.

Famlias ou colunas ou grupos

Compreendem as linhas verticais da tabela peridica que so 18. As famlias so designadas pelas letras A e B acompanhadas de nmeros (1 A, 3 A, 8 B). Atu-almente, a Unio Internacional de Qumica Pura e Aplicada (IUPAC) designou as


famlias de 1 a 18, da esquerda para a direita. Assim, a famlia 1 A, corresponde famlia 1, 2 A famlia 2, 3 B famlia 3, e assim por diante.

Os elementos das famlias B compreendem os elementos de transio. Estes podem ser:

a) Transio externa ou simplesmente transio - so os elementos do meio do corpo da tabela peridica;

b) Transio interna - so os elementos pertencentes s sries dos lantandeos e actindeos.

Do lado esquerdo da Tabela Peridica, esto os metais, famlias 1 a 12, e do lado direito, os no-metais. Na 1 coluna da Tabela Peridica, ficam os metais alca-linos (Li, Na, ...) que reagem violentamente com gua, liberando hidrognio. Eles perdem 1 eltron, formando ctions (Li+, Na+, ...).

Na 2 coluna da Tabela Peridica, ficam os metais alcalino-terrosos (Mg, Ca, ...). Eles perdem 2 eltrons, formando ctions (Mg 2+, Ca2+, ...).

Na penltima coluna da Tabela Peridica, ficam os halognios (F, Cl, Br, I, At). Eles formam gases com dois tomos (F2, Cl2, por exemplo) e podem perder 1 el-tron, formando nions (F-, Cl-,). Veja a Figura 12.

Figura 12 - Famlia dos halogniosFonte: SENAI, 2012.

Na ltima coluna da Tabela Peridica, ficam os gases nobres (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn). Eles existem na forma de gases de um tomo s. Eles dificilmente reagem. Veja a Figura 13:

QUMICA GERAL34

Figura 13 - Famlia dos gases nobresFonte: SENAI, 2012.

FIQUE ALERTA

Quando se manipula os elementos qumicos, por exemplo, alguns metais ou semi-metais que aparecem puro, como mercrio, fsforo, sdio, etc. Deve-se observar a sua to-xicidade e seus riscos no ambiente, pois o mercrio, em contato com a corrente sangunea, ou diretamente na pele txico e provoca doena irreversvel. O sdio em contato com gua ou at mesmo com umidade explode; o fsforo inflamvel em contato com o ar, provocando uma reao extremamente explosiva. Portanto, antes de manipular qualquer material, voc deve avaliar os riscos e perigos desta manipulao com a ficha de informao de produto qumico (FISPQ) para evitar acidentes.


reCapitULanDo

Neste captulo estudamos como os elementos e tomos so constitudos e ordenados e suas diferenas. O tomo possui um ncleo formado por prtons (partculas positivas) e nutrons (partcula neutra) e uma eletros-fera (que d o seu volume), onde est localizado os eltrons (partculas negativas). Viu-se tambm que o ncleo que determina sua massa e a eletrosfera que determina seu volume e que o tomo em sua forma funda-mental, estvel e que quando perdem ou ganham eltrons na sua ltima camada energtica se transformam em on. Os tomos que perdem el-trons so chamados de ctions e os que ganham so os nions. Foi visto tambm que estes elementos qumicos so classificados e organizados na forma de tabela, a TABELA PERIDICA, onde os elementos so ordenados por nmero atmico ou prtons. Algumas famlias so conhecidas: metais alcalinos (1 A); metais alcalinos terrosos (2 A); calcognios (6 A); halognios (7 A) e os gases nobres (8 A). Vimos tambm que a famlia 1 e 2 A e todas as famlias B so metais e a maioria dos elementos das famlias 3 A a 7 A so no metais. E que a famlia 8 A a dos gases nobres.

matria e mistura

3

Vamos comear o entendimento de matria com exemplos simples, iniciando com a com-preenso mais simples de substncia.

Imagine que substncia tudo o que voc pode pegar. A gua uma substncia. O ferro, o papel, a tinta, a cera, o algodo so substncias. O ar pode ser considerado uma substncia que, apesar de no podermos pegar, o sentimos sob a forma do vento, que uma corrente de ar. Um computador, por sua vez, um objeto feito de vrias substncias: vidro, plstico, cobre, etc.

Atravs de uma reflexo mais profunda, olhando ao seu redor, observe que tudo ocupa um lugar no espao. Se voc for ainda mais curioso (a) e coloc-los em uma balana, verificar que apresentam massa. Assim, define-se matria como tudo aquilo que tem massa e ocupa lugar no espao.

E ento voc pode perguntar matria e substncia so a mesma coisa? Na linguagem coti-diana, uma substncia apenas outro nome para matria, porm, em qumica, uma substncia caracterizada como uma forma simples e pura da matria (ATKINS; JONES, 2001). Vamos usar o exemplo do ar: ele pode ser considerado uma substncia, porm, quimicamente compreendido como matria, pois formado por uma mistura de vrios gases. Amplie seus conhecimentos atravs da seo SAIBA MAIS.

A base do entendimento da matria, do seu comportamento e toda a sua dinmica inicia-se a partir do entendimento de alguns conceitos. Observe a Figura 14, ela apresenta um diagrama onde esto definidas substncias e misturas, e, nele apresenta o que so Sistemas e como estes se organizam:

QUMICA GERAL38

Figura 14 - Diagrama de configurao dos sistemasFonte: SENAI, 2012.

VOC SABIA?

Que a ausncia total de matria o vcuo? Denomina--se corpo qualquer poro limitada de matria, por exemplo, uma tbua de madeira, uma barra de ferro, um cubo de gelo. Denomina-se objeto todo corpo que, de-vido sua forma, se presta determinada finalidade ou uso, como uma cadeira, uma faca ou um martelo.

SAIBA MAIS

Voc pode estruturar e recapitular a teoria atmica no livro ATKINS, Peter; JONES, Loreta. Os princpios da qumica: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Porto Ale-gre: Bookman, 2001, ou RUSSEL, John Blair. Qumica geral. So Paulo: MacGraw-Hill, 1981. L voc tem um detalhamen-to acerca de toda teoria atmica e sugestes de aprendizado sobre o tema.

Observe a Figura 15 do copo com gua, no copo est contido o lquido gua (H2O), formada por 2 tomos de hidrognio e um de oxignio, e somente a gua, portanto, este sistema constitudo por uma substncia pura, composta (por 2 elementos qumicos H e O e 3 tomos: 2H e 1 O). Se colocssemos uma pitada de sal ou acar neste copo, teramos a mistura homognea composta de duas substncias puras (gua + sal ou gua + acar).

3 matria e miStUra 39

Figura 15 - gua, uma substncia pura compostaFonte: WIKIMEDIA COMMONS, 2005.

Observe agora a Figura 16, na qual se tem um recipiente (Becker) contendo gua com leo. Neste sistema, h duas substncias puras e compostas (gua + leo) no misturadas, a molcula do leo varia e extensa, mas composta de vrios tomos de carbono, hidrognio e oxignio, a depender de sua origem. Este sistema tem duas fases distintas, onde h uma mistura heterognea, com duas fases, este conceito de fases ser visto a seguir.

gua

leo

Figura 16 - Mistura heterognea = gua+leoFonte: SENAI, 2012.

Agora que compreendemos como esto classificadas as substncias e a matria, vamos entender outros conceitos importantes: fases, componentes e molculas.

As fases so cada parte homognea de um sistema, observe os exemplos a seguir:

QUMICA GERAL40

Exemplo 1 - um copo com gua e leo (Figura 16), como vimos anteriormente, apresenta nitidamente uma diviso, separando perfeitamente a gua do leo, ou seja, h duas fases lquidas formadas, uma aquosa, contendo gua, e outra con-tendo o leo;

Exemplo 2 - um copo contendo sal, areia e leo, apresenta 3 fases distintas, uma contendo areia no fundo do copo, outras sal entre a areia e o lquido oleoso, ou leo ;

Exemplo 3 - um copo contendo gua com uma pitada de acar, aps mistu-rarmos o acar, contm apenas uma fase aquosa, onde se v apenas gua e no se observa o acar que passa a estar totalmente dissolvido na gua. Neste sis-tema, tem-se uma mistura homognea, tambm chamada soluo. Sempre que as substncias esto dissolvidas na gua, esta chamada de soluo aquosa.

Figura 17 - gua e acar formando uma mistura homogneaFonte: WIKIMEDIA COMMONS, 2012.

Quando h outra soluo onde as substncias no esto dissolvidas no lquido gua, chama-se de soluo no aquosa, ou alcolica, ou oleosa, como os perfu-mes, os leos aromatizados e a gasolina, que so solues lquidas no aquosas (Figura 18).


Figura 18 - Perfume: uma soluo no aquosaFonte: WIKIMEDIA COMMONS, 2010.

COMPONENTE: cada substncia presente no sistema.

MOLCULA: uma reunio de tomos, iguais ou diferentes, ligados entre si, ou so partculas formadas por grupo de tomos ligados. Elas podem ter dois, trs, quatro e at milhares de tomos; a gua uma molcula, o leo uma molcula, o gs carbnico uma molcula. Os altropos so substncias simples diferentes, porm formadas pelo mesmo elemento qumico.

As propriedades das substncias no dependem apenas dos tomos de que elas so feitas, mas tambm da proporo dos tomos na molcula. A seguir, a Figura 19 apresenta como os sistemas se estruturam e so constitudos, fazendo um resumo do assunto estudado.

Figura 19 - Sistemas: substncias e misturasFonte: SENAI, 2012.

QUMICA GERAL42

Quando se faz acompanhamento de processos industriais, a exemplo de trata-mento de gua, essencial que se identifique qual sistema est se formando em cada etapa do tratamento, pois a base do tratamento e da deciso pela dosagem dos produtos qumicos e quais sero empregados, dependem da identificao do sistema (gua + sujeira + poluentes + sais minerais + matria orgnica1, e outros) apresentar-se como mistura homognea (que confere cor a gua bruta) ou como mistura heterognea (que confere turbidez, ou seja, apresenta partculas em sus-penso na gua bruta).

3.1 FaSeS Da matria e SUaS mUDanaS

A matria pode ser encontrada em trs fases: slida (rocha, sal, acar), lquida (gua, leo, lcool, ter, mercrio) e gasosa (oxignio, nitrognio, etileno) (Figura 20).

Figura 20 - Estados fsicos da matriaFonte: SENAI, 2012.

Um ou outro estado fsico da matria existe em funo das foras de interao entre as partculas que compem esta matria.

As mudanas de fase recebem denominaes especiais, conforme apresen-tado no Quadro 8.

1 ORGNICA:

Decorrente de organismo vivo, exemplo adubo (AULETE, 2008).


Iodo

Quadro 8 - Denominaes das mudanas de faseFonte: SENAI, 2012.

1. A vaporizao pode ocorrer de trs maneiras (Figura 21):

Figura 21 - As formas de vaporizaoFonte: SENAI, 2012.

2. A condensao pode ocorrer de duas maneiras (Figura 22):

a) Condensao propriamente dita - a passagem do vapor para a fase lquida;

b) Liquefao - a passagem do gs para a fase lquida.

QUMICA GERAL44

Figura 22 - Mudana de fases ou estado fsico da matriaFonte: SENAI, 2012.

Gs a substncia que, em condies ambiente, j se encontra na fase gasosa. So os casos do oxignio existente no ar, do butano presente no gs de cozinha e muitos outros.

Vapor a substncia que se encontra em fase gasosa, como resultado de mudana de fase lquida ou slida. Por exemplo, o estado fsico natural da gua lquido, mas por evaporao ela pode passar para a fase gasosa, assim, quando entrar neste estado de agregao, ser chamada de vapor dgua.

3. A sublimao ocorre com algumas substncias, por exemplo: iodo, nafta-leno (conhecido comercialmente como naftalina), gelo-seco (CO2), cnfora e outras.

Grfico de mudana de fase de uma substncia pura

Durante a mudana de fase de uma substncia pura, a temperatura permanece constante e a substncia coexiste em dois estados fsicos, conforme apresentado na Figura 23. Onde voc pode observar que, quando a temperatura fica constante no grfico, h uma mudana de fase. Olhe o exemplo da fuso (S+L).


Figura 23 - Grfico de mudana de fase de uma substncia puraFonte: SENAI, 2012.

Grfico de mudana de fase de uma mistura

Durante a mudana de fase, ocorre mudana de temperatura, observe na Figura 24.

Figura 24 - Grfico de mudana de fase de uma misturaFonte: SENAI, 2012.

VOC SABIA?

Que existem misturas que se comportam como subs-tncias puras? A solda um exemplo, pois seu ponto de fuso constante!

Agora que voc entendeu como funcionam as mudanas de fase das mistu-ras, observe que elas se comportam de duas formas, e so chamadas de mistura euttica ou mistura azeotrpica (Quadro 9). Elas so diferentes por que a mistura euttica apresenta o ponto de fuso constante, j a azeotrpica, a constncia identificada no ponto de ebulio.

QUMICA GERAL46

Quadro 9 - Misturas que se comportam como substncias purasFonte: SENAI, 2012.

Todas as alteraes do estado fsico da matria so acompanhadas por uma mudana de energia no sistema. Estas podem ser quentes (exemplo: ao diluir o cal (CaO), a mistura fica quente, podendo at provocar queimaduras esta diluio caracterizada como uma reao exotrmica); ou podem ser frias, um exemplo quando o lcool entra em contato com a pele; ao evaporar, o lcool rouba energia da pele, deixando-a fria (neste caso, a vaporizao caracterizada como uma reao endotrmica). Observe o quadro a seguir com exemplos de reaes endotrmicas e exotrmicas.

Quadro 10 - Mudana de fase x mudana de energiaFonte: SENAI, 2012.

FIQUE ALERTA

Os fatores que influenciam na passagem da matria de uma fase para outra so: TEMPERATURA e PRESSO. Porm voc deve sempre ficar atento s informaes de seguran-a sempre que for realizar uma experincia de mudana de fase, j que estas sempre esto associadas temperatu-ra, presso e envolve aquecimento ou resfriamento.


CaSoS e reLatoS

Produo de gua doce atravs da gua do mar

Em Israel, sabe-se que no h gua bruta em qualidade e quantidade sufi-ciente para produzir gua potvel para abastecer a populao e produzir alimentos. Portanto, a partir de estudos sobre mudana de estado fsico e tcnicas de filtrao, que se baseiam em separao de fases estudando os sistemas homogneos da gua do mar, podem-se obter usinas de separa-o de fase e obteno de gua doce, potabilizvel a partir da gua do mar. 80% da gua potvel distribuda em Israel vem de origem marinha.

Esta gua salina extrada do mar tratada a partir de um processo fsico (fil-trao) chamado de Osmose reversa que, sob presso, retm o sal marinho e outros componentes presentes na gua do mar numa membrana muito fina e deixa passar (filtrando) apenas a gua pura que, a partir da, pode ser tratada como gua doce e transformada em gua potvel, que aquela gua adequada para consumo humano.

SAIBA MAIS

V ao site da companhia de saneamento de sua cidade e veja como realizado o tratamento de gua para consumo de sua regio. Busque tambm algum artigo de revista ou jornal, na internet que fale sobre a captao de gua do mar para consumo humano.

reCapitULanDo

Voc viu, neste captulo, que a qumica est muito ligada ao nosso cotidiano. Nos alimentos, medicamentos, construes, nas plantas, no vesturio, nos combustveis. Tudo o que existe no universo formado atravs desta cin-cia. Assim como no nosso organismo, tambm h diversas transformaes qumicas. Foi visto que a matria tudo o que tem massa e ocupa espao, com isto, qualquer coisa que tenha existncia fsica ou real matria. Por-

QUMICA GERAL48

tanto, tudo que existe no universo manifesta-se como matria ou energia. Vimos que a matria pode ser lquida, slida ou gasosa. So exemplos de matria: papel, madeira, ar, gua, pedra.

Analisando a matria qualitativamente (qualidade), chamamos a matria de substncia. A substncia possui uma composio caracterstica, deter-minada e um conjunto definido de propriedades. Ela pode ser simples (formada por s um elemento qumico) ou composta (formada por vrios elementos qumicos). Por exemplo: substncias simples: ouro, mercrio, ferro, zinco. Substncia composta: gua, acar (sacarose), sal de cozinha (cloreto de sdio). As substncias formam sistemas que so formados por misturas homogneas ou heterogneas. As misturas tm composio qu-mica varivel, no pode ser expressada por uma frmula. Algumas misturas so to importantes que tm nome prprio. Como a gasolina mistura de hidrocarbonetos, que so substncias formadas por hidrognio e carbono. O ar atmosfrico mistura de 78% de nitrognio, 21% de oxignio, 1% de argnio e mais outros gases, entre outros.

Como exemplo de sistema, pode ser um copo com gua, um pedao de ferro, uma mistura de gua e gasolina, etc. As fases so o aspecto visual uni-forme do sistema, as misturas podem conter uma ou mais fases. A mistura Homognea formada por apenas uma fase. Neste tipo de sistema, no se consegue diferenciar a substncia. Enquanto que mistura Heterognea formada por duas ou mais fases, nela as substncias podem ser diferen-ciadas a olho nu ou pelo microscpio. Os sistemas homogneos, quando formados por duas ou mais substncias que se misturam umas nas outras chamamos de solues. Os sistemas heterogneos podem tambm ser formados por uma nica substncia, porm em vrias fases de agregao (estados fsicos).

Anotaes:


Ligaes qumicas

4

Os gases nobres so elementos quimicamente estveis, devido a sua distribuio eletr-nica, ou seja, sua ltima camada eletrnica encontra-se totalmente preenchida. Porm, os demais tomos dos elementos encontram-se ligados entre si ou combinados a outros. Assim, na natureza, no existe somente oxignio com O, mas O2; no existe sdio (Na) e cloro (Cl), mas o cloreto de sdio: NaCl (sal de cozinha). O que ocorre que os demais tomos dos outros elementos combinam-se entre si para que estes tomos adquiram a estabilidade eletrnica, portanto estes precisam perder ou ganhar ou compartilhar eltrons da camada de valncia1 (aquela instvel ou incompleta).

SAIBA MAIS

Para compreender melhor sobre camada de valncia, suge-re-se aprofundar o estudo na publicao ATKINS, Peter; JO-NES, Loreta. Os princpios da qumica: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Porto Alegre: Bookman, 2001.

QUMICA GERAL52

1 VALNCIA:

Regra do Octeto Os elementos qumicos devem sempre conter 8 eltrons na ltima camada eletrnica ou camada de valncia. Por exemplo: na camada K, pode haver no mximo 2 eltrons. Com isso, os tomos ficam estveis, com a configurao idntica dos gases nobres.

4.1 CLaSSiFiCao DaS LigaeS QUmiCaS

a) Interatmicas - aquelas que ocorrem entre os tomos. So as inicas, cova-lentes e metlicas;

b) Intermoleculares - aquelas que ocorrem entre as molculas das substncias. So as ligaes de hidrognio, foras de London ou Van der Waals e ligaes dipolo-dipolo.

As ligaes interatmicas e intermoleculares so responsveis pelas proprie-dades qumicas e fsicas das substncias, respectivamente.

4.1.1 ligao inica ou eleTrovalenTe

Esta ligao ocorre quando algum tomo ligante quer perder eltrons, e outro quer ganhar eltrons. Caracteriza-se pela formao de ons positivos e de ons negativos.

O sdio (Na), um metal, cede eltrons para o cloro (Cl), um no metal, formando Na+ e Cl-

Como regra geral, as ligaes inicas ocorrem entre:

metal e no-metal. Ou metal e H.

Ex.: KH, MgH2. KCl, MgI2;

A ligao inica tambm poder ocorrer quando houver na substncia gru-pamento de tomos dotado de carga eltrica (NH4

+, SO4-2, PO4

-3). As ligaes existentes dentro destes grupamentos so covalentes. Ex.: NH4Cl - (NH4

+ e Cl-).

Apesar do berlio (Be) ser um metal, quando ligado a um no metal forma com-posto de carter covalente, como veremos mais frente.

Observe a frmula da LIGAO INICA:

CTION ESQUERDA; NION DIREITA.

Ex.: MgCl2 Mg+2 e Cl-

O nmero de cargas positivas dever ser igual ao nmero de cargas negativas, tornando a frmula eletricamente neutra:

Ex.: MgCl2 Mg+2 e 2 Cl- Carga (+) = 2 e carga (-) = 2

4 LigaeS QUmiCaS 53

4.1.2 ligao covalenTe ou molecular

Ocorre quando os tomos querem ganhar eltrons (4, 5, 6 ou 7 eltrons na camada de valncia). Como regra geral, os compostos so covalentes quando, em sua estrutura, aparecem ligados:

no metal + no metal; semimetal + no metal

Ex.: Cl2; CO2

4.1.3 ligao meTlica

Pode-se explicar este tipo de ligao atravs da teoria da nuvem ele-trnica. Segundo esta teoria, os eltrons perifricos formam uma nuvem eletrnica ligada fracamente aos ncleos. O tomo, ao perder eltrons, transforma-se num ction, o qual recaptura-os voltando a ser neutro.

As ligas metlicas so constitudas pela unio de dois ou mais metais, podendo incluir ametais. Como regra geral, a ligao metlica repre-sentada pelo prprio smbolo do elemento metlico; sua atomicidade indeterminada: (Fe)n Fe.

So exemplos de ligas metlicas:

a) Ao ferro e carbono;

b) Bronze cobre e estanho;

c) Lato cobre e zinco;

d) Lata ferro e estanho;

e) Ouro branco Au (90%) e Pd (10%); Ouro 18 quilates Au (75%) e Cu, Ag (25%);

f) Ao inoxidvel ferro, carbono, nquel e cromo.

QUMICA GERAL54

VOC SABIA?

Que as ligas metlicas tm mais funo e so mais comuns que os metais puros? Por exemplo, as joias contm normalmente 75% de ouro ou prata + 25% de cobre. Utiliza-se 25% de cobre para o ouro 18K. E o ouro 24K considerado ouro puro.

O ao inoxidvel (ferro + 0,1% de carbono + 18% de cromo + 8% de nquel) outro bom exemplo, ele no enferruja (diferente do ferro e do ao comum), usado em vages de metr, foges, pias e talheres.

4.1.4 LigaeS intermoLeCULareS

As Ligaes Intermoleculares esto apresentadas no Quadro 11.

TIPO CARACTERSTICA EXEMPLO

DipoloDipolo

Ligao de Hidrognio

Dipolo induzido (Forade Van der Waals ouFora de London)

HCl, SO3

H2O, HF, NH3

CO2 ; Ar

Ocorre entre molculas polares, o plo positivo de uma molcula se liga ao plo negativo da outra molcula.

Caso particular da ligao dipolo-dipolo.Ocorre entre molculas que tm hidrognio ligado a tomos altamente eletronegativos como or, oxignio ou nitrognio.

Ocorre entre molculas apolares e tomo de gases nobres.

Quadro 11 - Ligaes intermolecularesFonte: SENAI, 2012.

CaSoS e reLatoS

A MULHER E A RADIAO

A radiao e os elementos radioativos esto relacionados a uma das maio-res cientistas de todos os tempos, uma mulher polonesa chamada de Marie Curie. Marie Skodowska Curie nasceu na Polnia, em Varsvia, no antigo Imprio Russo, em 07 de novembro de 1867. Foi uma famosa personagem da histria da cincia. Por ter sido a primeira mulher a ganhar dois Pr-

2 RADIOATIVIDADE:

Capacidade que alguns elementos possuem em emitir radiao eletromagntica.

4 LigaeS QUmiCaS 55

mios Nobel, numa poca em que esta rea era dominada pelos homens. Sua maior contribuio para a cincia foi a descoberta da radioatividade2 e de novos elementos qumicos. Em 1895, Marie casou-se com Pierre Curie, um professor de Fsica. Ela estudou as radiaes dos sais de urnio que ele havia descoberto. Em 1898, descobriram que realmente havia algum componente que liberava mais energia que o urnio. No dia 26 de dezem-bro, ela anuncia a descoberta Academia de Cincias de Paris. Aps este perodo, eles conseguiram isolar dois elementos qumicos. O primeiro chamou-se polnio, em homenagem origem de Marie Curie e o outro elemento chamou-se rdio devido sua radiao. As palavras radioativo e radiao foram inventadas pelo casal para caracterizar a energia liberada espontaneamente por este novo elemento qumico. Foi, em 1903, que ela recebeu junto com Pierre e Becquel, o Prmio Nobel de Fsica pelos estudos de radiao, quando tambm se titulou doutora. Em 1911, recebeu outro Nobel, pela descoberta dos elementos polnio e rdio. Possivelmente, Marie Curie desenvolveu leucemia que a vitimou em 1934, na Frana, devido grande exposio radiao durante sua carreira.

VOC SABIA?

Que o cido carbnico aquele responsvel pelo fres-cor dos refrigerantes, quando ele est refrigerado, o ci-do carbnico torna o refrigerante refrescante, porm ao aquecer ou ser agitado, parte deste cido se transforma em gs carbnico formando bolhas na bebida, que o resultado da transformao do cido em gs.

FIQUE ALERTA

Ao realizar uma reao qumica entre um cido e uma base ou mesmo uma diluio de uma destas substncias, voc deve sempre ficar atento s informaes de segu-rana sempre que for realizar, j que estas sempre esto associadas a reaes endotrmicas ou exotrmicas ou at mesmo explosivas, nunca as faa sem a presena do pro-fessor ou monitor ou mesmo sem antes ler com calma as recomendaes de segurana.

QUMICA GERAL56

reCapitULanDo

Sabemos agora que os tomos dificilmente ficam sozinhos na natureza, eles tendem a se unir uns aos outros, formando assim tudo o que existe e conhecemos.

Alguns tomos so estveis, ou seja, no reagem ou se ligam a outros tomos. J outros no podem ficar isolados. Precisam se ligar a outros ele-mentos. As foras que mantm os tomos unidos so fundamentalmente de natureza eltrica e so chamadas de Ligaes Qumicas.

Temos que lembrar que as camadas externas da eletrosfera so aquelas disponveis para as interaes dos tomos uns com os outros. Toda ligao qumica envolve o movimento de eltrons nas camadas mais externas dos tomos, mas nunca atinge o ncleo.

De todos os elementos qumicos conhecidos, apenas os gases nobres ou raros so encontrados na natureza na forma de tomos isolados. Os demais se encontram sempre ligados uns aos outros, de diversas maneiras, nas mais diversas combinaes.

Lembre-se da regra do octeto: Os elementos qumicos devem sempre con-ter 8 eltrons na ltima camada eletrnica ou camada de valncia.

Com exceo dos gases nobres, os tomos dos demais elementos qumi-cos, para ficarem estveis, devem adquirir, atravs das ligaes qumicas, camada mais externa iguais dos gases nobres. H trs tipos de ligaes qumicas: Ligao Inica perda ou ganho de eltrons; Ligao Covalente compartilhamento de eltrons e, Ligao Metlica tomos, nutrons e ctions mergulhados numa "nuvem" de eltrons.

Anotaes:

4 LigaeS QUmiCaS 57

Funes qumicas inorgnicas

5

Funo qumica o conjunto de substncias que apresentam propriedades qumicas seme-lhantes.

Existem as funes inorgnicas e orgnicas. As substncias inorgnicas se dividem em quatro grandes grupos que so conhecidos como as funes da qumica inorgnica. So elas: cidos, bases, xidos e sais. H tambm as funes orgnicas que so os hidrocarbonetos, alco-is, cetonas, aldedos, teres, steres, cidos carboxlicos, aminas e amidas.

As principais funes inorgnicas so:

a) cidos;

b) Bases;

c) Sais;

d) xidos.

SAIBA MAIS

Para mais informaes sobre funes inorgnicas nas lite-raturas de Qumica Geral. A exemplo de: Russel, John Blair. Qumica geral. So Paulo: MacGraw-Hill, 1981. E ATKINS, Pe-ter; JONES, Loreta. Os princpios da qumica: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Porto Alegre: Bookman, 2001.

FUNES QUMICAS INORGNICAS60

1 FUNDIDAS:

Fundidas - Que sofreu fuso, passou do estado slido para o lquido.

5.1 oS CiDoS

Voc j ouviu comentrios sobre alimentos cidos? Sabe identific-los? E sabe informar por que so cidos? Pois bem, os cidos so substncias que, em meio aquoso, se ionizam liberando como nico on positivo o H3O

+ (o ction H+ une-se molcula de gua formando o on hidrnio ou hidroxnio). Simplificadamente costuma-se representar o H3O

+ por H+, assim:

HNO3 H+ + NO3-

H2SO4 2 H+ + SO4-2

Os cidos, em geral, tm sabor azedo. Ex.: o cido actico do vinagre. S con-duzem eletricidade em meio aquoso.

VOC SABIA?

Que o cido clordrico (HCl) faz parte do suco gstrico do nosso estmago. Puro um gs muito corrosivo e txico. O HCl em soluo aquosa sufocante e corrosi-vo. usado na limpeza de pisos e paredes de pedra ou azulejo. O cido muritico o cido clordrico impuro.

5.2 aS baSeS

Voc conhece o termo azia? As pessoas sentem azia quando esto com excesso de acidez no estmago. E nestes casos recomenda-se ingerirem substncias alca-linas, como leite de magnsia, para neutralizar o excesso de cido no estmago. Estes alimentos alcalinos so compostos de substncias bsicas, que, em meio aquoso, se dissociam, liberando, como nico on negativo, a hidroxila (OH-).

Mg(OH)2 Mg+2 + 2 OH-

5 QUmiCa geraL 61

As Bases tm sabor custico ou adstringente (que trava a lngua). Ex.: o leite de magnsia, que uma suspenso de hidrxido de magnsio (Mg(OH)2). As bases inicas conduzem a eletricidade quando fundidas1 ou em meio aquoso, j as moleculares, apenas em meio aquoso.

H vrias utilidades para as bases:

O Hidrxido de sdio (NaOH) vulgarmente conhecida tambm como soda custica, txico e corrosivo. Usado para desentupir pias. muito usado na inds-tria qumica para preparar sabo e outros compostos orgnicos.

O Hidrxido de magnsio (Mg(OH)2) usado como anticido estomacal e vulgarmente chamado de leite de magnsia.

O Hidrxido de clcio (Ca(OH)2) tambm chamado de cal hidratada, cal apa-gada ou cal extinta usada na construo civil para preparar argamassa e usado em pinturas. O hidrxido de clcio em gua chamado de leite de cal ou gua de cal.

J o Hidrxido de amnio (NH4OH) em soluo aquosa conhecido como amonaco ou amnia. Usado em limpeza domstica, saponificaes de gorduras e leos. txico e irritante aos olhos.

FIQUE ALERTA

cidos e bases so produtos que devem ser manipulados com precauo, quando puros ou em soluo, pois provo-cam reaes violentas e quentes, podendo causar srias queimaduras ou intoxicar quem os manipulam.

5.3 oS SaiS

O sal de cozinha que todos usam nas refeies um sal composto pelo metal sdio e o semimetal halognio, cloro (cloreto de sdio o famoso sal de cozinha). Os sais so compostos inicos que, em meio aquoso, se dissociam liberando pelo menos um ction diferente de H+ e pelo menos um nion diferente de OH-.

KCl K+ Cl-

FUNES QUMICAS INORGNICAS62

KHSO3 K+ H+ SO3-2

Os Sais, em geral, tm sabor salgado. Ex.: o cloreto de sdio que o sal de cozinha, conduz corrente eltrica se estiver no estado lquido (fundido) ou em meio aquoso.

5.4 oS xiDoS

So compostos binrios, ou seja, possuem dois elementos qumicos distintos, em que o oxignio o elemento mais eletronegativo. Ex.: Na2O, Ag2O, H2O2.

Este tema bastante extenso e deve ser complementado pela literatura suge-rida.

CaSoS e reLatoS

Compostos inorgnicos e orgnicos responsveis pela beleza

Grande parte das substncias qumicas presentes nos cosmticos hoje em dia so sais, xidos ou hidrxidos inorgnicos. Por exemplo, o oxicloreto de bismuto, o hidrxido de amnio, entre outros, esto quase sempre pre-sentes em nossas cabeas e em nossas mos, que estes esto presentes nos produtos usados para pintar cabelo, amaciar e condicionar, dar cor, etc. O oxicloreto de bismuto so alguns dos produtos qumicos utilizados na fabricao do conhecido esmalte. Sem esses produtos, com destaque para os corantes, as unhas no teriam o mesmo colorido. O hidrxido de am-nio, o lcool graxo e os corantes so fundamentais nas tinturas de cabelos. Cada vez mais a indstria de cosmticos evolui e descobre componentes novos para aprimorar os seus produtos. Porm, deve-se chamar a ateno que estes compostos qumicos mencionados e os outros no menciona-dos que so compostos orgnicos, so responsveis por danos e impactos negativos nos mananciais, pois provocam poluio nas guas, nos solos e contaminam os organismos a presentes. Portanto, ao usar cosmticos, olhem seus rtulos e verifiquem seus componentes e se estes so mais ou menos poluentes que outros.

5 QUmiCa geraL 63

reCapitULanDo

Vimos, neste captulo, que Funo Qumica conjunto de compostos com propriedades qumicas semelhantes. As substncias inorgnicas se divi-dem em quatro grandes grupos que so conhecidos como as funes da qumica inorgnica. So elas: cidos, bases, xidos e sais.

O cido toda substncia que, em gua, produz o ction H+. Quando um cido entra em contato com a gua, ele se ioniza e libera H+. Identifica-se um cido com a presena de um H no lado esquerdo da frmula. As principais caractersticas dos cidos so: sabor azedo (em geral txicos e corrosivos); conduzem eletricidade em soluo aquosa (em gua); e reagem com base, formando sal e gua.

Base toda substncia que, em gua, produz o nion OH- (hidroxila). Quando uma base entra em contato com gua, ela se dissocia e libera OH-. Identifica-se uma base pela presena de OH no lado direito da fr-mula. As principais caractersticas das bases so: sabor adstringente; conduzem eletricidade em soluo aquosa (em gua); e, reagem com cidos formando sal e gua.

xido toda substncia formada por oxignio e mais outro elemento. Formam compostos binrios, por que s possuem dois elementos na sua frmula qumica. Identificam-se atravs da presena do oxignio que o elemento mais eletronegativo na molcula e do lado direito da frmula e por ter uma molcula com apenas dois elementos.

Sal toda substncia que, em gua, produz um ction diferente do H+ e um nion diferente do OH-. Eles so formados a partir da reao de um cido com uma base, que chamada reao de neutralizao, formando tambm gua. As principais caractersticas so: conduzem eletricidade quando esto na fase lquida (fundidos) ou em soluo aquosa, porque, nestes casos, h eltrons livres; geralmente so sli-dos temperatura e presso ambiente (25C e 1atm).

SoLUeS

6

Sabe qual a distino de mistura e solues? Reflita: O ar uma mistura ou uma soluo? E o mar? A gua? Uma soluo uma mistura homognea de duas ou mais substncias. Ento, o ar, por exemplo, uma mistura de diversos gases, a gua do mar uma soluo de gua e vrios sais dissolvidos, e o ouro 18 quilates uma soluo de cobre no ouro (Figura 25).

Figura 25 - Ouro 18 quilates, uma soluo de cobre no ouroFonte: WIKIMEDIA COMMONS, 2006.

Uma soluo constituda de SOLUTO e SOLVENTE. O solvente, em geral, o componente que est em maior quantidade e o soluto em menor quantidade. De acordo com as quantida-des de soluto e solvente, ou com o ponto de saturao, a soluo pode ser classificada como:

a) Diluda - contm pouco soluto em relao quantidade de solvente.

Ex.: uma pitada de sal dissolvida em 1 copo de gua, ou seja, 5g/300mL;

b) Concentrada - contm muito soluto. Exemplo: 50 g de sal em 500mL de gua;

c) Insaturadas - e quando a quantidade de soluto usado se dissolve totalmente, ou seja, aquelas em que a quantidade de soluto menor do que o estabelecido pelo coeficiente de solubilidade1;

d) Saturadas - aquelas em que a quantidade de soluto atinge o coeficiente de solubi-lidade, ou seja, quando o solvente (ou dispersante) j dissolveu toda a quantidade possvel de soluto (ou disperso), e toda a quantidade agora adicionada no ser dis-solvida e ficar no fundo do recipiente;

qumica geral66

1 SOLUBILIDADE::

Coeficiente de solubilidade a quantidade necessria de soluto (geralmente em gramas) para saturar uma quantidade padro de solvente (em geral, 100g, 1.000 g ou 1 L), em determinadas condies de presso e temperatura.

e) Supersaturadas - aquelas em que o soluto ultrapassa o coeficiente de solubilidade. Isto s acontece quando o solvente e soluto esto em uma temperatura em que seu coeficiente de solubilidade (solvente) maior, e depois a soluo resfriada ou aquecida, de modo a reduzir o coefi-ciente de solubilidade. Quando isso feito de modo cuidadoso, o soluto permanece dissolvido, mas a soluo se torna extremamente instvel. Qualquer vibrao faz precipitar a quantidade de soluto em excesso dis-solvida.

CaSoS e reLatoS

Voc sabia que existem sistemas nos quais uma substncia est dissemi-nada, sob a forma de pequenas partculas, em uma segunda substncia e este sistema pode ser chamado de disperso? Um exemplo de disperso a mistura entre gua e areia em uma amostra de gua de rio para anlise. No incio, a mistura fica turva, mas com o passar do tempo, as partculas maiores vo se depositando no fundo do copo. Mesmo assim, a gua ainda fica turva na parte de cima. A gua no ficar totalmente livre de areia. Este tipo de sistema deve ser quantificado atravs das anlises qumicas de cor e turbidez, estas iro garantir, por exemplo, qual o melhor tratamento qu-mico e fsico para a gua para abastecimento ou indstria. E de acordo com o tamanho das partculas, que podemos classificar estas disperses em soluo verdadeira, colide e suspenso e estas classificaes determi-nam qual o melhor maquinrio e produto a ser aplicado na gua a fim de remov-los. Os colides so hoje as disperses mais difceis de remover em sistemas de tratamento de gua para abastecimento convencional.

VOC SABIA?

Que os colides so misturas homogneas que pos-suem molculas ou ons gigantes. O dimetro mdio de suas partculas de 1 a 1.000 m. Este tipo de mistura dispersa facilmente a luz, por isso so opacas, no so translcidas. Podem ser slidas, lquidas ou gasosas. So exemplos de colides a maionese, o xampu, a gelatina na gua.

1 SoLUeS 67

SAIBA MAIS

Busque mais informaes sobre concentrao de solues e vdeos aulas disponveis em sites acadmicos, onde voc poder visualizar solues saturadas, insaturadas, supersatu-radas e diludas. Na publicao ATKINS, Peter; JONES, Loreta. Os princpios da qumica: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Porto Alegre: Bookman, 2001, voc encon-trar ilustraes que permitiro maiores esclarecimentos sobre este contedo.

6.1 ConCentrao DaS SoLUeS

As propriedades das solues dependem das quantidades de soluto e de solvente presentes, por isso, importante especificar as concentraes. A con-centrao de uma soluo a relao entre as quantidades de soluto e solvente ou a quantidade de um componente em relao quantidade total da soluo.

6.1.1 concenTrao em g/l

Concentrao comum indica a massa de soluto existente num volume de soluo. A concentrao das solues pode ser expressa de diversas formas. O que se entende simplesmente por concentrao a quantidade de soluto exis-tente em relao ao volume da soluo. Matematicamente,

C= msoluto/vsoluo

A unidade usual para concentrao gramas por litro (g L-1).

Onde:

C = concentrao comum (g L-1)

m1= massa do soluto(g)

V = volume da soluo (L)

Exemplo: Qual a concentrao comum em g L-1 de uma soluo de 3L com 60g de NaCl?

qumica geral68

C = m1V

C = 603

C = 20 g L-1

Lembre-se de que Concentrao Comum diferente de densidade, apesar de a frmula ser parecida. A densidade sempre da soluo, ento:

Densidade indica a relao entre a massa e o volume da soluo, observe:

msoluo = msoluto + msolvente = m1 + m2 = m

d = msoluo / vsoluo

Na concentrao comum, calcula-se apenas a msoluto, ou seja, m1

As unidades mais utilizadas para densidade so: g cm-3 = g mL-1; g dm-3 = g L-1; Kg dm-3 = Kg L-1.

6.1.2 concenTrao em massa/massa

Concentrao em massa/massa a relao entre a massa do soluto e a massa da soluo.

Quando as concentraes de solues so muito diludas, estas podem ser expressas em ppm - partes por milho, ou ppb - parte por bilho.

Entendendo o valor em ppm:

5 g do soluto em 1.000.000 g da soluo5 g do soluto em 1.000 Kg da soluo5 mg do soluto em 1.000.000 mg da soluo5 mg do soluto em 1.000 g da soluo5 mg do soluto em 1 Kg da soluo

5 ppm:

VOC SABIA?

Que os termos parte por milho (ppm) e parte por bilho (ppb) so muito utilizados para exprimir a con-centrao de substncias txicas ou cancergenas e para medir o ndice de poluio seja na gua ou no ar?

1 SoLUeS 69

6.1.3 concenTrao em volume/volume

Concentrao em volume/volume a relao entre o volume de soluto e o volume de soluo. Tambm comumente expresso em porcentagem.

6.1.4 concenTrao em mols por liTro ou molaridade

Molaridade expressa a quantidade em mols do soluto em um litro da soluo.

M = n1V

Onde:

M = molaridade (mol L-1)

n1= nmero de mols do soluto (mol)


O clculo da molaridade feito atravs da frmula anterior ou atravs de regra de trs. Podemos utilizar tambm outra frmula que para achar o nmero de mols de um soluto.

n = m1

MM

Onde:

n = nmero de mols (mol)

m1 = massa do soluto (g)

MM = massa molar (g mol-1)

Exemplo: Qual a molaridade de uma soluo de 3L com 87,75g de NaCl?

Temos as seguintes equaes: n = m1

MM e M =

n1V

onde a MM do NaCl : 58,5, ento:

n = 87,7558,5

M = 1,53

M = 0,5 mol L-1 n = 1,5 mol

Portanto:

M = 0,5 mol L-1 ou 0,5 molar ou ainda 0,5 M

qumica geral70

Podemos tambm, e mais comum, utilizar uma nica frmula unindo a mola-ridade e o nmero de mols:

M = m1

MM1 . V

Onde:

M = molaridade (mol L-1)

m1 = massa do soluto (g)

MM1= massa molar do soluto (g mol-1)


6.1.5 TTulo () e percenTual (%)

a relao entre soluto e solvente de uma soluo dada em percentual (%), onde estes percentuais podem ser:

massa/massa ou peso/peso: %m/m ; %p/p

% = . 100m1m

massa/volume: %m/V ; %p/V

% = . 100m1V

volume/volume: %v/v

% = . 100V1V

Exemplos:

NaCl 20,3% = 20,3g em 100g de soluo

50% de NaOH = 50g de NaOH em 100mL de soluo (m/v)

46% de etanol = 46mL de etanol em 100mL de soluo (v/v)

O ttulo no possui unidade. adimensional. Ele varia entre 0 e 1. Ento seu percentual varia de 0 a 100.

= oum1m

= m1m1 + m2

1 SoLUeS 71

Para encontrar o valor percentual atravs do ttulo:

% = 100 .

Pode ser a relao entre concentrao comum, densidade e ttulo:

D = C

Achamos tambm relaes entre outras grandezas, tais como:

C = M . MM = 1000. d . Ou:

C = M . MM

C = 1000. d .

Exemplos:

1) Uma soluo contm 8g de cloreto de sdio e 42g de gua. Qual o ttulo em massa da soluo? E seu ttulo percentual?

Utilizando as frmulas: = m1m

e = m1

m1 + m2; % = 100 . , tem-se

que

= 88 + 42

% = 100 . 0,16 % = 16% ento: = 0,16

2) No rtulo do regente de HCl no laboratrio, havia a seguinte informao:

Ttulo percentual em massa = 36,5%; densidade = 1,18 g mL-1. Qual a molaridade desse cido?

Ento comearemos transformando o percentual em ttulo:

36,5 100 = 0,365

Depois aplicando a frmula: C = 1000. d . temos: C = 1000. 1,18 . 0,365

C = 430,7 g L-1

Para achar a molaridade, usaremos a frmula: C = M . MM

430,7 = M . 36,5

Ento,

M = 11,8 mol L-1

qumica geral72

6.1.6 Frao molar (x)

A frao molar uma unidade de concentrao muito utilizada na fsico--qumica. Pode ser encontrado o valor da frao molar do soluto e tambm do solvente. Porm ela no tem dimenso.

Acha-se a frao molar pelas seguintes frmulas:

X1 = n1 n1

n1 + n2X1 = nou

X2 = n2 n2

n1 + n2X2 = nou

Ento:

X = n1n

Onde:

x = frao molar da soluo

x1= frao molar do soluto

x2 = frao molar do solvente

n1= n de mol do soluto

n2 = n de mol do solvente

n = n de mol da soluo

Sendo que:

X < 1 e que X1 + X2 = 1

Exemplo: Adicionando-se 52,0g de sacarose, C12H22O11 a 48,0g de gua para formar uma soluo, calcule para a frao molar da sacarose nesta soluo:

e1mol sacarose - 342g

- 52,0gx(g)

x = 0,15 mol

Para o clculo do n1 (soluto)

1mol gua - 18g

- 48gx(mol)

x = 2,66 mol

Para o clculo do n2 (solvente)

Para achar a frao molar do soluto que a sacarose, temos:

X1 = n1

n1 + n2X1 =

0,15

0,15 + 2,66X1 = 0,05

1 SoLUeS 73

6.1.7 normalidade (n ou )

Esta uma medida em desuso, no se calcula mais. Porm a ttulo de conhecimento, ser apresentada aqui neste captulo. Normalidade a rela-o entre o equivalente-grama do soluto pelo volume da soluo. A unidade representada pela letra N (normal). Apesar de estar em desuso, ainda pode ser encontrada em alguns rtulos nos laboratrios.

N = Eqg1

V

Onde:

N = normalidade (N)

n Eqg1 = nmero de equivalente-grama do soluto

V = volume da soluo

Para calcular o equivalente-grama, temos:

Para cido: 1Ecido = MM

no de H+ ionizadoOnde:

1E cido = 1 equivalente-grama do cido

MM = massa molar

Exemplo:

Quantas gramas h em 1E (um equivalente-grama) de HCl? Sabendo que a MM do HCl de 36,5.

1E = 36,51

1E = 36,5g

Para base: 1Ebase = MM

no de OH- ionizadoOnde:

1E base = 1 equivalente-grama da base

MM = massa molar

Exemplo:

Quantos equivalentes-grama h em 80g de NaOH? Sabendo que a MM do hidrxido de sdios 40.

1E = 401

1E = 40g 1E 40g

x(E) x = 2E

80g

qumica geral74

Para sal:

1Esal = MM

no de e- transferidosOnde:

1E sal = 1 equivalente-grama do sal

MM = massa molar

Exemplo:

Quantas gramas tem 1E de NaCl?

1E = 1E = 58,5g 58,51

Resumindo as trs frmulas, o equivalente-grama pode ser dado por:

1E = MMx

Onde:

MM = massa molar

x = n de H+, n de OH- ou n total de eltrons transferidos.

Algumas relaes entre normalidade, molaridade e massa esto apresentadas a seguir:

N = x . M e1

N = . V

m1Eeqg

Exemplo de clculo envolvendo normalidade:

Qual a massa de cido sulfrico (H2SO4) contida em 80mL de sua solu-o 0,1N?

Considerando que:

MM = 98g mol-1

V = 80mL = 0,08L

N = 0,1N

m1= ?

Calcular o equivalente-grama:

1Ecido = 1Ec

livro quimica geral

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