manual do professor · sumÁrio subsÍdios didÁticos capítulo 1 – introdução ao estudo da...

Manual do Professor

Quimica vol1 Canto 06/15/2005, 15:531

Black

Comentario 6/14/05, 16:442

APRESENTAÇÃO

O livro do aluno

Esta é uma coleção em três volumes para a disciplina de Química no ensino médio. O volume 1aborda Química Geral e Inorgânica, o volume 2 trata da Físico-química e o volume 3, da QuímicaOrgânica.

Em cada volume, há certa flexibilidade quanto à ordem dos capítulos. Respeitando oencadeamento de pré-requisitos, cada professor poderá adotar a seqüência que sua experiência emsala de aula e seu conhecimento da realidade local indicarem. Como subsídio para essa escolha,considerando que alguns capítulos contêm pré-requisitos para outros, é fornecido, na página seguinte,um dos possíveis mapas de conceitos tratados neste volume.

Em termos de estrutura dos capítulos, cada um se inicia com uma fotografia e com oComentário preliminar, texto-organizador que menciona a relação entre o que será estudado nocapítulo e conhecimentos prévios e/ou a relação do tema com outras partes da Química. Após essaabertura, segue-se a seção Motivação, que emprega, por exemplo, texto jornalístico, fotografia,experimento ou situação-problema para despertar a curiosidade do estudante para o que serátrabalhado, em seguida, na seção Desenvolvendo o tema.

Os quadros Em destaque contêm textos que pretendem ilustrar princípios vistos, oferecerinformações complementares ou comentar aplicações da Química na compreensão de fatos do dia-a-dia. Os quadros que aparecem nas laterais de algumas páginas, por sua vez, sugerem atividadespara a aplicação de princípios estudados ou a reflexão sobre aspectos referentes a eles.

As Questões para fixação aparecem ao longo dos capítulos e têm por finalidade colocar emprática os conceitos estudados. Optou-se por não colocar testes de múltipla escolha nessa seção. Aofinal de cada capítulo, a série intitulada Exercícios sobre todo o capítulo contém questões dissertativase testes de múltipla escolha de vestibulares de diversas regiões do país, incluindo alguns exercíciosque relacionam diferentes partes da disciplina. As respostas das Questões para fixação e dos Exercíciossobre todo o capítulo aparecem no final do livro do aluno.

Ao final do estudo com os três volumes, espera-se que o estudante adquira uma noção docampo de atuação da Química, de seu caráter científico e tecnológico, de algumas de suas aplicaçõese implicações.

O manual do professor

Para cada capítulo do livro do aluno há um capítulo correspondente no manual do professor,que se inicia com uma relação de conteúdos conceituais apresentados no livro e também de conteúdosprocedimentais e atitudinais que podem ser trabalhados. Ao longo do manual também há:

• comentários sobre os capítulos;

• notas sobre a etimologia de termos científicos;

• textos dirigidos ao professor;

• propostas de atividades adicionais e

• sugestões bibliográficas.

No final do manual, são apresentadas as resoluções comentadas de alguns testes e questõesselecionados.

Comentario 6/14/05, 16:443

QUÍMICAMétodo

científico(capítulo 1)

Reaçõesquímicas(capítulos 3, 4, 12)

Equaçãoquímica(capítulos 4, 12)

Ligaçãoquímica

interatômica(capítulo 7)

Interaçãointermolecular

(capítulo 8)

Massaatômica

(capítulo 13)

Massamolecular

(capítulo 13)

Substâncias químicas

(capítulo 2)

Pura(capítulo 2)

Átomos(capítulos 4, 5)

Símbolos(capítulo 4)

Mol(capítulo 13)

Mistura(capítulo 2)

Heterogênea(capítulo 2)

Não-eletrólito(capítulo 9)

Eletrólito(capítulos 9, 10)

Homogênea(capítulo 2)

Solução(capítulos 2, 9)

Retículocristalino

iônico(capítulo 7)

Retículocristalinometálico

(capítulo 7)

Retículocristalinomolecular

(capítulo 8)

Molécula(capítulos 4, 7)

Geometriamolecular

(capítulo 8)

Iônica(capítulo 7)

Covalente(capítulo 7)

Metálica(capítulo 7)

Soluto(capítulos 2, 9)

Solvente(capítulos 2, 9)

Modelosatômicos

(capítulo 5)Tabela

periódica(capítulo 6)

Elementosquímicos

(capítulos 4, 5)

Fórmulas(capítulos 4, 7, 13)

forma forma forma

emprega o

estuda as

pode ser

reunidos na

representada por meio de

unem-sepor meio de

descritos por

que, no estado sólido, agrupa as moléculas no

representadospor

estuda as

formada por

Importante:Este mapa é apenas uma das muitas

possibilidades de relacionar os conteúdos conceituais do volume.

cada qual pode estarpodem participar da

composição de

cada qual representada por uma

pode ser

grandezas relacionadas

ao conceito de

também chamada

empregados para

escrever as

apresenta

apresenta apresentacada qual apresenta

pode ser

pode ser

por exemplo

Um possível mapa conceitual do volume 1

Proporção em molsentre as quantidades

dos participantes(capítulo 15)

Cálculoestequiométrico

(capítulo 15)

revela a

que permite a realização de

que permite a realização de

Inorgânica(capítulos 10, 11)

Reações inorgânicas(capítulos 10 a 12)

Ácidos(capítulo 10)

Bases(capítulo 10)

Sais(capítulo 10)

Óxidos(capítulo 11)

pode participar das chamadas

Propriedadesfísicas dos gases

(capítulo 14)

importante para interpretar algumas das

de

une-se a outra por

Comentario 6/14/05, 16:444

SUMÁRIO

SUBSÍDIOS DIDÁTICOS

Capítulo 1 – Introdução ao estudo da Química, 7

Capítulo 2 – Substâncias químicas, 9

Capítulo 3 – Introdução ao conceito de reaçãoquímica, 11

Capítulo 4 – Do macroscópico ao microscópico:átomos e moléculas, 13

Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica, 15

Capítulo 6 – A tabela periódica dos elementos, 19

Capítulo 7 – Ligações químicas interatômicas, 22

Capítulo 8 – Geometria molecular e ligações químicasintermoleculares, 25

Capítulo 9 – Condutividade elétrica de soluçõesaquosas, 29

Capítulo 10 – Princípios de Química Inorgânica (I), 30

Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica (II), 32

Capítulo 12 – Algumas reações inorgânicas deimportância, 35

Capítulo 13 – Mol, 38

Capítulo 14 – O comportamento físico dos gases, 40

Capítulo 15 – Aspectos quantitativos das reaçõesquímicas, 42

Comentario 6/14/05, 16:445

RESOLUÇÕES

Capítulo 2 – Substâncias químicas, 44

Capítulo 3 – Introdução ao conceito de reaçãoquímica, 46

Capítulo 4 – Do macroscópico ao microscópico:átomos e moléculas, 46

Capítulo 5 – Introdução à estrutura atômica, 47

Capítulo 6 – A tabela periódica dos elementos, 49

Capítulo 7 – Ligações químicas interatômicas, 50

Capítulo 8 – Geometria molecular e ligações químicasintermoleculares, 51

Capítulo 9 – Condutividade elétrica de soluçõesaquosas, 53

Capítulo 10 – Princípios de Química Inorgânica (I), 54

Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica (II), 55

Capítulo 12 – Algumas reações inorgânicas deimportância, 57

Capítulo 13 – Mol, 61

Capítulo 14 – O comportamento físico dos gases, 68

Capítulo 15 – Aspectos quantitativos das reaçõesquímicas, 75

Comentario 6/14/05, 16:446

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

7

SUBSÍDIOS DIDÁTICOSCapítulo 1 Introdução ao estudo

da Química

• Linguagem científica comomeio para facilitar a comuni-cação

• Caráter experimental da Quí-mica

• Pesquisa pura 3 pesquisaaplicada

• A Química relaciona-se a ou-tras Ciências (caráter inter-disciplinar)

• Breves noções da evolução daQuímica ao longo do tempo

• Distinção entre observaçõesqualitativas e quantitativas

• Distinção entre lei e teoria

• Noções sobre método cien-tífico

Principais conteúdos*conceituais do capítulo

Conteúdos procedimentaisque podem ser desenvolvidos

Conteúdos atitudinais quepodem ser desenvolvidos

• Perceber que muito do con-forto da vida moderna se deveà utilização de progressos daQuímica.

• Valorizar os progressos daCiência e suas aplicaçõescomo agentes do bem-estarhumano.

• Compreender que a palavra“química” é às vezes empre-gada incorretamente, numcontexto diário, como sinôni-mo de “substância artificialpotencialmente perigosa àsaúde”.

• Ter uma postura crítica dian-te da propaganda.

• Observar anúncios, reporta-gens e embalagens em quese manifeste a idéia incor-reta de que Química é sinô-nimo de substância tóxicaou de processos que agri-dam o ambiente.

• Reunir esses anúncios, re-portagens e embalagens emuma exposição na qual sejammostrados exemplos de comoo objetivo da pesquisa cien-tífica pode eventualmente sermal compreendido pelas pes-soas não envolvidas nessaatividade.

Comentário geralTodo o estudo da Química está baseado, entre outras coisas, na com-

preensão do que são leis e princípios e do que são teorias.

As leis e os princípios são generalizações que expressam regulari-dades do comportamento natural dos sistemas estudados pelos cientistas eque são percebidas por meio da observação de fatos experimentais. As leise os princípios permitem compreender melhor os comportamentos natu-rais e, a partir disso, elaborar previsões.

Já as teorias são propostas de explicação para esses comporta-mentos regulares e, como tal, podem ser úteis e consistentes durante umcerto período de tempo. Porém, diante de novos fatos (novas observa-ções experimentais), uma teoria pode precisar ser aperfeiçoada ou total-mente abandonada em detrimento de uma nova teoria, consistente comos novos fatos.

Desde o início do estudo da Química, é necessário que o aluno ganhefamiliaridade com essas terminologias. Daí a sua inclusão no capítulo.

Outro ponto relevante é o estabelecimento da relação entre aprenderQuímica e exercer a cidadania. O conhecimento científico, na medida emque permite uma interpretação mais clara de fenômenos cotidianos, possibi-lita ao cidadão a correta tomada de decisões e, por conseqüência, uma me-lhor qualidade de vida. Exercer a cidadania é, entre outras coisas, usar oconhecimento de modo ético em benefício próprio e da comunidade.

Se o professor dispuser de tempo e achar conveniente, poderá suge-rir o seguinte tema para discussão:

• “Que contribuições positivas a Química trouxe para nossa vida diária? Eque contribuições negativas?”

O debate permite ao professor perceber as concepções prévias dosalunos acerca da Química e, a partir delas, começar a mostrar que muitasdas contribuições negativas atribuídas à Química (intensificação do efeitoestufa, destruição da camada de ozônio, poluição etc.) são, na realidade,contribuições negativas advindas da ignorância de princípios ou de técni-cas químicas e/ou da má-fé e da falta de ética.

Da mesma maneira que não faz sentido atribuir à Física a culpa poralguém ter morrido eletrocutado em um acidente, também não é sensatoatribuir à Química a responsabilidade por seu mau uso.

Outro tema sugerido para discussão é:

• “Há pessoas que não são cientistas, mas utilizam em sua atividade ummétodo semelhante ao método científico?”

Esse tema permite aos estudantes perceber que em atividades como ade um mecânico tentando descobrir o defeito de um automóvel ou a de umtécnico tentando consertar um microcomputador com defeito observações sãofeitas e, a partir delas, são formuladas propostas de explicação, que, a seguir,são testadas e podem, ou não, ser compatíveis com observações posteriores.

Temas para discussão em grupo

* Para o professor que desejar compreender melhor os aspectos pedagógicos envolvidos na classificação dos conteúdos escolares em conceituais, procedimentaise atitudinais, recomendamos a obra: COLL, C. et al. Os conteúdos na reforma: ensino e aprendizagem de conceitos, procedimentos e atitudes. Tradução deBeatriz Affonso Neves. Revisão técnica de Maria Thereza Oliva Marcílio de Souza. Porto Alegre: Artmed, 1998.

Comentario 6/14/05, 16:447

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

8

Os químicos também utilizam outras práticas e teorias, tomadasde empréstimo de outras ciências, como a Matemática e a Física.Assim, o químico usa de práticas estatísticas para tratamento de da-dos numéricos, de medidas elétricas, térmicas, ópticas etc. Teoriasfísicas como a Termodinâmica (a clássica e a estatística), oEletromagnetismo, a Mecânica Quântica etc. são atualmente bastan-te usadas pelos químicos.

Fonte: CHAGAS, A. P. Termodinâmica química: fundamentos, métodos eaplicações. Campinas: Editora da Unicamp, 1999. p. 17-18.

A ATITUDE CIENTÍFICA

É comum se pensar num fato como algo imutável e absoluto.Mas em ciência, um fato é geralmente uma concordância estreitaentre observadores competentes sobre uma série de observações domesmo fenômeno. Por exemplo, onde foi uma vez fato que o univer-so era imutável e permanente, hoje é um fato que está se expandindoe evoluindo. Uma hipótese científica, por outro lado, é uma suposi-ção culta que somente é tomada como factual depois de testada pelosexperimentos. Após ser testada muitas e muitas vezes e não ser nega-da, uma hipótese pode tornar-se uma lei ou princípio.

Se as descobertas de um cientista evidenciam uma contradição auma hipótese, lei ou princípio, então deve ser abandonada dentro doespírito científico — não importa a reputação ou a autoridade daspessoas que a defendem (a menos que a evidência negativa mostre-seerrônea — como acontece, às vezes). Por exemplo, o filósofo grego[...] Aristóteles (384-322 a.C.) afirmava que um objeto cai com umavelocidade proporcional ao seu peso. Esta idéia foi aceita como ver-dadeira por quase 2.000 anos, por causa da grande autoridade deAristóteles. Galileu supostamente demonstrou a falsidade da afirma-tiva de Aristóteles com um experimento — mostrando que objetosleves e pesados caíam [...] com valores de rapidez aproximadamenteiguais. No espírito científico, um único experimento compro-vadamente contrário tem mais valor do que qualquer autoridade, nãoimporta sua reputação ou o número de seus seguidores ou defenso-res. Na ciência moderna, argumentos de apelo à autoridade têm pou-co valor.

Os cientistas devem aceitar descobertas experimentais mesmoquando gostariam que fossem diferentes. Devem esforçar-se para dis-tinguir entre o que vêem e o que desejam ver, pois os cientistas, comoas pessoas, têm grande capacidade de enganar a si mesmos. As pes-soas têm sempre a tendência de adotar regras, crenças, credos, idéiase hipóteses, sem questionar profundamente a sua validade, e amantê-las por muito tempo após terem se mostrado sem significado,falsas ou no mínimo questionáveis. As suposições mais difundidassão freqüentemente as menos questionadas. Muitas vezes, quandouma idéia é adotada, uma atenção especial é dada aos casos que pare-cem corroborá-la, ao passo que aqueles casos que parecem refutá-lasão distorcidos, depreciados ou ignorados.

Os cientistas usam a palavra teoria de maneira diferente à que éadotada no falar cotidiano. Na linguagem do cotidiano, uma teorianão difere de uma hipótese — uma suposição que ainda não foi com-provada. Uma teoria científica, por outro lado, é a síntese de umgrande corpo de informações que englobam hipóteses comprovadase testadas sobre determinados aspectos do mundo natural. Os físicos,por exemplo, falam na teoria dos quarks dos núcleos atômicos, osquímicos falam na teoria das ligações metálicas nos metais, e biólo-gos falam da teoria celular.

As teorias científicas não são imutáveis, ao contrário, elas sofremmudanças. Elas evoluem quando passam por estágios de redefinição erefinamento. Durante os cem últimos anos, por exemplo, a teoria atômi-ca tem sido redefinida repetidamente toda vez que se consegue uma novaevidência sobre o comportamento atômico. De maneira semelhante, osquímicos têm redefinido suas visões da maneira como as moléculas seligam, e os biólogos têm refinado a teoria celular. O aperfeiçoamento de

Reunir anúncios, reportagens e embalagens em que se manifeste aidéia incorreta de que Química é sinônimo de substância tóxica ou de pro-cessos que agridam o ambiente.

Sugerimos que essa atividade seja realizada após os temas para dis-cussão em grupo, caso contrário dificultará a identificação das concepçõesprévias dos alunos a respeito da Química.

Atividade

O QUE É A QUÍMICA?

A Química pode ser conceituada como a atividade do químico. Étudo aquilo que o químico faz e como ele faz. A atividade do químicoapresenta dois aspectos: um aspecto prático, de modificar, de transfor-mar a matéria, e um aspecto teórico, de pensar sobre a matéria e suasmodificações em termos de átomos e moléculas, ou seja, da teoriamolecular. A atividade do químico é sempre uma interação entre estesdois aspectos complementares, dialéticos: o fazer e o pensar.

Em sua prática, o químico inicialmente trata a matéria de formamacroscópica, ou seja, da maneira como ela é percebida pelos nossossentidos. Suas atividades podem ser divididas em operações como: aseparação de materiais ou substâncias, a identificação de substâncias,o estudo das reações, medindo efeitos que elas produzem etc., a prepa-ração de substâncias e outros materiais etc. Estas operações, realizadasem escala de laboratório ou escala industrial, permitem modificar amatéria, ou seja, transformar os materiais, as substâncias.

O pensar do químico se faz no nível microscópico, ou seja, nonível de átomos e moléculas. Matéria é o nome genérico de todos osmateriais que vemos, tocamos, sentimos etc. Os corpos são porçõeslimitadas, definidas, de algum material. Os materiais são constituídospor substâncias, uma ou mais, combinadas de alguma forma, mistura-das etc. O conceito de substância, ou espécie química, é o mais funda-mental da Química, e, como todos os conceitos fundamentais, é vago,difuso, indefinível, porém todos os químicos o compreendem — cadaum a seu modo, é claro. Definir é atribuir coordenadas a um objetodentro de um conjunto maior. Como definir quimicamente algo que épraticamente o universo do químico? A compreensão do que é subs-tância passa pelo aspecto macroscópico, através de propriedadesobserváveis, e pela idéia de átomos, moléculas e cristais. Aí já entra-mos, então, no que se chama de teoria molecular, a base do pensamen-to químico. As substâncias são constituídas por partículas como molé-culas, íons, radicais (para facilitar, diz-se simplesmente moléculas).Estas partículas, por sua vez, constituídas por átomos, ligados de certamaneira, e estes átomos por elétrons, prótons, nêutrons etc.

Uma reação química é uma transformação de substâncias e pode servista do ponto de vista macroscópico e do ponto de vista microscópico.Do primeiro, uma caracterização da ocorrência de uma reação é a altera-ção das propriedades mensuráveis da(s) substância(s). Do ponto de vistamicroscópico, a reação química é uma alteração molecular. Muitos fe-nômenos podem ser considerados ou não como reações químicas, como,por exemplo, as mudanças de fase: vaporização, fusão etc. Isto é para oquímico, muitas vezes, uma questão de conveniência [...].

Observam-se, nas reações químicas, certas uniformidades, cer-tas regras, como, por exemplo, as relações estequiométricas, quepodem ser chamadas leis das reações químicas, e estas leis podemser explicadas ou explanadas em termos moleculares. As moléculaspodem ser constituídas por um ou mais átomos, podendo chegar amilhares, milhões ou até mais — as chamadas macromoléculas. Asmoléculas (e as macromoléculas) podem constituir agregados maio-res, denominados complexos. Podem também constituir agregadosmaiores, macroscópicos, e altamente regulares, os cristais.

O pensamento do químico gravita em torno dessas noções básicas,que são os alicerces de uma esplêndida obra arquitetônica “construídapelo esforço de uns poucos arquitetos e de muitos operários”.

Textos ao professor

Comentario 6/14/05, 16:448

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

9

teorias é uma força da ciência, não uma fraqueza. Muitas pessoas achamque é um sinal de fraqueza mudar suas opiniões. Cientistas competentesdevem ser especialistas em alterar suas opiniões. Eles trocam de opinião,entretanto, somente quando deparam-se com sólidas evidências experi-mentais ou quando uma hipótese conceitualmente mais simples força-osa adotar um novo ponto de vista. Mais importante que defender crenças,é melhorá-las. As melhores hipóteses são aquelas mais honestas em faceda evidência experimental.

Fora de suas profissões, os cientistas não são inerentemente maishonestos ou éticos que a maioria das pessoas.

Mas em suas profissões eles trabalham em um meio que dá altovalor à honestidade. A regra que norteia a ciência é a de que todas ashipóteses devem ser testáveis — devem ser passíveis, pelo menos emprincípio, de serem negadas. É mais importante, na ciência, que exis-ta um modo de provar que uma idéia está errada do que existir umamaneira de provar ser correta. Este é um dos principais fatores quedistingue a ciência da não-ciência. À primeira vista, isso pode soarestranho, pois quando nos perguntamos sobre a maioria das coisas,nós nos preocupamos em encontrar maneiras de revelar se elas sãoverdadeiras. As hipóteses científicas são diferentes. De fato, se vocêdeseja descobrir se uma hipótese é científica ou não, veja se existeum teste para comprovar que é errônea. Se não existir teste algumpara provar sua falsidade, então a hipótese é não-científica. AlbertEinstein pôs isso muito bem quando declarou que “nenhum númerode experimentos pode provar que estou certo; um único experimentopode provar que estou errado”.

[...]

Fonte: HEWITT, P. G. Física conceitual.Tradução de Trieste Freire Ricci e Maria Helena Gravina.

9. ed. Porto Alegre: Bookman, 2002. p. 33-34.

Sugestões de leituracomplementar para o professor

Textos de Química Nova são disponibilizados emhttp://quimicanova.sbq.org.br/QN_OnLine_Geral.htm

Textos de Química Nova na Escola são disponibilizados emhttp://sbqensino.foco.fae.ufmg.br/qnesc

ASIMOV, I. Cronologia das ciências e das descobertas. Traduçãode Ana Zelma Campos. Rio de Janeiro: Civilização Bra-sileira, 1993.Relata a evolução das descobertas científicas e de suasaplicações na tecnologia em ordem cronológica.

CHAGAS, A. P. As ferramentas do químico. Química Nova naEscola, n. 5, 1997. p. 18-20.

CHASSOT, A. I. Alquimiando a Química. Química Nova na Esco-la, n. 1, 1995. p. 20-22.

PITOMBO, L. R. M.; LISBÔA, J. C. F. Sobrevivência humana —Um caminho para o desenvolvimento do conteúdo quí-mico no ensino médio. Química Nova na Escola, n. 14,2001. p. 31-35.

SANTOS, W. L. P.; SCHNETZLER, R. P. Função social. O quesignifica ensino de Química para formar o cidadão?Química Nova na Escola, n. 4, 1996. p. 28-34.

SCHNETZLER, R. P.; ARAGÃO, R. M. R. Importância, sentido econtribuições de pesquisas para o ensino de Química.Química Nova na Escola, n. 1, 1995. p. 27-31.

SILVA, S. F.; NÚÑEZ, I. B. O ensino por problemas e trabalhoexperimental dos estudantes — reflexões teórico-metodológicas. Química Nova, v. 25, n. 6B, 2002.p. 1.197-1.203.

Capítulo 2 Substâncias químicas

• Mudança de estado físico• Ponto de fusão (PF)• Ponto de ebulição (PE)• Matéria• Massa e unidades de massa• Volume e unidades de volume• Densidade (d)• Substância pura• Mistura heterogênea 3 ho-

mogênea• Solução• Sistema• Exemplos de técnicas de se-

paração de misturas

Principais conteúdosconceituais do capítulo



• Valorizar a observação comoimportante fonte para obter in-formações.

• Perceber que princípios cien-tíficos estão presentes na vidacotidiana.

• Adotar procedimentos ade-quados de segurança quandoem um laboratório químico.

• Empregar um raciocínio deproporcionalidade direta pararealizar a conversão entre asprincipais unidades de massae também entre as principaisunidades de volume.

• Usar materiais caseiros paramontar um “densímetro” bemsimples e usá-lo para compa-rar semiquantitativamente adensidade de algumas solu-ções aquosas de cloreto desódio.

• Experimentar técnicas de se-paração de misturas homo-gêneas e de misturas hete-rogêneas.

Comentario 6/14/05, 16:449

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

10

Comentário geral

Este capítulo trabalha os conceitos de substância e de mistura, fun-damentando-se exclusivamente em critérios macroscópicos. Elaborar taisconceitos do ponto de vista microscópico, envolvendo átomos e molécu-las, é deixado para o capítulo 4.

Para estabelecer macroscopicamente o que é substância e o que émistura, são necessários os conceitos de ponto de fusão, ponto de ebuliçãoe densidade, razão pela qual são apresentados neste capítulo. Além disso,é necessário certificar-se de que o aluno tem o conceito do que é “medir” edo que são “unidades de medida”, principalmente unidades de massa e devolume, essenciais ao desenvolvimento do curso de Química no ensinomédio.

Desde já, é conveniente incentivar os alunos a consultarem oapêndice C do volume 1, que auxilia no trabalho com unidades e seusmúltiplos e submúltiplos, e o apêndice B, que auxilia no trabalho compotências de dez.

O tema sugerido no livro — sobre o que é densímetro e qual a suafunção nos postos de combustível — permite ilustrar a utilidade prática deum densímetro. Sorveterias, destilarias de álcool e vinícolas são outrosexemplos de locais em que densímetros são úteis.

Tema para pesquisa

POR QUE SIMBOLIZAR LITRO COM L E NÃO COM L

Há alguns anos, era comum vermos em livros técnicos a unidadelitro simbolizada com a letra “ele” minúscula manuscrita, L.

Assim, cinco litros eram grafados como 5 L.

No entanto, essa simbologia pode conduzir a terríveis confusõesquando não se dispõe, no computador ou na máquina de escrever, dosímbolo “L” manuscrito e o caractere da letra “ele” minúscula é igualou parecido com o do número “um”. Ao ler textos técnicos elabora-dos nessas máquinas, é possível haver confusão entre ambos os si-nais gráficos: o “um” e o “ele” minúsculo.

O uso de L para simbolizar a unidade litro impede possíveis con-fusões na leitura de textos. Os livros mais recentes nas áreas de Quí-mica e Física utilizam tal simbologia.

Atualmente, por exemplo, cinco litros são geralmente grafadoscomo 5 L.

Tema para discussão em grupo

Se o professor dispuser de tempo e julgar conveniente, poderá su-gerir o seguinte tema para discussão:

• “A Ciência é algo pronto e acabado ou envolve um processo dinâmico?Que argumentos você apresenta para sustentar sua opinião?”

Experimentos

SEPARAÇÃO DE MISTURAS

De acordo com a situação material da escola e da conveniência,sugere-se que os alunos tenham a oportunidade de realizar a separa-ção de misturas, empregando as técnicas mostradas no capítulo.

CROMATOGRAFIA

Outra atividade que pode ser proposta consiste na separaçãocromatográfica dos componentes de uma mistura (veja exemplos nasSugestões de leitura complementar para o professor).

A prática pode ser acompanhada de uma pesquisa sobre as técni-cas de cromatografia empregadas nos laboratórios de pesquisa e nasindústrias e sobre sua importância.

ROCHA-FILHO, R. C. Grandezas e unidades de medida, o Siste-ma Internacional de Unidades. São Paulo: Ática, 1988.(Série Princípios)

Sugestão de leitura complementar para o aluno


BELTRAN, M. H. R. Destilação: a arte de “extrair virtudes”. Quí-mica Nova na Escola, n. 4, 1996. p. 24-27.A autora aborda aspectos históricos da destilação ede sua importância.

BELTRAN. N. O. As Ciências Exatas não são tão exatas. Revistado Ensino de Ciências, n. 21, 1988. p. 49-54.O autor mostra um experimento (uma balança) quepode ser montado com materiais corriqueiros e quepermite explorar o conceito de “medir” e também o fatode as medidas sempre se fazerem acompanhar de umaincerteza.

DEGANI, A. L. G.; CASS, Q. B.; VIEIRA, P. C. Cromatografia, umbreve ensaio. Química Nova na Escola, n. 7, 1998.p. 21-25.Apanhado geral sobre a técnica cromatográfica e seusdesdobramentos.

OLIVEIRA, A. R. M.; SIMONELLI, F.; MARQUES, F. A.Cromatografando com giz e espinafre: um experimen-to de fácil reprodução nas escolas do ensino médio.Química Nova na Escola, n. 7, 1998. p. 37-38. (Vejatambém errata no n. 8, p. 41.)

PALOSCHI, R.; ZENI, M.; RIVEROS, R. Cromatografia em giz noensino de Química: didática e economia. Química Novana Escola, n. 7, 1998. p. 35-36.


Texto ao professor

Comentario 6/14/05, 16:4410

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

11

Capítulo 3 Introdução ao conceitode reação química

Este capítulo tem por finalidade principal introduzir o conceito dereação química. Porém, nesse momento, trabalha-se o tema em enfoquemacroscópico, não microscópico. Assim, as propriedades que caracteri-zam as substâncias estudadas no capítulo anterior são imprescindíveis.Conhecendo a importância das propriedades na caracterização de uma subs-tância, é possível ao estudante compreender macroscopicamente aconceituação de reação química.

Neste capítulo, representam-se as reações químicas por meio deuma equação em que os reagentes e produtos são representados por seusnomes em vez de fórmulas.

Há vários motivos para isso. Primeiro, átomos e moléculas aindanão foram estudados. Segundo, na abordagem desta obra, formar o con-ceito de reação química e conhecer a Lei de Lavoisier e a Lei de Proust(neste capítulo 3) são pré-requisitos para que o aluno entenda, no capítulo4, como Dalton formulou sua teoria atômica. Terceiro, conceituar reaçãoquímica sem representá-la, nesse momento, pela equação química permiteao aluno perceber que tal conceito apareceu historicamente antes de seconceber a existência de átomos e moléculas. Quarto, se um professor ten-ta ensinar simultaneamente o que é reação química e o que é equação quí-mica, os alunos tendem a associar o conceito de reação química à suarepresentação, em vez de entendê-la como um processo em que novas subs-tâncias são formadas a partir de outras preexistentes.

O capítulo também conceitua macroscopicamente substância sim-ples e substância composta. O mapa conceitual da página 45 é fundamen-tal para que se fixem esses conceitos, integrando-os aos de substância purae de mistura, vistos no capítulo 2.

Nas páginas 47 e 48 do livro, os dados numéricos mostrados sãoexplorados apenas no tocante à relação entre as massas dos reagentes. Noprimeiro exemplo, calcula-se a relação entre massa de hidrogênio e massade oxigênio. O professor pode explorar melhor esses dados, mostrandoque também são constantes as seguintes relações:

massa de hidrog iomassa de gua

19

11 11100

11 11 ê

á , , %

n

• Conceito de reação química

• Reagentes e produtos

• Reações de decomposição

• Distinção entre substânciasimples e substância compos-ta com base em informaçõessobre reações de decompo-sição

• Elemento químico, na con-cepção de Boyle

• Lei de Lavoisier

• Lei de Proust




• Utilizar materiais caseirospara realizar uma reação deefervescência e observar a li-beração de gás.

• Executar a reação de decom-posição da água oxigenada eobservar a liberação de gás.

• Interpretar dados experimen-tais de massa de reagentes ede produtos de uma reaçãoquímica, mostrando que taisdados obedecem à Lei deLavoisier e à Lei de Proust.

• Interessar-se pelas idéias cien-tíficas e pela Ciência comomaneira de entender melhoro mundo que nos cerca.

• Valorizar a observação comoimportante meio para obter in-formações.

Comentário geral massa de oxig niomassa de gua

89

88,89100

88,89% ê

á

Analogamente, no segundo exemplo foi mostrada a relação entremassa de carbono e massa de oxigênio. O professor pode mostrar que semantêm constantes as seguintes outras razões:

massa de carbonomassa de g s carb nico

311

27,27100

27,27% á ô

massa de oxig niomassa de g s carb nico

811

72,73100

72,73% ê

á ô

Já temos, então, um gancho formado para aquilo que, no capítulo13, será denominado composição porcentual de uma substância.

É preciso deixar claro aos alunos que a conceituação de ele-mento químico feita neste capítulo (segundo Boyle, p. 46 do livro)corresponde a uma primeira abordagem do tema. Embora historica-mente correta, ela não está mais em vigor.

Nos dois capítulos seguintes essa definição será retomada egradualmente aperfeiçoada até que os estudantes estejam aptos a com-preender a conceituação moderna de elemento químico (segundo Dalton,p. 53, e a atualmente em vigor, p. 68).

Para esclarecer aos alunos alunos por que a Lei de Proust vale parasubstâncias puras, mas não para misturas (p. 48), consideremos os seguin-tes dados experimentais:

sódio cloro → cloreto de sódio39,32 g 60,68 g 100 g

hidrogênio oxigênio → água11,11 g 88,89 g 100 g

De posse desses dados, pode-se calcular a massa dos elementossódio, cloro, hidrogênio e oxigênio, por exemplo, em uma mistura feitadissolvendo-se 100 g de cloreto de sódio em 1.000 g de água e, para com-parar, também calcular essas massas em outra mistura, feita por dissolu-ção de 200 g de cloreto de sódio em 1.000 g de água.

Comentario 6/14/05, 16:4411

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

12

LAVOISIER E A ALVORADA DA QUÍMICA

[...]

Entretanto, a mais importante descoberta de Priestley ocorreuem abril de 1774, quando ele obteve um ar sem cor ao aquecer oóxido vermelho de mercúrio, usando a luz do sol concentrada pormeio de um grande vidro ustório — método eficiente para se obtergrande quantidade de calor em laboratório. O ar que obteve o surpre-endeu; nele, uma vela queimou brilhantemente, embora o ar fosseinsolúvel em água. Ele o chamou de “ar deflogisticado”. No outono,Priestley viajou pelo norte da Europa, e, em Paris, discutiu seus re-sultados com o químico francês Lavoisier; foi um encontro decisivo.Ao retornar à Inglaterra, Priestley trabalhou como ministro religioso,mas isso não o impediu de continuar suas experiências. Em 1781,usou uma centelha para explodir uma garrafa contendo uma misturade ar inflamável e ar deflogisticado, e notou que o resultado foi “or-valho” (isto é, água): comentou apenas que “o ar comum depositasua mistura quando flogisticado”. Cavendish repetiu essa experiên-cia e verificou que o orvalho era “água pura”, concluindo que “o ardeflogisticado é, na realidade, nada mais que água deflogisticada”.Evidentemente, estava sendo forjada uma ligação entre a água e oscomponentes do ar, mas o aspecto geral ainda não estava claro, em-bora não houvesse dúvida sobre a evidência experimental. De fato, adescoberta, por Priestley, do ar deflogisticado, fora antecipada, em1772, pelo farmacêutico sueco Carl Scheele, cujos resultados o leva-ram a declarar que o ar era de duas espécies, uma que favorecia acombustão — o “ar de fogo” — e outra que a impedia. Os resultadosde Scheele não foram publicados, contudo, até 1777, com uma tradu-ção para o inglês três anos depois.

O homem que finalmente resolveu o problema, embora tivesseque rejeitar a teoria do flogisto antes de ser capaz de fazê-lo, foiAntoine-Laurent de Lavoisier. Nascido em 1743, era funcionário dogoverno parisiense com talento para a ciência. Foi certamente umagrande perda para a comunidade científica o fato de ter sido morto naguilhotina, em 1794, durante o reinado do Terror da Revolução Fran-cesa. O matemático Lagrange observou: “Eles precisaram apenas deum instante para cortar aquela cabeça, e uma centena de anos podemnão vir a produzir outra semelhante”. Infelizmente, porém, ele setornara um membro da impopular Ferme Générale que recolhia im-postos em benefício do governo.

Lavoisier começou sua carreira científica na década de 1760, nocampo da geologia, à qual trouxe o máximo de medidas de precisãoque lhe foi possível — tendência que caracterizaria todo o seu traba-lho. Depois passou a se envolver com o suprimento de água de Paris.Isso o levou a realizar experiências químicas e a desaprovar a idéiade que a água se transformava em terra se aquecida durante muitotempo, visão errônea devida ao fato de que, quando se ferve águaimpura, esta deposita um resíduo sólido. Novamente foi uma cuida-dosa experiência quantitativa que levou Lavoisier a seus resultados.Só no princípio da década de 1770 é que ele começou a estudar acombustão, mas, tão logo o fez, pôde demonstrar que, quando ummetal era calcinado, não acolhia “partículas de fogo”, isto é, não ab-sorvia “ar fixo”. Foi nessa situação que Priestley visitou Paris e faloua Lavoisier sobre sua idéia do ar deflogisticado.

Depois da visita de Priestley, Lavoisier fez uma série de outrasexperiências decisivas. No fim da década de 1770, ele próprio ficouconvencido de que o ar era um composto de alguma natureza, con-tendo uma parte eminentemente combustível e outra irrespirável. Osestudos da calcinação isolada e, depois, na presença do carvãolevaram-no a concluir que o “ar fixo” de Black era uma espécie decomposto do carvão. Então, juntou todos esses resultados e chegou àprimeira das conclusões que iriam derrubar antigas idéias sobre quí-mica e conduzir à química moderna. Em 1779, declarou que a partecombustível do ar era um constituinte de todos os ácidos e chamou-ade “princípio ácido”, ou “principe oxygine” (derivado do grego“oxus”, “ácido”). Nessa época, contudo, não havia descartado a teo-ria flogística; apenas declarou que seu ponto de vista dava outra ex-plicação a essa teoria.

Agora Lavoisier já podia explicar uma série de processos quími-cos, mas ainda estava intrigado com o ar inflamável. Entretanto, eranessa época que Priestley e Cavendish estavam usando centelhas paraproduzir orvalho, e Cavendish concluiu que o orvalho era pura água.Em Paris, Lavoisier recebeu notícias da identificação realizada porCavendish, e também da explicação deste, que ainda supunha que to-dos os gases continham água e usava a teoria do flogisto como justifi-cativa. Mas Lavoisier realizou outras experiências, não apenas produ-zindo água, mas também investigando a ação precisa dos ácidos sobreos metais e a produção, durante essas últimas experiências, de “ar in-flamável”. O resultado foi reconhecer que a água se divide em certascircunstâncias, dando seu principe oxygine, por um lado, e um princí-pio da água — principe hydrogen (do grego “hydor”, “água”) —, poroutro. Uma vez realizado esse reconhecimento, uma porção de reaçõesquímicas podia, agora, ser explicada de modo mais eficaz, e isso seaplicava especialmente ao caso de reações que envolviam ácidos queatuavam sobre metais. Lavoisier mostrou como o oxigênio e o hidro-gênio realizavam cada qual uma parte, e foi capaz de formular umamáquina totalmente nova sem invocar o “elemento fogo”, o flogisto.

Baseado em cuidadosa análise e apoiado em medição meticulo-sa, esse era um sério desafio à antiga teoria do flogisto, e, com ocorrer dos anos, acabou por suplantá-la. Entretanto, suas vantagensficaram imediatamente evidentes a numerosos químicos, e, em 1784,um ano depois de Lavoisier haver anunciado seus resultados, JosephBlack os estava transmitindo a seus alunos em Edimburgo, enquantoem 1785 Claude Berthollet, químico muito conhecido, abraçou asnovas idéias. Verdadeiramente, durante os dois anos seguintes,Berthollet, Lavoisier e os químicos Guyton de Morveau e Antoine deFourcroy trataram de reorganizar toda a nomenclatura química à luzda nova teoria, dando a cada substância um nome que descrevia suacomposição química e definindo seus elementos de modo muito cui-dadoso, seguindo os princípios estabelecidos, mais de um século an-tes, por Robert Boyle. Assim, “óleo de vitríolo” tornou-se ácido sul-fúrico, “aqua fortis”, ácido nítrico, e assim por diante; era um siste-ma muito semelhante ao usado hoje, embora tenha aparecido pelaprimeira vez em 1787 sob o título Método de nomenclatura química.Dois anos depois, Lavoisier apresentou seu famoso Tratado elemen-tar de química, o qual, com sua clareza e abrangência, popularizouas novas idéias. A era moderna da química tinha, afinal, amanhecido.

Fonte: RONAN, C. A. História ilustrada da Ciência.Tradução de Jorge Enéas Fortes.

Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 1987. v. 3, p. 124-126.

Comparando-se ambos os resultados, percebemos que não há cons-tância na proporção entre as quantidades de cloro e de hidrogênio, ou desódio e de oxigênio.

Temas para pesquisa• “Que outras contribuições técnicas e científicas foram prestadas por

Lavoisier, além da lei que leva seu nome?”

• “Em que contexto histórico viveu Lavoisier? Como ele morreu?”

Texto ao professor

CHASSOT, A. A Ciência através dos tempos. 2. ed. São Paulo:Moderna, 2004. (Coleção Polêmica)Apresenta um panorama da evolução da atividade ci-entífica, da pré-história aos dias atuais. O capítulo 8versa sobre Lavoisier e sua época.

Sugestões de leituracomplementar para o aluno

Comentario 6/14/05, 16:4412

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

13VANIN, J. A. Alquimistas e químicos: o passado, o presente e o

futuro. São Paulo: Moderna, 1996. (Coleção Polêmica)Oferece um panorama da atuação da Química e dosquímicos. O capítulo 3 é sobre Lavoisier e sua impor-tância para a Ciência.

FILGUEIRAS, C. A. L. Lavoisier e o estabelecimento da QuímicaModerna. São Paulo: Odysseus, 2002. (Coleção Imor-tais da Ciência)Apresenta um panorama da Química na época deLavoisier e mostra a importância desse cientista

na mudança de alguns aspectos do pensamentoquímico.

MAAR, J. H. Pequena história da Química. Primeira parte: dosprimórdios a Lavoisier. Florianópolis: Papa-Livro, 1999.

MAHAN, B. H. Química — um curso universitário. 2. ed. São Pau-lo: Edgard Blücher, 1972.Apresenta, no capítulo 1, um texto sobre a evoluçãoda teoria atômico-molecular, atendo-se a aspectos his-tóricos.

RONAN, C. A. História ilustrada da Ciência. Trad. Jorge EnéasFortes. 2.ed. Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 2002. v. 1-4.No volume 3 podem ser encontradas informações so-bre a vida e a obra de Lavoisier. O volume 4 inclui oimpulso da Química a partir da formulação da TeoriaAtômica de Dalton e a consolidação do atomismo naentrada do século XX.


No capítulo anterior, os alunos tomaram contato com duas impor-tantes leis da Química: a de Lavoisier e a de Proust. Retomando a idéiaapresentada no capítulo 1 de que leis são generalizações de regularidadesda natureza percebidas por meio de experimentos e observações, podemosencarar essas duas leis como generalizações que permaneceriam válidasmesmo que não se conseguisse explicá-las.





• Perceber que, na história daCiência, conceituações sãoaprimoradas ou substituídaspor outras melhores.

• Teoria atômica de Dalton

• Conceito de elemento quími-co dentro da teoria atômica deDalton

• Noção do conceito demolécula

• Símbolo 3 fórmulas

• Distinção entre substânciasimples e substância compos-ta com base no conceito deelemento químico de Dalton

• Equação química

• Balanceamento de uma equa-ção química

• Os níveis de trabalho da Quí-mica: o macroscópico, o mi-croscópico e o das represen-tações

• Interpretar corretamente a fór-mula que representa uma mo-lécula, distinguindo os ele-mentos presentes (por meiode seus símbolos e da con-sulta à tabela periódica) e aquantidade de átomos decada um deles (por meio doíndice de atomicidade).

• Elaborar modelos que repre-sentem, em nível microscópi-co, algumas reações químicas(não muito complexas), utili-zando moedas, fichas ou bo-linhas.

• Executar o balanceamento deequações químicas (não mui-to complexas).

Capítulo 4 Do macroscópico aomicroscópico: átomose moléculas

Comentário geralA Teoria Atômica de Dalton é uma proposta de explicação para

essas leis e uma proposta de importância histórica, que propiciou conside-rável impulso à Química. Mesmo tendo sido aprimorada posteriormente, aTeoria Atômica de Dalton fornece, por exemplo, as bases do cálculoestequiométrico.

É neste contexto que a Teoria Atômica de Dalton é apresentada:como uma proposta de explicação (teoria) para a Lei da Conservação daMassa e para a Lei das Proporções Constantes.

Comentario 6/14/05, 16:4413

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

14Decorrem dessa teoria a representação de substâncias por meio de

suas fórmulas (o capítulo se apega apenas às substâncias moleculares e,portanto, a palavra “fórmula” pode ser entendida, no contexto deste capí-tulo, como “fórmula molecular”) e a representação de reações químicaspor meio de equações químicas.

O capítulo também pretende mostrar ao estudante que todo o estu-do da Química envolve três níveis: o macroscópico (pressão, volume, tem-peratura, cor, densidade, ponto de fusão, ponto de ebulição etc.), o micros-cópico (átomos, moléculas, íons, partículas subatômicas etc.) e o das re-presentações (símbolos, fórmulas, equações químicas etc.).

É preciso deixar claro que a conceituação de elemento quími-co elaborada por Boyle (capítulo 3, p. 46) corresponde a uma primeiraabordagem do tema. Neste capítulo apresenta-se uma melhoria dessaidéia (segundo Dalton, p. 53). No próximo capítulo será apresentada adefinição atualmente em vigor (p. 68).

condições do tempo podem não ter sido relacionadas com sua teoriaatômica posterior; ele podia imaginar, por exemplo, como o vapord’água não se misturava com o ar, mas se dispersava na atmosferasob a forma de partículas para se condensar, formando nuvens, eretornar à superfície da terra, como precipitação.

Em 1793, Dalton aceitou um cargo no New College, emManchester, uma cidade que se expandia rapidamente e estava setornando o centro da Revolução Industrial. Associou-se à SociedadeFilosófica e Literária de Manchester, um círculo científico de grandeimportância, que lhe ofereceu o meio apropriado para a continuaçãode seus estudos. Em 1794, publicou o primeiro estudo sério da ce-gueira das cores — chamada, muito tempo depois, de daltonismo —,uma condição da qual sofriam tanto ele quanto seu irmão. Por voltade 1799, Dalton desistiu de seus deveres formais de professor noNew College e começou a se sustentar de aulas particulares para fi-lhos e filhas de famílias de classe média, em expansão em Manchester.Parecia ser um professor interessado; publicou o livro Elementos daGramática Inglesa, em 1801, pouco antes de sua carreira científicarealmente se iniciar.

Dalton apresentou a Teoria dos Átomos, pela primeira vez, comalgum detalhe, numa conferência em 1803. A teoria dependia de seuestudo sobre as propriedades dos gases que muito havia ocupado oscientistas durante o século anterior. Os elementos, que se combinampara formar os vários gases, sugeria Dalton, são feitos de partículasatômicas pequenas, indestrutíveis e com pesos definidos, envoltaspor uma quantidade variável de calor. Cada tipo de átomo tinha umpeso diferente e representava um elemento diferente; sob certas con-dições, os elementos se combinam para criar o que ele chamava de“átomos compostos”. Assim, a água — como Lavoisier ajudou a des-cobrir — era um átomo composto de cerca de 12 partes de hidrogê-nio e 87 de oxigênio, numa relação de mais ou menos sete para um.Dalton sugeriu que essa proporção constante era devida a seus pesosrelativos. O hidrogênio, sendo o mais leve dos gases conhecidos, foieleito por Dalton como o átomo unitário de seu sistema, dando a eleo peso de 1; assim, o oxigênio teria o peso de 7.

Dalton continuou até fornecer os pesos atômicos relativos paratodos os elementos conhecidos. Ao fazer isso, ajudou a esclarecermuito da literatura experimental da química. Apesar de a Teoria Atô-mica ser somente um breve capítulo no livro Um Novo Sistema deFilosofia Química, publicado em 1808, este foi logo reconhecido comoum trabalho seminal.

[...]

Nos anos finais, Dalton não se manteve a par dos avanços daquímica; por volta de 1830, suas forças mentais estavam em declínio.Havia criado seu próprio sistema pictográfico de símbolos químicose nunca se reconciliou com os sistemas mais simples e mais informa-tivos introduzidos por Jacob Berzelius. Na verdade, no decorrer deuma discussão irritada sobre o sistema proposto em 1837 porBerzelius, Dalton teve o primeiro dos dois derrames que sofreria. Em27 de julho de 1844, um empregado o encontrou caído, atravessadona cama, com a cabeça no chão. Dalton era um herói da Inglaterra eda ciência britânica; cerca de 40 mil pessoas compareceram parahomenageá-lo, enquanto era velado na prefeitura de Manchester.Nunca se casou, talvez não por falta de desejo, mas porque não tevesegurança financeira até chegar à meia-idade.

A importância da Teoria Atômica não necessita ser vangloriadanos dias de hoje, como escreveu o biógrafo de Dalton, FrankGreenaway, pois com ela “fizemos novos materiais, utilizamos novasfontes de energia, derrotamos uma doença após a outra e chegamos aavistar o mecanismo da vida”. Ele acrescenta que John Dalton “nãofoi inteiramente quem deu esse presente à humanidade, mas foi quementregou o presente, que levou muito tempo até chegar a ele”, desdea filosofia antiga dos gregos, e que se transformou no átomo da ciên-cia do século XIX.

Fonte: SIMMONS, J. Os 100 maiores cientistas da história.Tradução de Antonio Canavarro Pereira.

2. ed. Rio de Janeiro: Difel, 2002. p. 417-421.

Origem dos termos científicos• A palavra “molécula” é o diminutivo da palavra latina mole, massa. As-

sim, na sua origem, “molécula” significa pequena massa.

• “Hoje sabemos que as moléculas de água são formadas por dois átomosde hidrogênio e um de oxigênio. A fórmula da água é H

2O. Porém essa

fórmula nem sempre foi conhecida. Dalton, por exemplo, não achavaque a fórmula da água era H

2O. Qual era, na concepção de Dalton, a

fórmula da água?”

• “Qual a relação entre John Dalton e o distúrbio visual denominado dal-tonismo?”

Temas para pesquisa

Tema para discussão em grupo• “O que leva alguém a desejar ser um pesquisador, um cientista?”

Texto ao professor

JOHN DALTON &A TEORIA DO ÁTOMO

(1766-1844)

[...]

John Dalton nasceu no dia 5 ou 6 de setembro de 1766, emEaglesfield, uma pequena aldeia, perto de Cockermouth, no condadode Cumberland, na Inglaterra. Seu pai, Joseph Dalton, tinha o ofíciode tecelão e era quaker; sua mãe vinha de uma família abastada. Cur-sou a escola local e, com 12 anos, quando o mestre-escola se aposen-tou, o jovem Dalton começou a ensinar em seu lugar. Elihu Robinson,um abastado quaker local, com boa educação e seu parente distante,o encorajou e o encaminhou para as ciências.

Em 1781, com 15 anos, Dalton mudou-se para Kendall, ondeensinou no internato por cerca de 12 anos. Durante esse período, es-tudou matemática e ciências naturais com John Gough, que, apesarde cego, era um eloqüente filósofo, e foi descrito por WilliamWadsworth no poema Excursão (“Penso que o vejo agora, suas pupi-las se movendo sob sua ampla fronte”). Encorajado por Gough e peloclima caprichoso do campo inglês, Dalton manteve um diário dascondições do tempo desde 1793 até quase sua morte; seu primeirotrabalho, publicado em 1793, foi o livro Observações e EnsaiosMeteorológicos. As observações de Dalton sobre as mudanças das

Comentario 6/14/05, 16:4414

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

15


LOPES, A. R. C. Reações químicas: fenômeno, transformação erepresentação. Química Nova na Escola, n. 2, 1995.p. 7-9.A autora tece comentários sobre abordagens do temareações químicas que podem induzir à formaçãodistorcida desse conceito.


MALDANER, O. A.; PIEDADE, M. C. T. Repensando a Química.Química Nova na Escola, n. 1, 1995. p. 15-19.Os autores fazem um relato de sala de aula sobre oenfoque da combustão como uma transformação quí-mica, destacando obstáculos ao início do desenvolvi-mento do pensamento químico.

MORTIMER, E. F.; MIRANDA, L. C. Transformações. Concepçõesde estudantes sobre reações químicas. Química Novana Escola, n. 2, 1995. p. 23-26.Esse artigo enfoca a passagem do nível fenomeno-lógico para o nível atômico-molecular no aprendizadodo tema reações químicas, destacando a conserva-ção da massa como via de que o professor dispõe paraconduzir os alunos de um nível a outro.




• Noções sobre a época emque foram descobertos elé-tron, próton e nêutron

• Modelo atômico de Thomson

• Experiência da dispersão departículas alfa

• Modelo atômico deRutherford

• Número atômico

• Número de massa

• Conceituação moderna deelemento químico

• Isótopos

• Íons

• Modelo atômico de Bohr

• Modelo atômico de subníveisde energia

• Montar um modelo de átomoque respeite as proporçõesentre raio do núcleo e raio daeletrosfera, escolhendo o ob-jeto mais adequado para re-presentar o núcleo, a fim deque o átomo representado cai-ba na sala de aula ou, pelomenos, no terreno da escola.

• Consultar a tabela periódicados elementos de modo a ob-ter informações sobre nome,símbolo e número atômicodos elementos.

• De posse da tabela periódicae da carga de um íon, esta-belecer comparação entre elee o respectivo átomo neutro,no tocante ao número deprótons e ao de elétrons.


• Perceber que, na história daCiência, teorias e modelossão aprimorados ou substituí-dos por outros melhores.

• Compreender que a Ciênciaé um constructo humano.

Capítulo 5 Introdução à estruturaatômica

Comentário geralEste capítulo se inicia com o desenvolvimento dos modelos atômi-

cos de Thomson e de Rutherford. Pontos relevantes introduzidos com es-ses modelos são a presença da carga elétrica (Thomson) e dadescontinuidade do átomo, no qual predomina espaço vazio (Rutherford).

Modelos são concepções humanas. Portanto modelos tendem a seraprimorados ao longo da história da Ciência, à medida que esta progride.Modelos, e as teorias em que se inserem, fazem parte da tentativa humanade melhor compreender a natureza.

O capítulo prossegue com a apresentação do modelo de subníveis.

À exceção de pequenos trechos do capítulo 6 do volume 1, não hána obra nenhum conceito da Química cuja compreensão, no nível espera-do para o ensino médio, dependa essencialmente da distribuição eletrôni-ca nos subníveis. Para trabalhar os capítulos basta, quando muito, a dis-tribuição eletrônica nas camadas.

Em função disso, e também do fato de o estudo do modelo desubníveis envolver pré-requisitos que os alunos adquirem ao longo do en-sino médio, em Física e em Química, há muitos professores que optam portrabalhar o modelo de subníveis no final do terceiro ano. Há, ainda, ou-tros professores que optam por simplesmente não trabalhar tal modelo no

Comentario 6/14/05, 16:4415

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

16ensino médio. Optando por pular o modelo de subníveis no primeiro ano,deve-se, apenas, tomar o cuidado de desconsiderar alguns poucos even-tuais exercícios de vestibular, dentre os muitos apresentados no final doscapítulos, que possam envolver tal conceito.

A distribuição eletrônica em camadas é revisitada no capítulo 6,num momento em que se estuda a variação da valência dos elementosrepresentativos ao longo de um período (p. 100).

Parte importante desse capítulo é a conclusão da conceituaçãode elemento químico, iniciada no capítulo 3 e retrabalhada no 4. Domi-nar esse conceito é fundamental ao estudante para compreender concei-tos como ligação química, massa atômica e massa molar, por exemplo.

A ponta desse filamento deve ser mergulhada em HCl(aq)

concen-trado e depois impregnada com sal de lítio, cálcio, cobre, bário, sódioetc. Ao ser levada à chamada clara de um bico de Bunsen, ocorre avolatização do cloreto do metal, que, por causa da excitação dos elé-trons pela energia proveniente da chama, produz uma chama lumino-sa de coloração característica, que depende do metal presente.

Por questão de segurança (a prática envolve ácido concentradoe chama), recomendamos que seja uma demonstração feita pelo pro-fessor.

O resultado da experiência permite estabelecer interessante rela-ção com a cor dos fogos de artifício, dos letreiros luminosos, daslâmpadas de vapor de sódio etc.

• O nome dos diversos elementos químicos é sempre uma fonte de curio-sidade. A seção Textos ao professor, logo mais à frente, fornece interes-santes informações etimológicas, que o professor poderá empregar parailustrar suas aulas.

• A palavra “próton” vem do grego prôtos, primeiro. O termo foi cunhadopor Rutherford e é uma alusão ao fato de ele pensar tratar-se de umapartícula fundamental da matéria.

• A palavra “elétron” vem do grego élektron, que designa o âmbar-amare-lo, a resina de uma árvore que, quando seca, eletriza-se por atrito. Damesma palavra do grego surgiu o termo “eletricidade”.

Origem dos termos científicos

Temas para pesquisaO tema para pesquisa apresentado na página 69 do livro é de gran-

de valia para preparar terreno para trabalhar com os alunos o conceito demassa atômica, no capítulo 13. A resposta à pergunta proposta nesse temapara pesquisa está no próprio livro do aluno, na tabela 1 da página 246.

O professor também pode propor um tema relacionado à históriada Química. A cada aluno é dado o nome de um elemento químico a fimde que sejam pesquisadas características desse elemento, tais como ori-gem e significado do nome, época da descoberta e contexto histórico emque se deu essa descoberta, ocorrência natural, importância no sistemaprodutivo, grau de necessidade ao organismo humano ou grau de toxicidade.Contudo não há por que transformar esse tipo de pesquisa em algo demo-rado e enfadonho. É mais produtivo pedir informações objetivas e fazercom que cada aluno as apresente aos colegas. Isso ajuda a desenvolverhabilidades e atitudes necessárias para expressar-se em público, e podedespertar o interesse dos estudantes sobre outros assuntos, que poderão serdesenvolvidos posteriormente.

AtividadeMontar um modelo de átomo, respeitando a proporção entre o raio

do núcleo e o da eletrosfera.

O que seria mais sensato empregar para representar o núcleo, demodo a ter um átomo com dimensões que caibam na sala ou, pelo menos,no terreno da escola: uma bola de pingue-pongue, uma bola de gude, umgrão de feijão, um grão de areia ou o quê?

A que distância desse “núcleo” estariam os elétrons mais afasta-dos, respeitando-se a proporção entre o raio do núcleo e o raio da eletrosfera?

Experimento

O TESTE DA CHAMA

O teste da chama é feito com um filamento de níquel-cromo se-guro por uma pinça de madeira.

O NOME DOS ELEMENTOS

Como escolher o nome para um novo elemento químico desco-berto?

Ao longo da história, os químicos têm respondido a essa pergun-ta de diferentes maneiras. Muitos escolhem homenagear uma pessoaou um lugar. Outros descrevem uma propriedade do novo elemento.Mesmo elementos conhecidos desde a Antigüidade podem possuirnomes com interessante significado.

Até a Idade Média, apenas nove elementos eram conhecidos:ouro, prata, estanho, mercúrio, cobre, chumbo, ferro, enxofre e car-bono. Os símbolos desses elementos são derivados dos seus nomesem latim: aurum (“amarelo”), argentum (“brilhante”), stannum (“go-tejante” ou “fácil de fundir”), hydrargyrum (“água prateada”), cuprum(Chipre, nome da ilha onde há muitos minérios de cobre), plumbum(significado exato desconhecido, possivelmente “pesado”), ferrum(significado exato também desconhecido) e carbon (“carvão”). O sím-bolo do enxofre vem do latim sulfur, palavra que pode ter vindo dosânscrito sulveri (“o inimigo do cobre”) ou do escandinavo swel (“oque queima lentamente”).

O elemento mercúrio e o planeta homônimo receberam o nome deum deus mitológico. Os antigos associavam os elementos aos planetase aos deuses. Mercúrio era o deus grego associado à rapidez, à astúciae aos exercícios ginásticos (o planeta se move rapidamente no céu e oelemento, sendo o único metal líquido, pode rapidamente escorrer).

Em 1787 o químico francês Lavoisier sugeriu que os novos ele-mentos a serem descobertos deveriam receber nomes associados àssuas propriedades. Nos 125 anos que se seguiram, muitos nomes deelementos foram criados segundo essa recomendação. Alguns no-mes vêm do grego: hidrogênio (hydros-gen, “gerador de água”), oxi-gênio (oksys-gen, “gerador de ácidos”), nitrogênio (nitron-gen, “ge-rador de salitre”), bromo (bromos, “mau cheiro”) e argônio (a-ergon,“não reage”). Outros nomes vêm do latim, como, por exemplo, rádioe radônio (radius, “raio”), ambos elementos radioativos.

Certos nomes foram dados referindo-se à cor das substâncias(simples ou compostas) formadas pelo elemento. Exemplos: cloro(do grego khloros, “amarelo-esverdeado”), iodo (do grego iodes, “vio-leta”), irídio (de Íris, a deusa grega mensageira que vinha à Terrapelo arco-íris; soluções de compostos de irídio apresentam cores va-riadas), ródio (do grego rhodon, “rosa”, a cor de vários compostos doródio) e crômio (do grego khroma, “cor”, numa alusão às muitas co-res dos compostos do metal).

Alguns elementos, contrariamente à sugestão de Lavoisier, tive-ram seus nomes associados a planetas, figuras mitológicas, supersti-ções ou lugares.

Entre os nomes de origem celeste temos: hélio (Sol), telúrio (Ter-ra), selênio (Lua), urânio (o planeta Urano fora descoberto poucosanos antes do elemento). Os dois elementos cujos números atômicosse seguem ao urânio foram chamados de netúnio e plutônio, numa

Textos ao professor

Comentario 6/14/05, 16:4416

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

17

alusão aos planetas Netuno e Plutão. O elemento cério tem esse nomepor causa de Ceres, o primeiro asteróide a ser descoberto, o que acon-tecera dois anos antes do descobrimento do elemento (Ceres era adeusa romana do milho e da colheita).

Como nomes provenientes de entidades mitológicas, além domercúrio (e do cério, indiretamente), podemos citar: promécio (dePrometeu, personagem da mitologia grega), vanádio (de Vanadis,deusa escandinava da beleza), titânio (de Titãs, os primeiros filhos daTerra), nióbio e tântalo (Níobe era filha de Tântalo, na mitologia gre-ga; o nióbio foi encontrado na mesma rocha que o tântalo e se parecemuito com ele) e tório (de Thor, o deus escandinavo da guerra).

O nome cobalto vem de Kobold, espírito demoníaco germânicoque se dizia estar presente quando a mineração do cobre dava baixosrendimentos. A palavra níquel deriva de Nickel, palavra alemã para“diabo”. A expressão Kupfernickel (“diabo de cobre”) era pronunci-ada pelos mineradores alemães quando descobriam que estavam en-

ganados ao pensar que uma determinada rocha continha cobre. Oelemento níquel foi descoberto em uma rocha desse tipo.

Como exemplos de elementos que homenageiam lugares, pode-mos citar: amerício (América), califórnio (Califórnia), germânio (Ale-manha), frâncio (França), gálio (Gália França), lutécio (LutetiaParisiorum Paris), polônio (Polônia), rutênio (Rússia), escândio(Escandinávia) e európio (Europa). E como exemplos de elementoscujos nomes são homenagem a pessoas, podemos citar: cúrio (MarieCurie), einstênio (Albert Einstein), férmio (Enrico Fermi), mendelévio(Dmitri Mendeleev) e nobélio (Alfred Nobel).

A diversidade dos nomes dos elementos nos mostra alguns inte-ressantes aspectos da maravilhosa história da Química. Vistos poressa perspectiva histórica, eles nos dizem muito sobre os valores epráticas dos químicos. Examiná-los nos permite entender como osinteresses dos cientistas e sua maneira de ver o mundo mudaram como passar do tempo.

21

1879

22

179139

1794

40

178971

1907

72

1923104

1965

23

1830

24

179741

1801

42

177873

1802

74

1781105

1970

106

1976

25

1774

26

43

1937

44

184475

1925

76

1803107

1976

108

1984

27

1735

28

175145

1803

46

180377

1803

78

1735109

1982

110

1995

29 30

174647 48

181779 80

111

1995

31

1875

32

188649

1863

50

81

1861

82

33 34

181752

178284

1898

35

1826

36

189853

1811

54

189885

1940

86

1900

13

1827

14

1823

15

1669

16 17

1774

18

1894

5

1808

6 7

1772

8

1772

9

1887

10

1898

2

1895

57

1839

58

1803

59

1885

60

1843

61

1947

62

1879

63

1896

64

1880

65

1843

66

1886

67

1879

68

1843

69

1879

70

1907

89

1899

90

1828

91

1917

92

1789

93

1940

94

1940

95

1945

96

1944

97

1950

98

1950

99

1952

100

1953

101

1955

1

17663

1817

4

179811

1807

12

175619

1807

20

180837

1861

38

179055

1860

56

180887

1939

88

1898

103

1961

102

1958

51

?83

1757

Li

Na

K

Rb

Cs

Fr

Be

Mg

Ca

Sr

Ba

Ra

Sc

Y

Ti

Zr

Hf

Rf

V

Nb

Ta

Db

Cr

Mo

W

Sg

Mn

Tc

Re

Bh

Fe

Ru

Os

Hs

Co

Rh

Ir

Mt

Ni

Pd

Pt

Ds

Cu

Ag

Au

Rg

Zn

Cd

Hg

Ga

In

Tl

Al

B

Ge

Sn

Pb

Si

C

As

Sb

Bi

P

N

Se

Te

Po

S

O

Br

I

At

Cl

F

Kr

Xe

Rn

Ar

Ne

He

La

Th

Ce

Pa

Pr

U

Nd

Np

Pm

Pu

Eu

Am

Gd

Cm

Tb

Bk

Dy

Cf

Ho

Es

Er

Fm

Tm

Md

YbSm

Ac

Lu

H

Lr

No

Nessa tabela periódica aparecem os símbolos dos elementos, seus números atômicos e o ano de sua descoberta (a ausência da dataindica elemento conhecido desde a Antigüidade).

Fonte: Tabela elaborada pelos autores.

O ÁTOMO DE BOHR

Uma vez estabelecido em Copenhague, Bohr continuou a pensarsobre as implicações radicais do modelo nuclear do átomo propostopor Rutherford. Tratava-se da idéia do átomo nuclear, uma espéciede sistema solar em miniatura, com os elétrons girando em torno deum núcleo semelhante ao Sol. Era um modelo engenhoso, que res-pondia a muitas questões, e encontrava aceitação geral entre os físi-cos. Ele envolvia, contudo, um grande problema, o que os cientistaschamam de uma anomalia. O ponto anômalo era: o que mantinha oselétrons em seu lugar no átomo nuclear? Se os elétrons são negativa-mente carregados e o núcleo é positivamente carregado, e se cargasopostas se atraem, os elétrons deveriam cair no interior do núcleo.

A teoria eletromagnética mostra que um objeto eletricamentecarregado, quando gira à maneira do elétron em torno do núcleo,emite radiação eletromagnética, perdendo energia nesse processo.Segundo a teoria, à medida que perde energia o elétron iria espiralarpara o interior até finalmente cair dentro do núcleo. Mas tal não acon-tece. Ao contrário do que reza a teoria, os elétrons não caem dentrodo núcleo. Os átomos permanecem estáveis por períodos indefini-dos, e nisso reside a anomalia.

Um dos muitos físicos de quem esse problema tirava o sono, NielsBohr adotou uma abordagem original para buscar uma explicação. Con-cluiu que, com ou sem teoria, o elétron não irradiava energia enquantoestava em órbita. Por outro lado, tanto a teoria quanto os indícios expe-

rimentais mostravam que o hidrogênio, por exemplo, de fato irradiavaenergia quando aquecido — energia que muitos físicos acreditavamser proveniente dos elétrons. De onde essa energia realmente vinha?Essa foi a questão que Bohr decidiu que devia resolver.

Segundo os colegas de Bohr, seu maior trunfo era a capacidadede identificar, e explorar, falhas na teoria. Desenvolvendo essa apti-dão, ele a transformou numa metodologia científica rigorosa. Costu-mava colecionar casos de falha, examinar cada um minuciosamentee identificar aqueles que pareciam incorporar o mesmo defeito. Emseguida, concebia uma hipótese para corrigir o defeito, conservandotanto quanto podia da teoria original defeituosa. Empurrando e pu-xando continuamente teoria e resultados experimentais até que umanova teoria emergisse, Bohr geralmente tinha êxito. Era um métodointricado que exigia não só gênio criativo como a capacidade de su-portar a ambigüidade, a incerteza e a aparente contradição.

Em 1913, usando esse método, Bohr concebeu um modelo doátomo que era uma variação do de Rutherford, mas explicava a mis-teriosa anomalia dos elétrons. Perguntou a si mesmo como um átomode hidrogênio podia irradiar energia quando aquecido e absorvê-laquando esfriado, sem contudo colapsar. Concluiu que, enquanto per-manecia na mesma órbita dentro do átomo de hidrogênio, o elétronnão irradiava energia. Como alternativa, sugeriu que o elétron podiaassumir uma posição estável em qualquer das diferentes órbitas dasdiferentes distâncias do núcleo. Sempre que estivesse numa órbitaparticular, o elétron não ganhava nem perdia energia. Quando mu-

Comentario 6/14/05, 16:4417

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

18

dasse de órbita, contudo, iria ou absorver ou emitir energia. Elétronsque estão mais afastados do núcleo têm maior energia e um elétronpode saltar para um nível mais alto absorvendo energia. Isso ocorre-ria em altas temperaturas ou quando fótons com energia suficienteatingissem o átomo. Inversamente, um elétron emitiria energia naforma de radiação quando caísse num nível mais próximo do núcleo.Isso ocorreria quando houvesse uma lacuna num nível mais baixo.

Por que Bohr pensou em “degraus” de órbitas? Por que um elé-tron nunca está numa órbita a meio caminho entre um nível e outro?Bohr estava se valendo da teoria quântica de Planck. Propôs que umátomo só pode absorver ou emitir quanta — energia de quantidadefixa — e que essas quantidades de energia são exatamente suficien-tes para enviar elétrons para a órbita seguinte.

Bohr propôs-se então a explicar por que um elétron se comportadessa maneira, estabelecendo uma nova conexão entre matéria e luz.Sugeriu que, quando se movem de um nível de energia para outro, oselétrons desprendem ou absorvem “pacotes” de radiação na forma deluz. Esses pacotes são chamados fótons, ou quanta. Quanto mais cur-to é o comprimento de onda da radiação, mais alta é a energia dofóton. Ele calculou então as energias precisas envolvidas no salto deum elétron de uma órbita permissível para outra.

É mais fácil compreender a teoria de Bohr considerando os fas-cinantes indícios que ele usava em sua defesa. Esses indícios vêm deum campo de estudos conhecido como espectroscopia, o estudo dosespectros de luz emitidos por átomos de diferentes elementos. O in-terior do átomo é invisível ao olho humano, mas a espectroscopiafornece uma janela (alguns autores a compararam a uma janela devitral), que é composta do espectro luminoso. Todo objeto de tempe-ratura superior ao zero absoluto emite radiação; quanto mais quenteele estiver, mais elevada será a freqüência dessa radiação. O atributoimportante dessa radiação, que permite a análise química, é que aradiação emitida por diferentes átomos e moléculas é uma marca dis-tintiva, como uma impressão digital. Cada impressão, ou espectro, sedistingue por picos e vales em posições que são características dassubstâncias químicas que emitem a radiação.

Em 1859, o físico alemão Gustav Kirchhoff encontrou uma cone-xão entre linhas espectrais e elementos químicos. Descobriu que, quandovários elementos eram aquecidos, cada um deles emitia um espectrode luz diferente. Kirchhoff e seu colega Robert Bunsen (o inventor dobico de Bunsen) conseguiram assim identificar elementos por suas li-nhas espectrais. Agora a ciência tinha uma ferramenta para examinar acomposição química de qualquer objeto que emitisse luz. De fato, épor esse meio que os astrônomos analisam atualmente, no tocante aoselementos que as constituem, a composição de estrelas distantes.

Mas que tem tudo isto a ver com a determinação da estrutura doátomo? Em sua análise do problema do elétron, Bohr havia selecio-nado o átomo de hidrogênio para um estudo detalhado em razão desua simplicidade (um elétron em órbita em torno de um próton). Con-siderando as linhas espectrais do hidrogênio, Bohr postulou que ocorreradiação quando um elétron salta de um nível de energia para outromais baixo e que a energia do fóton emitido é a diferença entre osdois níveis de energia. Um elétron saltaria de uma órbita para outraquando absorvesse ou emitisse energia. Supondo que essa energiaera convertida em luz, ele calculou os comprimentos de onda corres-pondentes. Comparou estes últimos ao conhecido, mas não compre-endido, espectro do hidrogênio, e a correspondência foi exata.

O hidrogênio tem três linhas bastante vívidas em seu espectrovisível: uma vermelha, uma azul-verde e uma azul. Bohr explicouque as emissões dos átomos são aquilo que aparece na forma daslinhas espectrais características do hidrogênio. A linha vermelha apa-rece quando o elétron salta da terceira órbita para a segunda; a linhaazul-verde quando ele salta da quarta órbita para a segunda.

O século XIX vira o acúmulo de espectros belamente observa-dos de muitos elementos, mas, até Bohr, pouco se compreendera de-les. Quando soube em que grau a teoria correspondia aos dados daslinhas espectrais, Albert Einstein qualificou o achado de Bohr comouma das grandes descobertas da física.

A teoria de Bohr representou a primeira aplicação da teoriaquântica a um campo que a física clássica sempre considerara exclu-sividade sua — a física da matéria. Desse ponto em diante, os físicosficaram conhecendo os limites da física clássica na escala do muitopequeno — Einstein já lhes ensinara os limites da física clássica nodomínio das velocidades ultra-altas. O esquema de Bohr foi tambéma primeira tentativa bem-sucedida de explicar a espectroscopia a par-tir da estrutura interna do átomo e de usar dados espectroscópicospara explicar a estrutura interna do átomo.

Fonte: BRENNAN, R. P. Gigantes da Física:uma história da Física moderna através de oito biografias.

Tradução de Maria Luiza X. de A. Borges. Revisão técnica de Hélio da MottaFilho e Henrique Lins de Barros.

Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 1998. p. 151-155.

EXCEÇÕES AO DIAGRAMA DAS DIAGONAIS

A tabela a seguir relaciona as exceções conhecidas ao diagramamnemônico das diagonais, considerando-se até o elemento 103.

CHASSOT, A. A Ciência através dos tempos. 2. ed. São Paulo:Moderna, 2004. (Coleção Polêmica)Apresenta um panorama da evolução da atividadecientífica, da pré-história aos dias atuais. Os capítulos10 e 11 incluem a evolução de modelos recentes paraa composição da matéria.

No atômico Símbolo Configuração fundamental

24 Cr [Ar] (3d)5(4s)1

29 Cu [Ar] (3d)10(4s)1

41 Nb [Kr] (4d)4(5s)1

42 Mo [Kr] (4d)5(5s)1

44 Ru [Kr] (4d)7(5s)1

45 Rh [Kr] (4d)8(5s)1

46 Pd [Kr] (4d)9(5s)1

47 Ag [Kr] (4d)10(5s)1

64 Gd [Xe] (4f)7(5d)1(6s)2

65 Tb [Xe] (4f)8(5d)1(6s)2

66 Dy [Xe] (4f)9(5d)1(6s)2

67 Ho [Xe] (4f)10(5d)1(6s)2

68 Er [Xe] (4f)11(5d)1(6s)2

78 Pt [Xe] (4f)14(5d)9(6s)1

79 Au [Xe] (4f)14(5d)10(6s)1

90 Th [Rn] (6d)2(7s)1

91 Pa [Rn] (5f)2(6d)1(7s)2

92 U [Rn] (5f)3(6d)1(7s)2

93 Np [Rn] (5f)4(6d)1(7s)2

94 Cm [Rn] (5f)7(6d)1(7s)2

103 Lr [Rn] (5f)14(6d)1(7s)2

Fonte da tabela: MORTIMER, R. G. Physical Chemistry. 2. ed. San Diego:Harcourt Brace, 2000. p. 636.


Comentario 6/14/05, 16:4418

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

19


ALMEIDA, W. B.; SANTOS, H. F. Modelos teóricos para a com-preensão da estrutura da matéria. Cadernos Temáticosde Química Nova na Escola, n. 4, 2001. p. 6-13.Os autores apresentam os principais aspectos relacio-nados ao conceito e ao formalismo da QuímicaQuântica.

BRENNAN, R. P. Gigantes da Física: uma história da Física moder-na através de oito biografias. Tradução de Maria LuizaX. de A. Borges. Revisão técnica de Hélio da MottaFilho e Henrique Lins de Barros. Rio de Janeiro: JorgeZahar, 1998. (Coleção Ciência e Cultura)Há pelo menos quatro capítulos que podem interessarao professor de Química. Eles abordam as biografiasde Max Planck, Ernest Rutherford, Niels Bohr e WernerHeisenberg.

CHASSSOT, A. Sobre prováveis modelos de átomos. QuímicaNova na Escola, n. 3, 1996. p. 3.O autor faz considerações sobre a elaboração de mo-delos científicos.

DUARTE, H. A. Ligações químicas: ligação iônica, covalente emetálica. Cadernos Temáticos de Química Nova naEscola, n. 4, 2001. p. 14-23.O autor enfoca esses três tipos de ligação a partir deconceitos da Química Quântica.

FILGUEIRAS, C. A. L. A espectroscopia e a Química: da desco-berta de novos elementos ao limiar da teoria quântica.Química Nova na Escola, n. 3, 1996. p. 22-25.

MEDEIROS, A. Aston e a descoberta dos isótopos. Química Novana Escola, n. 10, 1999. p. 32-37.


O autor relata um dos trechos da história da Ciênciaque é pouco conhecido dos químicos e dos professo-res de Química em geral.

MORTIMER, E. F. O significado das fórmulas químicas. QuímicaNova na Escola, n. 3, 1996. p. 19-21.Tomando como exemplo a água, o autor discute o quesignifica atribuir fórmula às substâncias, apontando li-mites dos modelos de estrutura molecular.

ROMANELLI, L. I. O papel mediador do professor no processode ensino-aprendizagem do conceito de átomo. Quí-mica Nova na Escola, n. 3, 1996. p. 27-31.

SANTOS FILHO, P. F. Estrutura atômica & ligação química: umlivro-texto para a primeira disciplina de Química docurso de Química. Campinas, publicado pelo autor (Ins-tituto de Química da Unicamp), 1999.

SEGRÈ, E. Dos raios X aos quarks: físicos modernos e suasdescobertas. Brasília: Editora Universidade de Brasília,1980.Escrito pelo ganhador do Prêmio Nobel de Física em1959, o italiano Emilio Gino Segrè, é recomendado paraquem deseja saber mais sobre a composição da ma-téria e a história das descobertas referentes a ela.

SIMMONS, J. Os 100 maiores cientistas da história. Tradução deAntonio Canavarro Pereira. 1. ed. Rio de Janeiro: Difel,2002.O capítulo 19 apresenta a biografia de Rutherford.

TOLENTINO, M.; ROCHA-FILHO, R. C. O átomo e a tecnologia.Química Nova na Escola, n. 3, 1996. p. 4-7.Esse artigo apresenta o estudo da estrutura do átomocomo rica fonte de fatos que explicaram fenômenos dodia-a-dia ou resultaram em importantes aplicações prá-ticas.

VOGEL, A. I. Química Analítica Qualitativa. São Paulo: MestreJou, 1981. p. 156-162.Nessa referência, o professor encontra mais informa-ções teóricas sobre o teste (ou ensaio) da chama.




• Breve histórico de como sechegou à tabela periódica

• Estrutura da tabela periódicaatual

• Importância dos elementosno cotidiano

• Valência e tabela periódica

• Configuração eletrônica e ta-bela periódica

• Propriedades periódicas rele-vantes

• Empregar materiais caseirospara construir um aparelhopara testar a condutividadeelétrica (que use uma pilhade 1,5 V).

• Consultar corretamente a ta-bela periódica, visando à ob-tenção do número atômico deum elemento.

• Associar a posição de um ele-mento representativo na tabe-la periódica (período e grupo)à sua distribuição eletrônicaem camadas e à sua valência.

• Perceber que os conceitoscientíficos se relacionam aovivenciado cotidianamente.

• Perceber que, na história daCiência, idéias são aprimora-das ou substituídas por outrasmelhores.

Capítulo 6 A tabela periódicados elementos

Comentario 6/14/05, 16:4419

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

20

Comentário geralA atividade proposta em Elabore uma classificação, no início do

capítulo, realiza uma problematização que permite aos estudantes perce-berem como Mendeleev e outros que o antecederam agruparam os ele-mentos químicos de acordo com suas propriedades.

Tem-se, com essa atividade inicial, a oportunidade de apresentar atabela periódica como algo elaborado muito antes que a distribuição ele-trônica fosse compreendida e que, originalmente, foi feita colocando oselementos em ordem crescente da massa dos átomos e não do númeroatômico, grandeza ainda não conceituada naquela época (o conceito denúmero atômico surgiu com Moseley, na década de 1910).

Após apresentar a tabela periódica atual, terminologias como perío-dos e grupos, e também a classificação dos elementos segundo critériosdiferentes, o capítulo trata da relação entre a configuração eletrônica e aposição de um elemento na tabela periódica.

Como a distribuição eletrônica em subníveis não é absolutamentenecessária para o desenvolvimento de nenhum dos temas existentes nos ca-pítulos seguintes da coleção, e como há professores que optam por deixaresse tema para o terceiro ano, é possível, nessa altura do curso, apenas esta-belecer uma relação entre a distribuição eletrônica nas camadas paraelementos representativos e a sua posição na tabela periódica, o que ésuficiente para o prosseguimento dos estudos da Química no ensino médio.

Finalmente, o capítulo trata de algumas propriedades periódicas.

Nesta obra, optou-se por usar a numeração sugerida pela Iupac para osgrupos, de 1 a 18. Porém, dada a grande utilização que ainda se faz da nume-ração anterior (1A, 2A etc.), muitas vezes ela é colocada entre parênteses.


• “A palavra prumo deriva do latim plumbum, que significa chumbo. Oque é o prumo (ou fio de prumo) e para que serve?”

ELEMENTOS QUÍMICOS PRESENTES NO CORPO HUMANO

• A designação metais “alcalinos” vem do árabe al-qali, pelo latim me-dieval alkali, cinza de plantas. Nas cinzas vegetais são encontrados sódioe potássio na forma de óxidos e carbonatos.

• O termo metais “alcalino-terrosos” é uma alusão à semelhança com osmetais alcalinos em algumas de suas propriedades e ao fato de algunsdeles serem encontrados na terra.

• A palavra “chalcogênios”, ou “calcogênios”, vem do grego chalkós, co-bre, e génesis, origem, geração, criação. Assim, o significado é “forma-dores de cobre”, porque os minérios dos quais o cobre é extraído sãogeralmente compostos de cobre e enxofre (por exemplo, Cu

2S) ou cobre

e oxigênio (por exemplo, Cu2O). Outros membros do grupo dos

calcogênios aparecem nas rochas que contêm esses minérios, em quanti-dades menores.

• “Halogênios” vem do grego halós, sal, e génesis, origem, geração, cria-ção. Assim, o termo significa “formadores de sais”.

• A palavra “valência” vem do latim valentia, ter força.

Tema para pesquisa

Textos ao professor

Elemento Símbolo Z Função(ões) principal(is)

Presentes em grande quantidade

Hidrogênio H 1 São formadores de substâncias presentes em grande quantidade no organismo

Carbono C 6 (açúcares, proteínas, gorduras etc.)

Nitrogênio N 7 Dentre eles, hidrogênio e oxigênio formam a água (H2O), que é responsável por

Oxigênio O 8 mais da metade da massa de um ser humano.

Presentes em quantidade pequena

Sódio Na 11 Forma íon (Na) presente no sangue e demais líquidos do organismo.

Magnésio Mg 12 Tem papel importante no funcionamento de músculos.

Fósforo P 15 Presente no fosfato, que toma parte no sistema de armazenamento de energia.

Enxofre S 16 Participa da composição de algumas proteínas.

Cloro Cl 17 Forma íon (Cl) presente no sangue e demais líquidos do organismo.

Potássio K 19 Forma íon (K) presente no sangue e demais líquidos do organismo.

Cálcio Ca 20 Toma parte em ossos e dentes, na forma de íon (Ca2).

Presentes em quantidade muito pequena (apenas traços)

Flúor F 19 Participa do esmalte dental, que reduz a formação de cáries.

Crômio Cr 24 Participa do metabolismo dos açúcares.

Manganês Mn 25 Ajuda na metabolização de açúcares e gorduras e na formação óssea.

Ferro Fe 26 Componente da hemoglobina, pigmento que transporta oxigênio no sangue.

Cobalto Co 27 Faz parte da composição da vitamina B12

.

Cobre Cu 29 Ajuda na ocorrência de algumas reações químicas.

Zinco Zn 30 Necessário ao crescimento normal.

Selênio Se 34 Auxilia a digestão de óleos e gorduras.

Molibdênio Mo 42 Ajuda na ocorrência de algumas reações químicas.

Iodo I 53 Importante para o bom funcionamento da tireóide.

Fonte: G. I. Sackheim e D. D. Lehman. Chemistry for Health Sciences. 8. ed. New Jersey, Prentice-Hall, 1998. p. 37; M. M. Bloomfield e L. J. Stephens.Chemistry and the living organism. 6. ed. New York, Wiley, 1996. p. 95; F. Bettelheim e J. March. Introduction to General, Organic & Biochemistry. 4. ed.Orlando, Saunders, 1995. p. 36.

Comentario 6/14/05, 16:4420

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

21

Dos mais de cem elementos químicos conhecidos, apenas alguns são necessários ao organismo humano. Taiselementos são provenientes dos alimentos e fazem parte da composição de substâncias existentes no corpo humano.Alguns deles aparecem em quantidade maior do que outros.

O JARDIM DE MENDELEIEV*

Em 1945 foi reaberto o Science Museum, em South Kensington(estivera fechado durante grande parte da guerra), e vi pela primeiravez a gigantesca tabela periódica ali exposta. A estrutura da tabelaocupava toda uma parede no patamar superior; era um gabinete feitode madeira escura com noventa e tantos cubículos, cada qual com ainscrição do nome, peso atômico e símbolo químico de seu elemen-to. E em cada cubículo havia uma amostra do próprio elemento (pelomenos daqueles que haviam sido obtidos em sua forma pura e quepodiam ser expostos com segurança). Intitulava-se “Classificaçãoperiódica dos elementos — segundo Mendeleiev”.

Minha primeira visão foram os metais, dúzias deles em todas asformas possíveis: bastões, nacos, cubos, filamentos, folhas, discos,cristais. A maioria era cinzenta ou prateada, alguns tinham um levetoque de azul ou rosa. Uns poucos tinham superfícies com um pálidobrilho amarelado, e por fim havia as cores vivas do cobre e do ouro.

No canto superior direito ficavam [...] os elementos não metálicos— o enxofre em espetaculares cristais amarelos e o selênio em cristaisvermelhos translúcidos, o fósforo, como cera de abelha descorada, man-tido em água, e o carbono, em minúsculos diamantes e brilhante grafi-te preta. Havia o boro, um pó pardacento, e o silício encrespado e cris-talino, com um intenso brilho negro como grafite ou galena.

À esquerda estavam os álcalis e os metais alcalino-terrosos — osmetais de Humphry Davy —, todos (exceto o magnésio) em banhosprotetores de nafta. Espantei-me com o lítio, no canto superior, quede tão leve flutuava na nafta, e também com o césio, mais abaixo, queformava uma poça cintilante sob a nafta. O césio, eu sabia, tinha umponto de fusão baixíssimo, e aquele era um dia quente de verão. Maseu não havia percebido plenamente, nos pedacinhos parcialmenteoxidados que vira, que o césio puro era dourado — de início emitiaapenas um lampejo, um clarão dourado, parecendo iridescente nostons áureos; e então, olhado de um ângulo inferior, ele era de umdourado puro, fazia pensar em um mar de ouro ou mercúrio dourado.

Os elementos que aparecem nos quadrinhos destacados existem no organismo humano em: grande quantidade (correspondem a cerca de 99,3% do total de átomos do corpo humano); quantidade pequena (cerca de 0,7% do total de átomos do corpo humano); quantidade muito pequena (menos de 0,01% do total de átomos do corpo humano).

Fonte: Tabela elaborada pelos autores a partir de dados de M. M. Bloomfield e L. J. Stephens. Chemistryand the living organism. 6. ed. New York, Wiley, 1996. p. 95.

La

Th

Ce

Pa

Pr

U

Nd

Np

Pm

Pu

Eu

Am

Gd

Cm

Tb

Bk

Dy

Cf

Ho

Es

Er

Fm

Tm

Md

YbSm

Ac No

Lu

Lr

Li

Na

K

Rb

Cs

Fr

Be

Mg

Ca

Sr

Ba

Ra

Sc

Y

Ti

Zr

Hf

Rf

V

Nb

Ta

Db

Cr

Mo

W

Sg

Mn

Tc

Re

Bh

Fe

Ru

Os

Hs

Co

Rh

Ir

Mt

Ni

Pd

Pt

Ds

Cu

Ag

Au

Rg

Zn

Cd

Hg

Ga

In

Tl

Al

B

Ge

Sn

Pb

Si

C

As

Sb

Bi

P

N

Se

Te

Po

S

O

Br

I

At

Cl

F

Kr

Xe

Rn

Ar

Ne

HeH

Havia outros elementos que até então haviam sido para mim ape-nas nomes (ou, o que é quase tão abstrato, nomes associados a algu-mas propriedades físicas e pesos atômicos), e agora, pela primeiravez, eu os via concretos, em toda a sua diversidade. Naquele primei-ro vislumbre sensorial, vi a tabela como um suntuoso banquete, umagigantesca mesa servida com oitenta e tantos pratos diferentes.

Na época eu já estava familiarizado com as propriedades de muitoselementos, e sabia que formavam famílias naturais, como os metais alca-linos, os metais alcalino-terrosos e os halogênios. Essas famílias (queMendeleiev chamou de “grupos”) compunham as verticais da tabela,com os álcalis e os metais alcalino-terrosos à esquerda, os halogênios egases inertes à direita e todo o resto em quatro grupos intermediários.Não estava tão clara a condição de “grupo” desses conjuntos intermedi-ários — por exemplo, no Grupo VI eu via o enxofre, o selênio e o telúrio.Sabia que esses três (meus “malcheirogênios”) eram muito semelhantes,mas o que o oxigênio estava fazendo ali, encabeçando o grupo? Deviahaver algum princípio mais profundo em ação — e de fato havia. Estavaimpresso no topo da tabela, mas na impaciência de ver os elementospropriamente ditos, eu não prestara atenção. O princípio mais profundo,enxerguei então, era a valência. O termo valência não aparecia em meuslivros vitorianos mais antigos, pois só fora desenvolvido adequadamenteno final da década de 1850; Mendeleiev foi um dos primeiros a aproveitá-lo e usá-lo como base para classificação, a apresentar o que nunca antesestivera claro: um fundamento racional, uma base para o fato de os ele-mentos parecerem formar famílias naturais, terem profundas analogiasquímicas e físicas uns com os outros. Mendeleiev então reconheceu oitodesses grupos de elementos segundo suas valências.

Assim, os elementos do Grupo I, os metais alcalinos, tinhamvalência 1: um átomo desses elementos combinava-se a um átomo dehidrogênio, formando compostos como LiH, NaH, KH etc. (Ou comum átomo de cloro, formando compostos como LiCl, NaCl, KCl.) Oselementos do Grupo II, metais alcalino-terrosos, tinham valência 2,formando compostos como CaCl

2, SrCl

2, BaCl

2 etc. [...]

Embora Mendeleiev estivesse organizando os elementos segundo avalência, também ficava fascinado com os pesos atômicos e com o fatode cada elemento ter seu peso único e específico e por ser esse peso, emcerto sentido, a assinatura atômica de cada elemento. E se, mentalmente,ele começou a indexar os elementos segundo suas valências, fez o mes-

* O nome desse cientista aparece grafado de modos diferentes na literatura.No livro do aluno optou-se por Mendeleev. Já no texto aqui transcrito, comovemos, optou-se por Mendeleiev.

Comentario 6/14/05, 16:4421

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

22

mo tomando por base os pesos atômicos. Então, como por mágica, asduas classificações coincidiram. Pois se Mendeleiev organizasse os ele-mentos simplesmente na ordem de seus pesos atômicos, em “períodos”horizontais, como os denominava, evidenciavam-se recorrências das mes-mas propriedades e valências em intervalos regulares.

Cada elemento imitava as propriedades do elemento acima delee era um membro ligeiramente mais pesado da mesma família. Amesma melodia, por assim dizer, era tocada em cada período — pri-meiro um metal alcalino, depois um metal alcalino-terroso, em se-guida mais seis elementos, cada qual com sua valência ou tom —,mas tocada em um registro diferente (não pude deixar de pensar emoitavas e escalas, pois vivia em uma casa musical, e as escalas eram aperiodicidade que eu ouvia diariamente). Era o agrupamento em oitoque dominava a tabela periódica à minha frente, embora também sepudesse ver, na parte inferior da tabela, que elementos extras se inter-punham nos octetos básicos: dez elementos extras para cada um nosPeríodos 4 e 5, e dez mais catorze no Período 6.

E nessa progressão cada período completava-se e conduzia aoseguinte em uma série de voltas vertiginosas — pelo menos, essa foia forma assumida em minha imaginação, fazendo com que a discretatabela retangular diante de mim se transformasse, mentalmente, emespirais ou voltas. A tabela era uma espécie de escadaria cósmica, ouuma escada de Jacó que nos comunicava com um céu pitagórico.

Percebi subitamente, assombrado, quanto a tabela periódica deveter surpreendido os primeiros que a viram — químicos que conheciama fundo as sete ou oito famílias químicas, mas nunca se tinham dadoconta da base daquelas famílias (a valência), nem de que todas elaspodiam ser reunidas em um único sistema abrangente. Eu me pergun-tei se eles teriam reagido como eu àquela primeira revelação, excla-mando: “Mas é claro! É tão óbvio! Como foi que não pensei nisso?”.

[...]

Fonte: SACKS, O. W. Tio Tungstênio: memórias de uma infância química.Tradução de Laura Teixeira Motta.

São Paulo: Companhia das Letras, 2002. p. 190-193.


Capítulo 7 Ligações químicasinteratômicas





• Perceber que princípios cien-tíficos estão presentes navida cotidiana.

• Elaborar a fórmula previstapara o composto iônico forma-do por um metal e um não-metal, fundamentando-se naposição dos elementos na ta-bela periódica.

• Elaborar a fórmula eletrônicae a fórmula estrutural paracasos simples de substânciasmoleculares, a partir da fór-mula molecular e da posiçãodos elementos na tabela pe-riódica.

• Regra do octeto

• Ligação iônica

• Ligação covalente

• Ligação metálica

• Principais propriedades dassubstâncias iônicas, das mo-leculares e das metálicas


Textos de Química Nova na Escola são disponibilizadosem http://sbqensino.foco.fae.ufmg.br/qnesc

CHAGAS, A. P.; ROCHA-FILHO, R. C. Sobre os nomes doselementos químicos, inclusive dos transférmios. Quí-mica Nova, v. 22, n. 5, 1999. p. 769-773.Os autores apresentam proposta aprovada pelo Comi-tê Brasileiro para Assuntos de Química junto à Iupac.O artigo inclui considerações etimológicas sobre osnomes de alguns elementos e também a grafia sugeridapara aqueles que aparecem grafados de modos dife-rentes na literatura.

——. Nomes recomendados para os elementos químicos. Quí-mica Nova na Escola, n. 10, 1999. p. 11-13.Trata-se de uma versão condensada da referência an-terior.

SACKS, O. W. Tio Tungstênio: memórias de uma infância quí-mica. Tradução de Laura Teixeira Motta. São Paulo:Companhia das Letras, 2002.O autor desse “romance” relata lembranças de sua in-fância impregnada pelo contato com os metais e suaspropriedades. O título é uma alusão ao tio, que fabrica-va lâmpadas de tungstênio.

SIMMONS, J. Os 100 maiores cientistas da história. Traduçãode Antonio Canavarro Pereira. 2. ed. Rio de Janeiro:Difel, 2002.O capítulo 47 apresenta a biografia de Mendeleev.

Comentario 6/14/05, 16:4422

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

23

O título deste capítulo espelha uma importante divisão. As ligaçõesquímicas podem ser classificadas fundamentalmente em interatômicas eintermoleculares. As primeiras, estudadas neste capítulo, se subdividemem iônica, covalente e metálica, que dão origem a grupos de substânciasque, tipicamente, apresentam algumas propriedades semelhantes. No casode a ligação interatômica ser covalente ou no caso dos gases nobres(monoatômicos), a substância é constituída por moléculas que, por suavez, interagem entre si (principalmente nos estados sólido e líquido) pormeio de ligações intermoleculares. Estas são estudadas no capítulo 8.

Estudar ligações químicas interatômicas inclui perceber que hásubstâncias que conduzem eletricidade quando sólidas e que exibem bri-lho característico. Há substâncias que não conduzem corrente elétrica quan-do sólidas, mas, submetidas a temperaturas suficientemente altas para pro-vocar sua fusão, passam a conduzi-la. E há substâncias que não apresen-tam condutividade elétrica apreciável em nenhum dos três estados físicos,à pressão ambiente. Da percepção da existência desses padrões, aliada àtentativa de incluir cargas elétricas no modelo atômico, surgiram propos-tas de explicação para a ocorrência de ligações químicas entre os elemen-tos e, também, para algumas das propriedades das substâncias resultantesde tais ligações. É assim que este capítulo tenta conduzir as idéias referen-tes ao tema ligações químicas interatômicas.

A atividade classificatória proposta em Elabore uma classificação,no início do capítulo, pretende colocar como elemento problematizador apossibilidade de elaborar uma classificação envolvendo substâncias quí-micas com fórmulas não muito complexas.

Há inúmeras possibilidades de o professor ampliar os horizontesdeste capítulo, pois a correlação entre as propriedades das substâncias esua estrutura é um dos pilares da atividade dos químicos.

O quadro Aplique o que aprendeu da página 122 ajuda os estudan-tes a compreender a diferença entre um átomo apresentar o octeto comple-to e apresentar-se eletricamente neutro. E o quadro Aplique o que apren-deu da página 125 permite ao estudante perceber que os exemplos de subs-tâncias moleculares estudados na página 54, capítulo 4, envolvem apenasnão-metais em sua composição, ilustrando assim o que é estudado no pre-sente capítulo.

O estudo da polaridade de ligações, da polaridade de moléculas eda geometria molecular é deixado para o capítulo 8, junto com as ligaçõesintermoleculares.

Como a nota de rodapé da página 126 do livro dá a entender, opta-mos por não incluir o modelo da “ligação dativa”.*

“Podemos assim afirmar que, em qualquer tipo de interação na qualdois átomos se mantêm unidos através da atração simultânea dos seus res-pectivos núcleos pelos mesmos elétrons, tanto faz se os dois elétrons sãooriundos de um ou de outro átomo, ou mesmo se cada elétron é provenien-te de um dos dois átomos, este tipo de interação recebe o nome de ligaçãocovalente, sem qualquer outro adjetivo tal como coordenada, coordenativae, menos ainda, dativa.” (SANTOS FILHO, 1999. p. 257)

Assim, na elaboração de uma fórmula eletrônica, não estabelece-mos distinção entre os elétrons dos diferentes átomos, seja por “xis” e“bolinhas”, ou por qualquer outro modo.

“A regra do octeto fornece um modo simples de elaborar uma es-trutura de Lewis, um diagrama que mostra o padrão de ligações e de paresnão-compartilhados em uma molécula. Em muitos casos, podemos cons-truir uma estrutura de Lewis em três passos:

Comentário geral

* Podemos citar (além dos livros de Santos Filho e de Shriver e Atkins, mencionadosa seguir), por exemplo, LEVINE, I. Quantum Chemistry. 5. ed. New Jersey: PrenticeHall, 2000; COTTON, F. A. et al. Advanced Inorganic Chemistry. 6. ed. New York:John Wiley, 1999; GREENWOOD, N. N. e EARNSHAW, A. Chemistry of theelements. 2. ed. Oxford: Butterworth-Heinemann, 1997; RAYNER-CANHAM, G.Descriptive Inorganic Chemistry. New York: Freeman, 1996; HUHEEY, J. E. etal. Inorganic Chemistry; principles of structure and reactivity. 4. ed. New York:Harper, 1993.

1. Decidir o número de elétrons que será incluído na estrutura, somandoos números de todos os elétrons de valência fornecidos pelos átomos.

Cada átomo provê todos os seus elétrons de valência (portanto, H provêum elétron e O [...] provê seis). Cada carga negativa em um íon correspondea um elétron adicional; cada carga positiva corresponde a um elétron amenos.

2. Escrever os símbolos químicos dos átomos em um arranjo que mostreaqueles que estão ligados entre si.

Em muitos casos, conhecemos o arranjo, ou podemos conjecturar basea-dos em informações. O átomo menos eletronegativo é usualmente o átomocentral de uma molécula, como em CO

2 e SO

42, mas há várias exceções

conhecidas (H2O e NH

3 entre elas).

3. Distribuir os elétrons em pares, de modo que haja um par de elétronsentre cada par de átomos unidos entre si, e então adicionar pares deelétrons (para formar pares não-compartilhados ou ligações múltiplas)até que cada átomo adquira o octeto.

Cada par ligante é então representado por uma linha simples. A carga glo-bal de um íon poliatômico é possuída pelo íon como um todo, não por umátomo individual em particular.” (SHRIVER, D. F.; ATKINS, P. W.Inorganic Chemistry. 3. ed. Oxford: Oxford University Press, 1999. p. 66.Tradução nossa.)

O professor deve notar que na página 173 do livro, ao tratar a fór-mula estrutural dos ácidos oxigenados, as fórmulas estruturais de H

2SO

4 e

H3PO

4 foram elaboradas sem considerar o modelo da “dativa”. Além dis-

so, na lateral daquela página é feito um comentário sobre as fórmulas es-truturais mais empregadas para essas substâncias, que envolvem ligaçãodupla S l O e P l O.**


Além do tema proposto no livro — A descoberta dos gases nobres,que envolve interessantes episódios de como progressos científicos propi-ciam avanços tecnológicos e estes, por sua vez, potencializam novos avan-ços tecnológicos —, existe um outro que pode ser proposto aos estudantesno final do capítulo.

Trata-se do tema Ligas metálicas, sua composição e suas proprie-dades. As propriedades das ligas metálicas constituem importante exem-plo de como os benefícios da pesquisa científica se estendem à sociedade.A critério do professor, os alunos podem pesquisar a composição e as pro-priedades de diferentes ligas presentes no cotidiano. (Deve-se, contudo,levar em conta que os dados encontrados na literatura sobre a composiçãopercentual de ligas podem variar consideravelmente de uma referência paraoutra.)

** Cf. COTTON (p. 411 e 525), GREENWOOD (p. 512 e 705), RAYNER-CANHAM(p. 300 e 332) e HUHEEY (p. 145).

• A palavra “valência” vem do latim valentia, ter força.

• A palavra “covalência” vem do latim cum, contigüidade, companhia, evalente, que tem força.

Temas para pesquisa

Tema para discussão em grupo• “Para que cumpram sua finalidade, os isolantes elétricos (por exemplo,

os revestimentos de tomadas e de fios elétricos) devem ser feitos de subs-tâncias iônicas, moleculares ou metálicas? Por quê?”

Comentario 6/14/05, 16:4423

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

24

LIGAS METÁLICAS

Uma característica dos metais é sua capacidade de formar ligas.Uma liga é um material com propriedades metálicas contendo doisou mais elementos, sendo pelo menos um deles metal. Ligas sólidas

Experimento

APARELHO PARA TESTAR ACONDUTIVIDADE ELÉTRICA

No capítulo 6 do livro é feita uma sugestão de experimento noqual se constrói um aparelho para testar se materiais conduzem ounão a corrente elétrica.

Neste capítulo sugerimos que o professor demonstre a utilizaçãode um aparelho similar, porém construído com materiais adequadosà utilização da voltagem local de 110 V ou 220 V. É importante que oPROFESSOR OPERE O EQUIPAMENTO e demonstre seu uso afim de prevenir acidentes envolvendo a corrente elétrica. OS ALU-NOS NÃO DEVEM REALIZAR ESTE EXPERIMENTO. O apa-relho está esquematizado na figura e o material necessário é o se-guinte:

• 3 pedaços de fio de cobre revestidos de plástico e com as pontasdesencapadas;

• 1 lâmpada (110 V ou 220 V, dependendo da voltagem da localida-de) com soquete apropriado e parafuso(s) para a fixação do soqueteem madeira;

• um pino de tomada;

• um pedaço de tábua.

Tome cuidado com choque elétrico. UMA VEZ LIGADO ÀTOMADA, NÃO TOQUE NAS PARTES DESENCAPADAS DOCIRCUITO.

O teste consiste em colocar a substância em contato com as duasextremidades desencapadas dos fios de cobre e verificar se a lâmpa-da acende.

Utilize o aparelho para testar, nas condições ambientes, acondutividade de materiais de natureza metálica (talheres de inox,papel-alumínio e fio de cobre), molecular (açúcar comum e glicose— esta última vendida em farmácias como açúcar para mamadei-ra —, plásticos comuns, água destilada, algodão, papel) e iônica (salde cozinha, giz e cal).

Lâmpada(de voltagemadequada)

Soquetefixado namadeira

110 V ou 220 V

Madeira

Fios de cobre

Extremidades desencapadas

Texto ao professor

são comumente preparadas fundindo-se os elementos juntos, agitan-do-se a mistura fundida até ficar homogênea e deixando-a resfriar.

As propriedades das ligas são freqüentemente bem diferentes dasdos seus componentes metálicos. Ligando-se um metal com outroelemento, pode-se, por exemplo:

• abaixar o ponto de fusão. A liga solda, uma liga de chumbo (Pb) eestanho (Sn), tem um ponto de fusão de 70°C; compare-o com 232°Cpara o estanho (Sn) e 338°C para o chumbo (Pb). Essa liga é usadaem conexões fusíveis, que se fundem para disparar sistemas auto-máticos de sprinklers;

• aumentar a dureza. Uma pequena quantidade de cobre (Cu) estápresente na prata de lei, que é muito menos maleável que a pratapura. Ouro é ligado à prata e ao cobre para formar um materialsuficientemente pouco maleável para ser usado em joalheria. Asplacas de chumbo usadas em baterias contêm pequenas quantida-des de antimônio (Sb) para impedir a flexão sob tensão;

• reduzir a condutividade elétrica e térmica. O cobre (Cu) usado emfiação elétrica deve ser extremamente puro; 0,03% de arsênio (As)pode baixar sua condutividade em 15%. Às vezes, tira-se vantagemdesse efeito. Fio nicrome (Ni, Cr) de alta resistência é usado nosaquecedores de secadores de cabelos e tostadores elétricos.

Algumas ligas metálicas comerciais, sua composição e exemplos deutilização.

NomePercentual em massa Utilidadecomum

Alnico Fe, 50; Al, 20; Ni, 20; Co, 10 ímãs

Bronze- Cu, 90; Al, 10 cárter, bielaalumínio

Latão Cu, 67-90; Zn, 10-33 encanamento,ferramentas

Bronze Cu, 70-95; Zn, 1-25; Sn, 1-18 mancais, sinos,medalhas

Ferro Fe, 96-97; C, 3-4 fundiçãofundido

Liga para Cu, 75; Ni, 25 moedasmoeda

Amálgama Hg, 50; Ag, 35; Sn, 15 obturaçõesdental

Prata Cu, 60; Zn, 25; Ni, 15 chaleiras, jarras,germânica torneiras

Ouro, Au, 75; Ag, 10-20; Cu, 5-15 jóias18 quilates

Bronze para Cu, 88; Sn, 10; Zn, 2 canos de armas,armas máquinas

Placa de Pb Pb, 94; Sb, 6 baterias(bateria)

Pb para Pb, 99,8; As, 0,2 cartuchosmunição de munição

Duralumínio Al, 70-90; Mg, 10-30 fuselagem de aviões

Aço- Fe, 86; Mn, 13; C, 1 cofres, vigas,manganês armaduras

Nicromo Ni, 60; Fe, 25; Cr, 15 fio de resistênciaelétrica

Solda de Ag, 63; Cu, 30; Zn, 7 solda de alta fusãoprata

Aço inox Fe, 73-79; Cr, 14-18; Ni, 7-9 instrumentos, pias

Aço Fe, 98-99,5; C, 0,5-2 metal estrutural

Prata de lei Ag, 92,5; Cu, 7,5 jóias, utensíliosde mesa


Comentario 6/14/05, 16:4424

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

25ROCHA-FILHO, R. C. Os fulerenos e sua espantosa geometria

molecular. Química Nova na Escola, n. 4, 1996. p. 7-11.O artigo conta um pouco da história da descoberta dosfulerenos e faz algumas considerações geométricasacerca de suas estruturas.

SANTOS FILHO, P. F. Estrutura atômica & ligação química: umlivro-texto para a primeira disciplina de Química docurso de Química. Campinas, publicado pelo autor (Ins-tituto de Química da Unicamp), 1999.



BROWN, T. L. et al. Química; a ciência central. 9. ed. Traduçãode Robson Mendes Matos. São Paulo, Pearson, 2005.Os capítulos 8 e 9 desse livro universitário de QuímicaGeral são sobre ligações químicas.

COMPANION, A. L. Ligação química. Tradução de Luiz CarlosGuimarães. São Paulo, Edgard Blücher, 1970.Enfoca as ligações químicas utilizando conceitos damecânica quântica.

Capítulo 8 Geometria moleculare ligações químicasintermoleculares

O capítulo 7 é sobre ligações químicas interatômicas. E este capítulo8 é sobre ligações químicas intermoleculares e sobre outros conceitos que




• Principais geometrias mole-culares

• Modelo da repulsão dos pa-res eletrônicos da camada devalência (modelo VSEPR)

• Polaridade de ligações

• Polaridade de moléculas

• Polaridade e solubilidade

• Ligações intermoleculares

• Principais fatores que influen-ciam o ponto de ebulição deuma substância molecular

• Determinar a geometria mole-cular de compostos não mui-to complexos.

• Empregar a escala de eletro-negatividade para prever seuma ligação covalente é polarou apolar.

• Empregar a escala de eletro-negatividade e conhecimen-tos sobre geometria molecularpara prever se uma moléculaé polar ou apolar.

• Observar a fórmula estruturalde uma molécula e prever otipo de interação intermolecu-lar presente na substância.

• Racionalizar comparativa-mente valores de pontos deebulição.


• Perceber que o estudo daspropriedades das substânciasquímicas se traduz em apli-cações práticas de interessepara a sociedade, que aca-bam redundando na melhoriada qualidade de vida.

Comentário geralprecedem e embasam o estudo das interações entre as moléculas, tais comogeometria molecular, polaridade de ligações e polaridade de moléculas.

Após ter estudado os capítulos 7 a 11, espera-se que o estudante tenhauma visão relativamente ampla da relação entre as ligações químicas e as pro-priedades das substâncias, resumidamente apresentadas na tabela a seguir.

Comentario 6/14/05, 16:4425

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

26

SEPARAÇÃO CROMATOGRÁFICADE TINTAS DE CANETA

O artigo de Lisbôa, indicado em Sugestões de leitura comple-mentar para o professor, contém o roteiro para a realização de umexperimento cromatográfico, ao final do qual algumas perguntas sãocolocadas aos estudantes.

Algumas dessas perguntas estimulam a aplicação de conceitos es-tudados neste capítulo 8 para explicação dos resultados experimentais.

Pauling administrou uma pensão na pequena cidade “de um só cava-lo” de nome Condon, no Estado de Oregon. Linus, que não se haviainteressado pela química enquanto seu pai era vivo, com 12 anoscomeçou a fazer experiências com produtos químicos roubados deuma fábrica abandonada de refinaria de metal.

Apesar de Pauling ter deixado o ginásio sem diploma, em 1917— conferido em 1962, depois de ganhar seu segundo Prêmio Nobel—, conseguiu se matricular no Oregon Agricultural College, ondeestudou engenharia química. Sua educação universitária foi decidi-damente levada adiante por ele próprio, pois sua mãe teria preferi-do que ele trabalhasse para dar uma ajuda financeira à família. De-pois de receber o diploma de bacharel em 1922, Pauling começouestudos de pós-graduação no California Institute of Technology, quepossuía um extraordinário departamento de química e do qual erapresidente Robert Millikan, o eminente físico, cuja simples ex-periência da “gota de óleo” permitiu calcular, pela primeira vez, acarga de um elétron. Na Caltech, a principal área de interesse dePauling era a físico-química, e logo ficou sob a influência de RoscoeDickinson, que desenvolvia uma técnica para o uso da difração dosraios X, descoberta uma década antes por Max Von Laue no estudoda composição dos cristais complexos. Em colaboração comDickinson, Pauling descreveu a estrutura de um mineral chamadomolibdenita e publicou alguns artigos, antes de receber o doutora-do summa cum laude em 1925.

O advento de uma nova teoria quântica, no meio da década de1920, trouxe um melhor entendimento do átomo e preparou o terre-no para uma nova perspectiva da ligação química. Pauling foi àEuropa em 1926, passando algum tempo em Munique, com ArnoldSommerfeld, a quem havia conhecido dois anos antes,encontrando-se também com Erwin Schrödinger, em Zurique, com

Aspectos bastante gerais da relação entre propriedades das substâncias e ligações químicas

Exemplos NaCl, KBr, CaCl2,Al2O3, CaO, LiCl

H2, O2, O3, HCl, HF,NH3, CH4, CO2, Br2,H2O, P4, S8

Não-metal

Retículo cristalinomolecular (no qualexistem moléculas)

a) Covalente entreos átomos de umamoléculab) Ligação dehidrogênio, dipolo-dipolo ou dipoloinstantâneo-dipoloinduzido entre asmoléculas

Baixos

Sólido, líquido ougasoso

Não

Não

Diamante, grafite,fósforo vermelho,quartzo

Não-metal

Retículo cristalinocovalente (no qualexistem átomosunidos por ligaçãocovalente)

Covalente

Altos

Sólido

Não(exceto grafite)

—

Ag, Fe, Cu, Au, Al,Zn, Mg, Sn, Pb

Metal

Retículo cristalinometálico (no qualexistem íonsmetálicoscircundados porum "mar de elétrons")

Metálica

Altos

Sólido(exceto Hg)

Sim

Sim

Iônica Covalente MetálicaMolecular Macromolecular

Metal e não-metal

Retículo cristalinoiônico (no qualexistem íons)

Iônica

Altos

Sólido

Não

Sim

Elementos presentes

No estado sólido, oretículo cristalino édo tipo

Ligações químicaspresentes

Pontos de fusão e deebulição em geral

Estado físico nascondições ambientes

Conduz correnteelétrica no estadosólido?

Conduz correnteelétrica no estadolíquido?

Experimento

LINUS PAULING & A QUÍMICADO SÉCULO XX (1901-1994)

[...]

Linus Pauling nasceu em 28 de fevereiro de 1901, em Oswego,no Estado de Oregon, filho de Lucy Isabelle Darling Pauling e deHerman William Pauling. Os Pauling pertenciam a uma família dife-rente; a tia de Linus chamava-se Stella “Dedos” Darling e era umaconhecida arrombadora de cofres; outro de seus parentes fizera-seespiritualista. Herman Pauling, que era farmacêutico (uma vez colo-cou anúncios de “Pílulas Rosa ‘Pauling’ para pessoas pálidas”), mor-reu cedo, de úlcera gástrica, em 1910, logo depois de ter escrito umacarta para o jornal local perguntando como encorajar os excepcionaistalentos intelectuais de seu filho. Depois da morte do marido, Belle


Textos ao professor

Comentario 6/14/05, 16:4426

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

27

Niels Bohr, em Copenhague, e com Werner Heisenberg e Max Born,em Göttingen. O relacionamento de Pauling com os maiores perso-nagens da mecânica quântica era a mostra da nova ligação a serfeita entre a química e a física. Quando voltou para o Caltech noano seguinte, tornou-se um dos poucos químicos vivos que pos-suíam uma boa concepção da teoria quântica. Foi professor cate-drático do Caltech em 1931 e também ensinou na Universidade daCalifórnia, em Berkley, de 1929 até 1934.

Partindo do trabalho inicial sobre cristais, Pauling usou, em 1928,a teoria quântica no fenômeno da ligação química. Mostrou como aspropriedades específicas de vários átomos se relacionam com seuselétrons na aplicação da mecânica de ondas. [...]

Em 1931, o artigo mais influente e mais significativo feitopor Pauling, A Natureza da Ligação Química, foi publicado noJournal of the American Chemical Society. Veio a ser o primeirode uma série de sete artigos clássicos publicados no começo dadécada de 1930. A realização de Pauling não passou despercebi-da, e ele obteve não só alta reputação por seus trabalhos no meiocientífico, como também passou a ser celebrado pela mídia comoum jovem americano em ascensão e um potencial ganhador doPrêmio Nobel. Pauling fez jus a essa atenção, pois falava muitobem e se empenhava para explicar suas teorias e descobertas, for-necendo contexto e imagens excepcionais sempre carregadas dehumor. [...] Em 1939, Pauling publicou a primeira edição de ANatureza da Ligação Química, um dos mais significativos traba-lhos sobre química do século XX.

“Por volta de 1935”, escreveu Pauling, “... senti ter atingido umcompleto entendimento sobre a natureza da ligação atômica.” Poste-riormente, expandiu seus horizontes para incluir o estudo de molécu-las orgânicas mais complexas. Já se vinha interessando por biologiadesde 1929, quando o geneticista Thomas Hunt Morgan chegou aCaltech; agora, Pauling já previa a importância da química para oentendimento dos processos vitais.

[...]

Mas a realização mais significativa de Pauling, na bioquímica,foi o estudo dos aminoácidos e das proteínas, o que preparou a basepara maiores avanços na biologia molecular. Onipresente nomicromundo biológico e considerada desde o começo do séculocomo a chave da compreensão dos sistemas vivos, a complexidadedas proteínas resistiu à análise por muito tempo. O trabalho dePauling começou em 1937 e prosseguiu por vários anos. Adotou oque se tornou um método famoso para construir modelos de molé-culas em escala, enquanto obtinha pistas pela difração pelos raiosX. No final da década de 1940, Pauling iria propor a noção de queas grandes moléculas obedeceriam a algum tipo de simetria na re-petição de suas conexões. Pauling percebeu que, em lugar disso —através de um pulo de imaginação científica —, a forma helicoidalrepresentava “a relação geral no espaço entre dois objetosassimétricos, mas equivalentes”. Moléculas longas tendem a tomaressa forma e, como foi mais tarde percebido, seu caráter assimétricopermite que codifiquem as informações. Pauling publicou, em 1950,um artigo-chave sobre as estruturas helicoidais, elaborado junto comRobert Corey.

[...]

No último quarto de século de sua vida, Pauling envolveu-secom o esforço para demonstrar a importância da vitamina C noprocesso de impedimento do resfriado comum e de muitas outrasdoenças, desde o herpes até o câncer. Não conseguiu dar provasconvincentes da eficácia das megadoses que ele e sua mulher, AvaHelen, tomavam todas as manhãs, a não ser por sua próprialongevidade. Juntamente com o fundamentalista cristão, ArthurRobinson, Pauling fundou o Instituto de Medicina Ortomolecularem 1974, que é hoje o Instituto Linus Pauling de Ciência e Medi-cina, em Palo Alto, na Califórnia.

[...]

RAIO IÔNICO

Quando comparados com os respectivos átomos neutros, oscátions são sempre menores e os ânions, maiores. Por quê?

186 p

m

95 pm

99 pm 18

1 pm

Num cátion, a saída de elétrons reduz as repulsões entre os queficam. Assim, o núcleo (positivo) consegue atrair efetivamente commaior intensidade esses elétrons remanescentes e, assim, a eletrosfera“encolhe”. Nos ânions, acontece o inverso; a entrada de elétrons au-menta a repulsão entre eles e a eletrosfera “incha”.

O raio iônico de um cátion é menor que o raio do respectivoátomo neutro. E o raio iônico de um ânion é maior que o raio dorespectivo átomo neutro.

Agora considere os elementos N, O, F, Ne, Na, Mg e Al. Entreeles, o neônio é o único em que os átomos podem existir estáveisnão-combinados. Apesar de esses elementos possuírem diferentes nú-meros de elétrons quando eletricamente neutros, ao se transforma-rem em íons estáveis, eles passarão a possuir o mesmo número deelétrons, sendo chamados de isoeletrônicos.

Na0 Na Cl0 Cl

1pm 1 picometro 1012 m

Então, apesar de as eletrosferas serem iguais (mesmo númerode elétrons), as cargas nucleares não são (diferentes números deprótons). Quanto maior for a carga positiva do núcleo, maior será aatração que ele exercerá sobre os elétrons, tornando a nuvem ele-trônica menor.

7N

8O

9F

10Ne

11Na

12Mg

13Al

Número de prótons 7 8 9 10 11 12 13

Número de elétrons 7 8 9 10 11 12 13

7N3

8O2

9F

10Ne0

11Na

12Mg2

13Al3

Número de prótons 7 8 9 10 11 12 13

Número de elétrons 10 10 10 10 10 10 10

Recebendo ou perdendo elétrons

para completar o octeto

O raio de íons isoeletrônicos diminui à medida que a carga nu-clear aumenta.

N3 O2 F Ne Na Mg2 Al3

171 140 136 112 95 65 50

(os números se referem aos raios, em pm)

Em seus últimos anos de vida, Pauling era admirado pelo povo;como viúvo, quando aparecia nos espetáculos nacionais de entrevis-tas, recebia muitas cartas femininas com intenções amorosas.

Em 1990, teve o diagnóstico de câncer de próstata, que maistarde se disseminou para os intestinos. Linus Pauling nunca disse queos 10 gramas diários de vitamina C lhe dariam a imortalidade. Mor-reu em 19 de agosto de 1994.

Fonte: SIMMONS, J. Os 100 maiores cientistas da história.Tradução de Antonio Canavarro Pereira.

2. ed. Rio de Janeiro: Difel, 2002. p.114-120.

Comentario 6/14/05, 16:4427

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

28

Ânions Átomosneutros

Cátions

RAIO COVALENTE E RAIO DE VAN DER WAALS

Quando a substância iodo, que é constituída por moléculas I2, se

encontra no estado sólido, as moléculas estão unidas por interaçõesintermoleculares do tipo dipolo instantâneo-dipolo induzido forman-do um retículo cristalino molecular.

A figura abaixo representa duas moléculas I2 vizinhas nesse cris-

tal de iodo sólido. Experimentalmente, verifica-se que a distânciaentre dois núcleos de iodo que pertençam à mesma molécula (isto é,que estejam unidos por ligação covalente) é de 266 pm.

Algumas séries de espécies químicas isoeletrônicas (os números se referem aos raios, em pm)

Metade dessa distância é denominada raio covalente do iodo.

Raio covalente do iodo 2662

133 pm

Ainda considerando a figura, a distância entre dois núcleos deátomos de iodo vizinhos, que não façam parte da mesma molécula, éde 430 pm. A metade de tal distância é chamada raio de van derWaals.

Raio de van der Waals do iodo 4302

215 pm

Os valores do raio covalente estão relacionados ao quanto os áto-mos se aproximam ao fazer uma ligação covalente. Já o raio de van derWaals tem a ver com a proximidade de moléculas (unidas por interaçõesintermoleculares), que formam um retículo cristalino molecular.

Acima temos valores de raios covalentes e de van der Waals (emnegrito) para alguns elementos químicos. Os valores estão em picometros.

H He Li Be2

154 93 60 31

N3 O2 F Ne Na Mg2 Al3

171 140 136 112 95 65 50

S2 Cl Ar K Ca2 Ga3

184 181 154 133 99 62

Se2 Br Kr Rb Sr2 In3

198 195 169 148 113 81

Te2 I Xe Cs Ba2 Tl3

221 216 190 169 135 95

Fonte: J. W. Moore et al. Chemistry. New York, McGraw-Hill, 1978. p. 194.

266 pm

430 pm

150

190

200

220

70

110

121

141

N

P

As

Sb

140

185

200

210

66

104

117

137

O

S

Se

Te

135

180

195

215

112

93

154

169

190

64

99

114

133

F

Cl

Br

I

Ne

He

Ar

Kr

Xe

Fonte: J. W. Moore et al. Chemistry. New York, McGraw-Hill, 1978. p. 193. O raiode van der Waals do telúrio é proveniente de J. E. Huheey et al. Inorganic Chemistry;principles of structure and reactivity. 4. ed. New York, Harper, 1993. p. 292.

Comentario 6/14/05, 16:4428

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

29


CELEGHINI, R. M. S.; FERREIRA, L. H. Preparação de uma co-luna cromatográfica com areia e mármore e seu usona separação de pigmentos. Química Nova na Escola,n. 7, 1998. p. 39-41.

FREITAS, L. C. G. Prêmio Nobel de Química 1998: Walter Kohn &John A. Pople. Química Nova na Escola, n. 8, 1998.p. 3-6.O artigo comenta as contribuições de Kohn e Poplepara os métodos computacionais de cálculo de estru-tura e de propriedades moleculares, que lhes valeramo Prêmio Nobel.

LISBÔA, J. C. F. Investigando tintas de canetas utilizandocromatografia em papel. Química Nova na Escola,n. 7, 1998. p. 38-39. (Veja também errata no n. 8, p. 41.)


OLIVEIRA, L. F. C. Espectroscopia molecular. Cadernos Temáticosde Química Nova na Escola, n. 4, 2001. p. 24-30. (Vejatambém errata no n. 14, p. 46.)Artigo que ilustra como a espectroscopia permite ob-ter informações sobre a estrutura molecular.

ROCHA, W. R. Interações intermoleculares. Cadernos Temáticosde Química Nova na Escola, n. 4, 2001. p. 31-36.Artigo que descreve os tipos e a origem das interaçõesintermoleculares que atuam nos sistemas químicos.Também mostra como a compreensão dessasinterações permite racionalizar algumas propriedadesmacroscópicas das substâncias químicas.

SANTOS, H. F. O conceito da modelagem molecular. CadernosTemáticos de Química Nova na Escola, n. 4, 2001.p. 4-5.

TOSTES, J. G. Estrutura molecular, o conceito fundamental daQuímica. Química Nova na Escola, n. 7, 1998. p. 17-20.O autor faz um apanhado dos métodos de modelagemda estrutura molecular desde 1880, passando pela me-cânica quântica e chegando ao panorama no final doséculo XX.

Capítulo 9 Condutividade elétricade soluções aquosas




• Valorização da observaçãocomo importante fonte paraobter informações.

• Preocupar-se com a corretahidratação do organismo,principalmente nas épocasmais quentes do ano.

• Generalizações empíricasprovenientes de testes decondutividade elétrica de so-luções aquosas de substân-cias iônicas e moleculares

• Dissociação iônica

• Ionização

• Solução eletrolítica

• Solução não-eletrolítica

• Solução iônica

• Solução molecular

• Eletrólito

• Utilizar bolinhas para construirmodelos que representem adissolução em água docloreto de sódio, da sacarosee do cloreto de hidrogênio.

Comentário geralNo capítulo 7, resultados de testes de condutividade elétrica foram

empregados como um dos quesitos para caracterizar as substâncias iônicas,as moleculares e as metálicas.

Neste capítulo 9, esses testes são estendidos para soluções aquosas.A idéia é mostrar que quando dissolvemos um soluto em água o comporta-mento esperado é muito previsível se o soluto for composto iônico, maspode variar quando se trata de uma substância molecular e, em princípio,esse comportamento oscila entre dois extremos: o da sacarose e o do cloretode hidrogênio. No capítulo 10, ao estudar a força dos eletrólitos ácidos,essa noção poderá ser completada, na medida em que se poderá discutirque os eletrólitos se ionizam em diferentes extensões.

Neste capítulo 9, não se espera que o estudante aprenda a prever seuma substância molecular sofrerá ou não ionização em água, mas sim queele seja capaz de, fundamentado no resultado experimental de a soluçãoaquosa conduzir ou não, visualizar um modelo em nível microscópico queseja coerente com esse resultado.

Em suma, este capítulo pretende ajudar o aluno a compreendermodelos químicos para a formação de soluções aquosas. Tais modelossão úteis não apenas para o estudo de ácidos, bases e sais (capítulo 10),mas também para todos os aspectos da Química que envolvam soluções.

Um comentário ao professor sobre a condutividade elétrica da águapura. Esse líquido contém pequenas concentrações de íons H

3O e OH,

provenientes da auto-ionização da água, responsáveis por umacondutividade elétrica muito reduzida, mas de mensuração possível des-de que se disponha de equipamento adequado. Tal condutividade elétri-

Comentario 6/14/05, 16:4429

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

30ca é, inclusive, empregada na determinação do produto iônico da água(K

w). E em uma solução aquosa de sacarose também existem os íons H

3O

e OH provenientes da auto-ionização da água; portanto ela também teráuma condutividade elétrica muito reduzida, mas mensurável.

A condutividade elétrica da água pura ou de uma solução aquosade um não-eletrólito é muitíssimo baixa se comparada à de uma soluçãoiônica. Apenas para efeito de comparação, considere os seguintes dados: acondutividade elétrica da água pura (a 25°C) é 5,50 108 Ω1 cm1 ea condutividade elétrica de solução aquosa 0,1 mol/L de NaCl (a 25°C) é10,67 Ω1 cm1 [LIDE, D. R. (Ed.). Handbook of Chemistry and Physics.82. ed. Boca Raton: CRC Press, 2001. p. 2-4, 5-90 e 5-94]. Nesse exem-plo, a solução do eletrólito salino tem condutividade elétrica 194 milhõesde vezes maior que a da água destilada!

Mas se a água pura conduz corrente elétrica, então por que a lâm-pada não se acende ao realizarmos com ela o teste usando a aparelhagemque aparece na página 158 do livro?

O filamento de uma lâmpada incandescente emite luz quando a dis-sipação de energia, na forma de calor, provocada pela passagem de correnteelétrica (Efeito Joule) faz com que ele atinja temperaturas suficientementealtas para ficar incandescente. Se a corrente elétrica que passa pelo filamentofor muito baixa, a energia dissipada por Efeito Joule é muito pequena, insu-ficiente para aquecer o filamento a ponto de torná-lo incandescente.

• “Que eletrólitos principais fazem parte do plasma sangüíneo? Qual aimportância da presença desses eletrólitos, em concentração adequada?

Origem dos termos científicos• A palavra “solução”, usada em Química, vem do latim solutione, de onde

também deriva a palavra “solução” usada no linguajar não-científico.Quando alguém encontra a solução de um problema, por exemplo, issosignifica que o problema se “dissipou”, “desapareceu”, de modo análo-go a um soluto que se dissolve num solvente.

Tema para pesquisa

Utilizar bolinhas para construir modelos que representem a dis-solução em água do cloreto de sódio, da sacarose e do cloreto de hi-drogênio.

Devem-se representar o antes e o depois, ou seja, a estrutura mi-croscópica dessas substâncias antes de serem dissolvidas em água e tam-bém a solução aquosa resultante de sua dissolução em água. Esses mode-los são muito úteis para ajudar os alunos a passar do concreto (bolinhas)para o abstrato (átomos, moléculas, íons) e serão de grande valia durante oestudo do capítulo 10.

Atividade

Experimento

CONDUTIVIDADE ELÉTRICA DE SOLUÇÕES

Esse experimento emprega o aparelho cuja construção foisugerida no capítulo anterior, neste manual. Cuidado com choqueelétrico. UMA VEZ LIGADO À TOMADA, NÃO TOQUE NASPARTES DESENCAPADAS DO CIRCUITO. Por segurança, su-gere-se que esta seja uma EXPERIÊNCIA DEMONSTRATIVA.

Para discutir a condutividade elétrica de soluções, sugerimos trêsexemplos: sal de cozinha (NaCl), açúcar (C

12H

22O

11) e ácido muriático

(HCl aquoso).

Quando dissolvidos em água, esses compostos permitem ilustrartrês situações diferentes:

• NaCl produz solução iônica, graças à dissociação dos seus íons;

• C12

H22

O11

produz solução molecular;

• HCl produz solução iônica, graças à ionização sofrida por suasmoléculas.

Quais desses eletrólitos são excretados na urina? Qual a relação desseseletrólitos com o quadro clínico denominado desidratação?”





• Perceber que muito do con-forto da vida moderna se deveà utilização de progressos daQuímica.


• Definição operacional de áci-do e de base

• Indicador ácido-base

• Conceituação de Arrheniuspara ácido e para base

• Fórmula, nomenclatura epropriedades principais dosácidos, das bases e dos sais

• Força de eletrólitos

• Obter um indicador ácido-base e utilizá-lo para testaralgumas soluções visandoclassificá-las como ácidas oubásicas.

• Formular corretamente osprincipais ácidos, bases e sais.

• Equacionar reações de neutra-lização entre ácidos e bases.

Capítulo 10 Princípios de QuímicaInorgânica (I)

Comentario 6/14/05, 16:4430

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

31

O experimento do início do capítulo envolve o uso da fenolftaleínae do extrato de repolho roxo como indicadores ácido-base.

A primeira parte do experimento consiste na extração de um con-junto de substâncias presente no repolho roxo, que atua como indicadorácido-base. Considerando-se os riscos envolvidos no aquecimento emchama, sugere-se que essa parte seja realizada pelo professor, de mododemonstrativo.

A segunda parte consiste em usar os indicadores para o teste devários materiais. Também por questão de segurança alguns dos materiaisempregados nessa etapa devem ser manuseados pelo professor, confor-me explicitado no livro. As soluções aquosas de ácidos e de bases que oprofessor irá manipular não precisam e não devem ser concentradas. Con-centrações da ordem de 0,1 mol/L são suficientes para que o experimentoatinja seu objetivo. Mesmo nessa concentração, essas soluções podemoferecer risco em contato com a pele ou com os olhos, por exemplo. Oprofessor deve enfatizar atitudes de segurança com respeito a elas e àsatividades de laboratório de modo geral.

Em contato com materiais ácidos, a fenolftaleína permanece inco-lor e o extrato de repolho roxo adquire coloração vermelha/rósea. Já emcontato com materiais básicos (alcalinos), a fenolftaleína torna-se rósea eo extrato de repolho roxo pode adquirir coloração que varia entre o verde eo amarelo.

Este é um capítulo longo e que, por conveniência didática, deve sertrabalhado em partes. Sugerimos trabalhá-lo de acordo com os seguintesblocos:

• Primeiramente o experimento da abertura, comentado acima, seguido dadiscussão dos resultados e da tentativa de racionalizá-los. A seguir, oitem 1, sobre as definições operacionais de ácidos e bases, a importânciados indicadores ácido-base e a definição de Arrhenius de ácidos e debases.

• Item 2, que versa sobre ácidos. Ao trabalhar as fórmulas estruturais deácidos oxigenados como H

2SO

4, H

2SO

3, H

3PO

4, H

3PO

3, H

3PO

2, o pro-

fessor deve ter em mente o que está exposto no capítulo 7 deste manualsobre ligação “dativa” e por que optou-se por não utilizar esse modelonesta obra. Ao aluno, na página 173 do livro, é exposto que são conside-radas possíveis nesse nível de escolaridade as fórmulas estruturais comou sem dupla ligação S l O e P l O.

• Item 3, que trata dos hidróxidos metálicos e também da amônia.

• Item 4, em que são discutidos os sais. Dependendo da realidade local eda carga horária, talvez seja mais conveniente não apresentar os sais pro-venientes da neutralização parcial. Ou, optando por apresentá-los, podeser conveniente limitar-se a exemplos envolvendo bicarbonato e bissulfato.

• Item 5, que apresenta a força de ácidos como eletrólitos e também no-ções sobre a solubilidade de hidróxidos e de sais.

Comentário geral

Origem dos termos científicos• A palavra “ácido” vem do prefixo ac-, presente no grego e no latim, que

indica ser picante, agudo, pontudo. É uma clara alusão ao efeito picantedos ácidos sobre a língua.

• A palavra “álcali” vem do árabe al-qali, pelo latim medieval alkali, cin-za de plantas. Nas cinzas vegetais são encontrados sódio e potássio naforma de óxidos e carbonatos. Graças à presença desses óxidos básicos(que reagem com água formando hidróxidos) e carbonatos (que em águasofrem hidrólise do ânion), a adição de cinzas à água deixa o meio bási-co. Daí usar “álcali” como sinônimo de base, e “alcalino” como sinôni-mo de básico.

Tema para pesquisaAlém do tema proposto na página 184, sugerimos:

• “Por que as populações litorâneas não precisam necessariamente consu-mir sal iodado?”

Experimentos

INDICADORES ÁCIDO-BASE NATURAIS

O suco de uva contém substâncias provenientes da casca da uva(antocianinas) que atuam como indicadores ácido-base. Em meioácido, elas adquirem coloração avermelhada e, em meio básico,azulada.

Embeba pequenas tiras de pano branco em suco de uva e testecada uma com gotas de materiais ácidos ou básicos.

O SANGUE-DO-DIABO

Trata-se de um líquido avermelhado que perde a cor após ser bor-rifado em uma roupa ou tecido. Para prepará-lo, o procedimento é:

1. Em um copo com 200 mL de água, adicione uma ou duas gotasde solução de amoníaco (pode ser adquirida em farmácias). Porser tóxica, irritante e alcalina, a amônia não deve ser inaladanem tomar contato com a pele, os olhos e as mucosas.

2. Adicione algumas gotas de solução alcoólica de fenolftaleína àsolução alcalina de amônia (item 1). Uma coloração vermelhadeve ser obtida. Não conseguindo essa coloração, coloque maisbase e/ou mais indicador.

3. Borrife a solução avermelhada (sangue-do-diabo) num pano bran-co. Após algum tempo, a cor desaparece.

A explicação está no fato de a saída da amônia gasosa deixar nopano apenas a água e a fenolftaleína. Como o meio deixa de ser bási-co, a fenolftaleína passa a ficar incolor.

Alguns comentários oportunos sobre essa experiência:

a) Quanto mais gotas da solução de amônia forem usadas, mais tempoleva para a cor desaparecer. Por isso a recomendação é usarpouquíssimas gotas.

b) Saliente aos alunos que o álcool serve apenas como solvente paraa fenolftaleína. Ele não tem nenhum outro papel relevante nessaexperiência.

c) O professor pode jogar vinagre ou suco de limão no restante dosangue-do-diabo, a fim de já dar uma idéia de neutralização áci-do-base.

d) Quando o pano for lavado, ele ficará vermelho em contato com osabão. Lembre-se de que a fenolftaleína ainda estará lá. É neces-sária uma boa lavagem para eliminá-la.

CARBONATOS E BICARBONATOSREAGEM COM ÁCIDO

Havendo tempo, é interessante mostrar que carbonatos e bicar-bonatos reagem com ácidos liberando CO

2.

Isso pode ser feito jogando uma colherada de Na2CO

3 sólido em

água pura, água acidulada com vinagre e água alcalinizada com NaOH.Só no caso da água acidulada, será observada a efervescência. O

Comentario 6/14/05, 16:4431

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

32

mesmo procedimento pode ser adotado com NaHCO3, que conduzirá

aos mesmos resultados.

O experimento pode ser ampliado para a reação de ácido clorí-drico com casca de ovo ou com mármore, materiais que contêm car-bonato de cálcio. Deve-se, contudo, atentar para medidas e atitudesde segurança referentes à utilização de ácido clorídrico e de sodacáustica.

O fato de que carbonatos e bicarbonatos reagem com ácidos li-berando CO

2 é uma importante informação relacionada aos sais e

que será trabalhada no capítulo 12.




GOUVEIA-MATOS, J. A. M. Mudança nas cores dos extratos deflores e do repolho roxo. Química Nova na Escola,n. 10, 1999. p. 6-10.O autor fornece subsídios para a compreensão dasmudanças de cor de indicadores ácido-base, que en-globam aspectos de deslocamento de equilíbrio e dainteração das ondas eletromagnéticas com a matéria.

TERCI, D. B. L.; ROSSI, A. V. Indicadores naturais de pH: usarpapel ou solução? Química Nova, v. 25, n. 4, 2002.p. 684-688.As autoras sugerem o uso de extratos de amora, jabu-ticaba, jambolão e uva como indicadores de pH, tantona forma líquida como em papel. Além de apresentarinteressantes fotos da cor dos extratos em diferentespHs, o artigo compara o desempenho desses indica-dores, na forma de papel, com o de alguns papéis indi-cadores universais comercialmente disponíveis. O ar-tigo também inclui fórmulas estruturais de antocianinase apresenta os equilíbrios químicos envolvidos.

Capítulo 11 Princípios de QuímicaInorgânica (II)

O capítulo consiste essencialmente de duas partes:

• Item 1, sobre óxidos. Cabe aqui ressaltar que os itens 1.1 e 1.2 formamum bloco referente a nomenclatura. Os itens 1.3 (óxidos ácidos) e 1.4





• Perceber que muito do con-forto da vida moderna sedeve à utilização de progres-sos da Química.

• Valorizar as medidas de pro-teção ambiental como promo-toras da qualidade de vida.


• Ser consciente da importân-cia das pesquisas geológicaspara desvendar a estruturado planeta.

• Fórmula e nomenclatura dosóxidos

• Reações dos óxidos ácidoscom água e com bases

• Reações dos óxidos básicoscom água e com ácidos

• Fórmula do peróxido de hidro-gênio e dos peróxidos demetais alcalinos e de metaisalcalino-terrosos

• Noções sobre poluição at-mosférica

• Noções sobre a atmosfera, ahidrosfera, a litosfera e o apro-veitamento pelo sistema pro-dutivo de substâncias nelasexistentes em quantidadeapreciável

• Formular corretamente osprincipais óxidos.

• Equacionar as reações maisrelevantes relacionadas aosóxidos ácidos e aos óxidosbásicos.

• Buscar informações sobre aprodução de substâncias quí-micas inorgânicas.

• Levantar informações sobre asriquezas minerais brasileiras.

Comentário geral(óxidos básicos) formam um outro bloco, em que reações relevantes sãoapresentadas. Quanto ao conteúdo do item 1.6 (peróxidos), há professo-res que preferem deixá-lo para tratar ao discutir o conceito de número deoxidação, pois naquele momento será relevante que o aluno conheça osperóxidos e sua estrutura, a fim de compreender que neles o oxigênioapresenta número de oxidação 1.

Comentario 6/14/05, 16:4432

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

33

• Item 2, apresenta noções sobre os constituintes inorgânicos do planeta esobre a importância de alguns deles para o sistema produtivo. Trata-sede um conjunto de informações que propicia que as noções adquiridaspelo estudante estabeleçam conexões com aquilo que existe ao nossoredor. É aqui que cabem alguns dos temas sugeridos mais adiante parapesquisa.

Ao trabalhar este capítulo, sugere-se especial cuidado para não re-forçar um conceito incorreto que a mídia vem divulgando. Dá a impressãoque as emissões de CO

2 pelo ser humano deram início à ocorrência do

efeito estufa e que esse efeito é, em sua essência, prejudicial ao planeta.Na verdade, o efeito estufa existiria mesmo sem a presença humana naTerra, já que vapor d’água, metano e dióxido de carbono não estão presen-tes na atmosfera exclusivamente por conta da atividade humana. O proble-ma que deve ser destacado é que a atividade humana de derrubar florestase empregar grandes quantidades de combustível, sobretudo de origem fós-sil (carvão mineral e derivados de petróleo), vem aumentando a intensida-de do efeito estufa. Não há dúvida quanto a essa intensificação, a quepodemos nos referir como aquecimento global. As freqüentes polêmicasna mídia dizem respeito às previsões do que irá acontecer e com que rapi-dez irá acontecer.

Esse tema, de certa forma, está englobado pelo anterior, mas oexplicitamos para salientar a importância da produção de metais pelo sis-tema produtivo.

• “O que é Geologia e qual sua importância?”

• “As rochas, sob um enfoque químico; magmáticas intrusivas, magmáticasextrusivas, sedimentares e metamórficas.”

• “Por que certos solos ficam lisos e pegajosos após a chuva e outros não?”

• “De que é feita a porcelana?”

• “Quais as formas mais comuns de poluição da atmosfera? E da hidrosfera?E do solo?” No próximo capítulo, neste manual, será sugerido um temapara pesquisa referente ao tratamento da água, que complementará esteno que diz respeito à importância dos mananciais de água.

CO2

CrO3

Mn2O7

MnO3

SiO2

Os principais óxidos ácidos e a tabela periódica

Cr Mn

Si

C

P

N

S

Br

Cl

P2O3P2O4P2O5

I

I2O4I2O5

Br2OBrO2

Cl2O7Cl2O6ClO2Cl2O

NO2N2O3N2O4N2O5

SO2SO3

Li2O

Li

Na

K

Mg

Ca

Rb Sr

Cs Ba

Fr Ra

Na2O

K2O

Rb2O

Cs2O

Fr2O

MgO

CaO

SrO

BaO

RaO

Os principais óxidos básicos e a tabela periódica

• A critério do professor, cada aluno ou equipe deve pesquisar sobre umasubstância inorgânica de importância, sua ocorrência natural, métodosde produção, matérias-primas, relevância para a sociedade e situação doBrasil no cenário mundial da produção e da utilização.

Esse tema é de valia para a formação de qualidades desejáveis aqualquer cidadão. Entender a relevância da Química no sistema produtivopermite compreender melhor aspectos que têm interferência direta na qua-lidade de vida da população. Se o professor dispuser de tempo, e acharconveniente, poderá sugerir os seguintes temas para pesquisa:

• “Que riquezas minerais tornam o Brasil um país de destaque?”

Origem dos termos científicos• Os termos “mineral” e “minério” vêm do latim medieval mineralis, rela-

tivo a mina.

Temas para pesquisa

Temas para discussão em grupo• “Que atitudes nossas (compras, hábitos etc.) podem estar incentivando

indiretamente agentes causadores de poluição?”

• “Nossa qualidade de vida depende dos minerais?”

Suponhamos que perto de nossa residência haja uma indústria cujaatividade seja suspeita de causar poluição do ar, da água e/ou do solo. Aatividade é redigir uma simulação de carta à autoridade competente(pesquisar qual é, no caso específico da comunidade), alegando os moti-vos que provocaram a redação da carta e pedindo, em linguagem clara eadequada, os esclarecimentos necessários.

Trata-se de uma atividade que exercita o uso correto de termoscientíficos, a adequação do vocabulário a quem nos dirigimos e as impli-cações sociais do conhecimento em favor do exercício da cidadania.

Outra atividade é reunir notícias sobre o aquecimento global, lê-lase debater: qual é a principal polêmica sobre o aquecimento global? Essedebate permite perceber que as polêmicas giram em torno das previsõessobre o aquecimento futuro, sobre o impacto ambiental e sobre questõeseconômicas (por exemplo, há países que não querem produzir menos eperder dinheiro ao proteger o planeta). Assim, pode-se estabelecer umaseparação entre a existência do fenômeno de retenção de energia térmicapor alguns gases presentes na atmosfera (sendo o CO

2 o mais conhecido)

e a polêmica referente às previsões dos efeitos e das implicações sociais eeconômicas.

Atividades

O TESTE DA ÁGUA DE CAL PARA CO2

O ar que expiramos (soltamos após a respiração) contém um pou-co de gás carbônico. Se assoprarmos, com auxílio de um canudinho,dentro de uma solução aquosa de Ca(OH)

2, chamada de “água de cal”,

ocorrerá uma reação entre essa base e o óxido ácido CO2, produzindo

um sólido branco insolúvel, o carbonato de cálcio, CaCO3. O efeito

visual será o aparecimento de uma turvação branca dentro da solução.

CO2 (g)

Ca(OH)2 (aq)

→ CaCO3 (s)

H2O

(l)

A solução de hidróxido de cálcio pode ser preparada dissolvendo-se cal viva ou cal hidratada em água e filtrando com filtro de papelcomum, a fim de eliminar o material sólido não dissolvido. Sendo aágua de cal um reagente cáustico e muito corrosivo, o experimentodeve ser realizado de modo demonstrativo pelo professor.

Durante a execução, evite assoprar por muito tempo, pois issoconduz ao desaparecimento do precipitado, graças à sua conversãoem bicarbonato de cálcio solúvel:

CaCO3 (s)

H2O

(l) CO

2 (g)→ Ca(HCO

3)

2 (aq)

Experimento

Comentario 6/14/05, 16:4533

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

34

EFEITO ESTUFA

Como funciona a estufa para cultivo de vegetais?

Considere a seguinte situação familiar: um automóvel estaciona-do, com os vidros fechados, sob o calor do meio-dia no verão. Depoisde algum tempo, a temperatura interna fica bem maior que a externa.

A energia proveniente do Sol, na forma de luz visível e radiaçãoultravioleta, atravessa os vidros, aquecendo o interior. Dizemos queo vidro é transparente à luz visível e à radiação ultravioleta. O inte-rior aquecido também começa a emitir calor, que é irradiado princi-palmente na forma de radiação infravermelha, à qual o vidro é poucotransparente. Dessa forma, entra no automóvel maior quantidade deenergia do que sai e, em conseqüência, seu interior fica aquecido.

As estufas para o cultivo de vegetais se baseiam no mesmo pro-cesso. O telhado — feito de vidro ou plástico transparente — deixaentrar mais energia do que sai e, conseqüentemente, a temperaturainterna fica maior que a externa.

O que é efeito estufa

A presença de alguns gases na atmosfera terrestre — dióxido decarbono (CO

2), vapor de água (H

2O), metano (CH

4), monóxido de

dinitrogênio (N2O) e clorofluorocarbonos — faz com que ela atue,

em escala global, como se fosse o telhado de uma estufa. Parte daenergia proveniente do Sol fica “aprisionada” na Terra, fazendo comque a temperatura do planeta seja superior àquela esperada se taisgases não estivessem presentes na atmosfera.

Esse processo, que contribui para o aquecimento da Terra, é de-nominado efeito estufa.

Se não fosse pelo efeito estufa, na escala em que atualmente ocor-re, não haveria vida na Terra. Sem ele, as temperaturas médias nosdiversos locais do nosso planeta seriam significativamente mais bai-xas. Praticamente toda a água estaria congelada e não haveria possi-bilidade de existir vida, tal como a conhecemos.

O clima nas diversas regiões da Terra é diretamente influencia-do, portanto, pelo efeito estufa. Um aumento na concentração dosgases relacionados a ele, notadamente o CO

2, implicaria elevação da

temperatura média do planeta e mudanças climáticas mundiais.

Atividade humana e efeito estufa

Em 1896, o químico sueco Svante August Arrhenius percebeuque a temperatura atmosférica da Terra está relacionada com seu con-teúdo de CO

2 e previu que um aumento na concentração desse gás

provocaria aumento da temperatura atmosférica.

Em 1958, a equipe do laboratório de Mauna Loa, no Havaí, pas-sou a realizar uma série de medições periódicas dos níveis atmosféri-cos de CO

2. Tais medições, obtidas desde então, revelam que a concen-

tração de CO2 na atmosfera aumentou de 315 ppm (partes por milhão)

em volume, no ano de 1958, para cerca de 370 ppm, em 1999.

Esse aumento é atribuído fundamentalmente a dois fatores:

• à queima de seis bilhões de toneladas anuais de combustíveis fós-seis, lançando na atmosfera dezoito bilhões de toneladas de CO

2

anualmente.

• às queimadas em florestas, à taxa de 2% ao ano, para dar lugar àagricultura, contribuindo, de acordo com estimativas, com algo emtorno de três a seis bilhões de toneladas anuais de CO

2.

Embora os oceanos desempenhem um importante papel ambientalao absorver parte desse CO

2, mantendo-o dissolvido na forma de car-

bonato (CO32) e bicarbonato (HCO

3), a maior parte do CO

2 se acu-

mula na atmosfera.

Nos últimos cem anos, a temperatura média do planeta sofreuum incremento de 0,5°C ou 0,7°C (há controvérsias sobre o valorexato, mas o que importa saber é que houve um aumento). Muitoscientistas atribuem esse aumento à elevação dos níveis atmosféricosde CO

2. Em outras palavras, a atividade humana estaria provocando

um aquecimento global do planeta.

Previsões e controvérsiasCertamente você já percebeu, por meio da leitura de jornais ou

assistindo a noticiários na tevê, que o tema efeito estufa é bastantepolêmico. As controvérsias não se relacionam, contudo, com a exis-tência do efeito em si, que está muito bem comprovada, mas sim àsprevisões sobre o que poderá acontecer nas próximas décadas.

Entre os prováveis efeitos de um aquecimento do nosso planeta,dois merecem destaque: as mudanças climáticas regionais e o au-mento do nível dos oceanos.

Os padrões climáticos atuais das várias regiões da Terra depen-dem da circulação das massas de ar — quentes ou frias, secas ouúmidas —, que, por sua vez, depende das diferenças de temperaturaentre as diversas regiões. Mudanças de temperatura provocadas pelaintensificação do efeito estufa alterariam os padrões atuais de circu-lação das massas de ar e, como conseqüência, mudariam o clima demuitas regiões. A redução das chuvas ou seu excesso colocaria emrisco a agricultura. Tempestades e furacões se tornariam mais fre-qüentes, principalmente nas regiões costeiras.

Parece haver consenso em que, se a concentração atmosférica deCO

2 duplicar, a temperatura média do planeta poderá aumentar entre

1,5°C e 4,5°C, com boa parte das estimativas girando em torno de 2,5°C.Pode parecer pouco; porém, na última era glacial, há 18 mil anos, atemperatura média era apenas 5°C menor que a atual. Um aumentopequeno como 1,5°C poderia produzir as temperaturas mais altas dosúltimos 6.000 anos. E um aumento de 4,5°C produziria as maiorestemperaturas desde a Era Mesozóica (na qual viveram os dinossauros),que remonta há 200 milhões de anos, aproximadamente.

O aquecimento provocaria o derretimento de uma parte (por pe-quena que seja) do gelo que está sobre o continente, nas regiões maisfrias da Terra. As águas provenientes desse degelo terminariam nosoceanos, aumentando seu nível. Além disso, o aumento da temperatu-ra provoca a dilatação da água, outro fator que contribuiria para a ele-vação dos oceanos. Atualmente essa elevação é da ordem de 1 a 1,5milímetro anual. Há inúmeras controvérsias sobre qual poderá ser esseaumento ao longo do século. Algumas projeções indicam algo entre 15e 95 centímetros. Pode parecer pouco, mas isso provocaria inundaçãode grandes áreas à beira-mar. Levando-se em conta que cerca de meta-de da população do planeta habita regiões costeiras, isso determinariao deslocamento de grande parte da população mundial.

Há, por outro lado, fatores que contribuem em sentido oposto aodo efeito estufa. Um deles é o das cinzas lançadas pelos vulcões emerupção. Elas permanecem muito tempo na atmosfera, até que trans-formações químicas as eliminem ou que o peso as traga, muito lenta-mente, para o solo. Durante sua permanência na atmosfera, essas cin-zas reduzem a passagem dos raios solares, diminuindo o aquecimen-to da superfície. Outro fator é o de que os gases de enxofre, poluentesdas regiões metropolitanas, atuariam como as cinzas vulcânicas, ate-nuando a passagem da energia solar.

Os cientistas têm feito várias previsões e, freqüentemente, elesdiscordam entre si. Não se sabe ao certo como os vários fatores en-volvidos irão comportar-se com o passar do tempo. Todos os fatosaqui expostos (de maneira relativamente sucinta) têm merecido cadavez mais a atenção dos cientistas e ainda são uma questão em aberto.Existem estimativas, não certezas.

Texto ao professor


BRANCO, S. M. O meio ambiente em debate. 3. ed. São Paulo:Moderna, 2004. (Coleção Polêmica)Esse paradidático pode ser usado para acompanharde perto quase todo o curso de Química do ensinomédio. Ele contém inúmeros pontos referentes à inter-venção humana no meio ambiente e seus reflexos paraos ecossistemas e para o próprio ser humano. No to-cante a este capítulo 11, há informações sobre polui-ção e chuva ácida.

Comentario 6/14/05, 16:4534

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

35JARDIM, W. F. A evolução da atmosfera terrestre. Cadernos

Temáticos de Química Nova na Escola, n. 1, 2001.p. 5-8.Artigo que discute a variação da composição da at-mosfera terrestre ao longo do tempo e a relação dissocom o aparecimento e o desenvolvimento da vida. Oautor comenta o fato de o efeito estufa, bem dosado,ser fundamental para a vida na Terra, pois, sem ele, atemperatura média do planeta seria inferior a 15°C.O problema ambiental do efeito estufa está na sua in-tensificação causada pelas emissões de gás carbônicoresultantes de atividades humanas.



ALVES, O. L.; GIMENEZ, I. F.; MAZALI, I. O. Vidros. CadernosTemáticos de Química Nova na Escola, n. 2, 2001.p. 13-24.Artigo que apresenta aspectos da história da fabrica-ção e da utilização dos vidros, bem como de suas pro-priedades.

Capítulo 12 Algumas reaçõesinorgânicas deimportância




• Valorizar a observação comoimportante meio para obterinformações.

• Apreciar o entendimento dasregularidades da natureza.

• Perceber que princípios cien-tíficos estão presentes navida cotidiana.

• Perceber a importância dapreservação dos mananciaise do respeito a eles.

• Equacionar corretamente, in-clusive na forma iônica, exem-plos simples de reações demetais com soluções aquosasde ácidos,* de metais com so-luções salinas e de halogê-nios com soluções salinas emque o ânion é de halogênio.

• Equacionar corretamente, in-clusive na forma iônica, exem-plos simples de reações dedupla troca em que se formaprecipitado ou em que há li-beração de gás.

• Obter informações sobre o tra-tamento da água consumidana localidade em que se vive.

• Elaborar um slogan que trans-mita a importância da conser-vação dos mananciais deágua.

• Reconhecimento de reaçãode adição, de decomposição,de deslocamento e de duplatroca por meio da análise desua equação química

• Equacionamento de reaçõesquímicas a partir de informaçõessobre reagentes e produtos

• Conceito de reatividade e suautilidade em previsões sobre aocorrência de reações de des-locamento

• Conceito de nobreza e sua re-lação com o conceito de reati-vidade

• Reação de dupla troca comprecipitação

• Reação de dupla troca comprodução de gás

• Equação química na formaiônica

• Reação de metais dos grupos1 e 2 com a água

* Neste capítulo espera-se que o estudante aprenda a equacionar esse tipo de reação para ácidos, que, ao reagirem com metal, o façam graças à redução dos íonsH (e não do ânion do ácido). Para esse tipo de processo, a semi-reação de redução (que não envolve o ânion do ácido) é:

2 H 2 e # H2

Há, por outro lado, casos como o do ácido nítrico, em que é o ânion do ácido que figura na semi-reação de redução. Em conseqüência, não há liberação dehidrogênio molecular. Um exemplo desse tipo de processo é o ataque do ácido nítrico concentrado à prata metálica:

3 Ag 4 HNO3 # 3 AgNO3 NO 2 H2Ono qual a semi-reação de redução é:

NO3 4 H 3 e # NO 2 H2O

Esse tipo de processo é mais bem compreendido à luz do conceito de potencial-padrão de semicela.

Comentario 6/14/05, 16:4535

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

36

No item 1 são apresentados os principais tipos de reações da Quí-mica Inorgânica. A ênfase dos exercícios está no equacionamento de umprocesso, sendo dados os seus reagentes e produtos.

No item 2 são trabalhadas as reações de deslocamento, que se-guem a fila de reatividade dos metais ou a fila dos não-metais. Trata-se deuma abordagem introdutória, visto que, na eletroquímica, são enfocadasnovamente, do ponto de vista da óxido-redução e dos potenciais-padrão desemicela.

No item 3 são tratadas as reações tradicionalmente denominadasde dupla troca. Nessa parte a sugestão é enfatizar aspectos macros-copicamente observáveis, tais como precipitação e liberação de gás. Quantoà precipitação, sugere-se que a tabela de solubilidade (tabela 4, página187, capítulo 10) deve ser instrumento de consulta, inclusive nasavaliações.

Para que as reações de deslocamento e de dupla troca possam sercompreendidas na sua essência, o que ocorrerá na eletroquímica e no equi-líbrio químico, respectivamente, é importante que o estudante seja capazde trabalhar com as equações desses processos na forma iônica, quer in-terpretando-as, quer elaborando-as. Aí entra em cena o item 4 deste capí-tulo, que é a representação de reações na forma iônica.

No item 5 aparecem alguns temas correlatos, em que merecemdestaque a reação de metais alcalinos com a água e a escolha de mate-riais adequados para as embalagens de soluções ácidas e de soluçõesbásicas.

Comentário geral

• “Síntese” vem do grego sún, que significa juntamente, com, ao mesmotempo, por meio de, e thésis, ação de colocar, de arranjar, de pôr emalgum lugar. Assim, a palavra “síntese”, em sua origem, significa cole-ção, reunião, justaposição, composição.

• “Análise” vem do grego aná, que significa no alto, de baixo para cima,para fora, e lúsis, ação de separar, de resolver, de quebrar. Assim, a pala-vra “análise”, em sua origem, significa resolução, separação com intuitode compreender. É, portanto, o oposto de “síntese”.


• “Qual a importância da etapa de floculação nas estações de tratamentode água?”

• “Como é realizado o tratamento da água que chega às torneiras na nossalocalidade? Qual o órgão responsável por esse tratamento? Com que re-cursos materiais e financeiros esse tratamento é realizado? De que ma-nanciais provém essa água?”

Temas para pesquisa

Um slogan é uma frase criativa e de impacto que tem por objetivotransmitir uma idéia.

Com a turma dividida em grupos, cada grupo deve elaborar umslogan que transmita a idéia da importância da preservação da água.

Por que um slogan? Porque é uma maneira de desenvolver acriatividade e, simultaneamente, empregar o que se aprendeu no tema parapesquisa sugerido anteriormente, dando ênfase ao essencial. Um slogandeve ser breve, objetivo e causar impacto. Nesse tipo de atividade costu-mam surgir idéias muito interessantes e que podem ser elaboradasinterdisciplinarmente com o professor de Língua Portuguesa.

Atividade

EXTINÇÃO DE CHAMA COM GÁS CARBÔNICO

(SIMULAÇÃO DO EXTINTOR DE INCÊNDIO À BASE DE BICARBONATO)

O desenho a seguir mostra uma experiência demonstrativa: o apa-gamento de uma vela devido ao CO

2, produzido na reação entre o

bicarbonato de sódio e um ácido, ocupar o lugar do oxigênio ao redorda chama.

Despeje vinagre pela lateral do copo. As quantidades de reagentesdevem ser tais que o nível do líquido durante a efervescência nãochegue à chama da vela. A idéia é que o CO

2 produzido ocupe o lugar

do O2 nas imediações da chama, extinguindo-a.

REAÇÕES DE PRECIPITAÇÃO

É muito importante que os alunos presenciem reações de preci-pitação. Algumas sugestões que podem ser realizadas misturandosoluções de concentração da ordem de 0,1 mol/L são:

AgNO3 (aq)

NaCl(aq)

→ NaNO3 (aq)

AgCl(s)

Pb(NO3)

2 (aq) 2 NaCl

(aq)→ 2 NaNO

3 (aq) PbCl

2 (s)

CaCl2 (aq)

Na2SO

4 (aq)→ 2 NaCl

(aq) CaSO

4 (s)

BaCl2 (aq)

Na2SO

4 (aq)→ 2 NaCl

(aq) BaSO

4 (s)

CaCl2 (aq)

Na2CO

3 (aq)→ 2 NaCl

(aq) CaCO

3 (s)

BaCl2 (aq)

Na2CO

3 (aq)→ 2 NaCl

(aq) BaCO

3 (s)

É necessário insistir em atitudes de segurança, sobretudo se osalunos forem manusear os reagentes (óculos de segurança, luvas eavental), destacando o efeito nocivo dos metais pesados quando ab-sorvidos pelo corpo (o que é mais fácil quando estão na forma deíons em solução) e enfatizando a necessidade do correto descartedas soluções e dos precipitados, a fim de não contaminar as águas.Sugerimos que o professor entre em contato com universidades, co-légios técnicos ou indústrias da localidade, a fim de verificar comopode proceder para enviar os precipitados de metais pesados paradescarte adequado.

Experimentos

A chama se apaga comodecorrência da faltade O2. A atmosferaao redor da chama

passa a conterpraticamente só CO2.

Copode vidro

NaHCO3 sólido

Despejarvinagre

REAÇÃO DE ZINCO COM ÁCIDO CLORÍDRICO

É essencial que medidas e atitudes de segurança sejam toma-das a fim de evitar acidentes. Considere a possibilidade de a práticaser realizada pelo professor, de modo demonstrativo. Essa práticaenvolve ácido clorídrico (efeito corrosivo, do líquido e dos vapores,sobre a pele e as mucosas) e a produção de gás hidrogênio (inflamá-vel; certifique-se da ausência de chamas e faíscas de qualquer espé-cie antes de iniciar o procedimento). Óculos de segurança, luvas eavental protetor são recomendados.

O deslocamento do hidrogênio de uma solução aquosa de HClpelo zinco é uma reação bastante tradicional e ilustrativa. Utilize zin-co em pedaços e HCl

(aq) 0,1 mol/L colocados em um tubo de ensaio

(evite o pó e as concentrações mais altas de ácido para que a reaçãonão seja muito violenta e empregue pequenas quantidades dosreagentes).

Comentario 6/14/05, 16:4536

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

37

LIBERAÇÃO DE GÁS

Valem, para esta prática, as observações sobre medidas de se-gurança feitas anteriormente ao comentar o experimento Reação dezinco com ácido clorídrico.

Sugestões de reação com liberação de gás carbônico.

H2SO

4 (aq) Na

2CO

3 (aq)→ Na

2SO

4 (aq) H

2O

(l) CO

2 (g)

2 HCl(aq)

CaCO3 (sólido)

→ CaCl2 (aq)

H2O

(l) CO

2 (g)

HCl(aq)

NaHCO3 (aq)

→ NaCl(aq)

H2O

(l) CO

2 (g)

O carbonato de cálcio sólido empregado pode ser da casca deovo, de conchas marinhas, de mármore, de calcário etc.

TRATAMENTO MUNICIPAL DE ÁGUA

As principais etapas do tratamento municipal de água podem serdivididas em dois grupos: as que envolvem processos físicos e as queenvolvem processos químicos (reações químicas).

Etapas que envolvem processos físicos

Peneiração: os objetos maiores são removidos.

Aeração: a água pode ser aerada por vários meios; por exemplo,correndo por cascatas. Isso remove o gás sulfídrico, H

2S, e óleos vo-

láteis, que podem dar odor desagradável à água.

Sedimentação: a água é deixada em repouso para que partículasde poeira sedimentem e possam ser separadas.

Filtração: feita com um filtro de várias camadas de areia, comgrãos de diversas espessuras.

Etapas que envolvem processos químicos

Coagulação ou floculação: floculantes são substâncias que pro-duzem precipitado, ao qual as partículas muito finas de sujeira emsuspensão aderem, formando flocos, que podem ser separados da água.Um método bastante difundido utiliza cal hidratada, Ca(OH)

2, e sul-

fato de alumínio, Al2(SO

4)

3. Da reação química entre ambas as subs-

tâncias, forma-se hidróxido de alumínio, Al(OH)3, precipitado gela-

tinoso que retém, em sua superfície, as partículas de sujeira.

3 Ca(OH)2 (aq)

Al2(SO

4)

3 (aq)→ 3 CaSO

4 (s) 2 Al(OH)

3 (s)

Desinfecção: o gás cloro, Cl2, é uma substância química capaz

de matar microorganismos. Na verdade, o responsável pela desinfec-ção é o ácido hipocloroso, HClO, que se forma quando o cloro édissolvido em água e reage com ela:

Cl2 (g)

H2O

(l)→ HCl

(aq) HClO

(aq)

Como o gás cloro é difícil de manusear e armazenar, já há umbom tempo se utilizam o hipoclorito de sódio, NaClO, ou de cálcio,Ca(ClO)

2, que podem ser adquiridos em solução, com o nome de

“cloro líquido”, ou sólidos, como “cloro sólido”. Neles, o íonhipoclorito, ClO, atua como agente de desinfecção.

Assim, o atual tratamento com “cloro” utiliza não o gás cloro,mas substâncias contendo o elemento químico cloro.

VERIFICAÇÃO DA PRESENÇA DE

ÍONS CÁLCIO E FERRO EM LEITE ENRIQUECIDO

O artigo de Gonçalves, Antunes e Antunes, indicado em Suges-tão de leitura complementar para o professor, propõe um experi-mento em que se pode determinar a presença de íons cálcio e ferro noleite enriquecido.

Esse experimento propicia aos alunos compreenderem, entre ou-tras coisas, como o conhecimento das reações químicas permite aostécnicos a análise de produtos, por exemplo, para fins de controle dequalidade ou de verificação do cumprimento de normas legais.

Textos ao professor

TRATAMENTO DA ÁGUA DE PISCINAS

A idéia central do tratamento de piscinas consiste na ação do íonhipoclorito, comprado como “cloro líquido” ou “cloro sólido”. Alémde desinfetar, o hipoclorito tem o papel de destruir (por oxidação) osresíduos orgânicos deixados pelos banhistas, como gordura do corpo,protetores solares, bronzeadores etc. A presença de hipoclorito ou áci-do hipocloroso ao redor de 1 ppm (1 ppm 1 parte por milhão 1 gpara cada 106 g de água) mantém baixos os níveis de algas e bactérias.Mesmo assim, há quem utilize também produtos algistáticos (impe-dem o crescimento de algas) ou algicidas (matam algas).

A eliminação de partículas sólidas em suspensão é garantida pelacirculação da água por filtros contendo areia.

O pH de uma piscina deve ser mantido num valor entre 7,2 e 7,8(preferencialmente 7,5), correspondendo a um meio ligeiramente al-calino, quase neutro. A manutenção desse pH evita a formação deincrustações coloridas (por precipitação de hidróxidos) e a corrosãodos metais (pela acidez).

A água sanitária (ou água de lavadeira), o cloro distribuído nospostos de saúde e os produtos vendidos em farmácias e supermerca-dos para tratar água são soluções aquosas de hipoclorito de sódio (ecloreto de sódio), obtidas industrialmente pela reação entre cloro esoda cáustica, NaOH:

Cl2 (g)

2 NaOH(aq)

→ NaCl(aq)

NaClO(aq)

H2O

(l)

TRATAMENTO DE ESGOTOS

Tratamento primário

Envolve a peneiração e a filtração para remover material suspensona água. Geralmente retira entre 30% e 40% dos poluentes existentes.

Tratamento secundário

Nessa etapa, a matéria orgânica presente é degradada pormicroorganismos. Os despejos são colocados em contato com bacté-rias apropriadas. Ar é bombeado para facilitar o processo. Depois devárias horas de agitação e entrada de ar, os despejos são deixados emrepouso. Um lodo sedimenta-se e é separado. Ele contém bactérias ematerial orgânico ainda em decomposição. Se confinado embiodigestores, permite que se obtenha metano, fazendo o volume deresíduos cair à metade. O tratamento secundário reduz a quantidadede poluentes na água para a ordem de 10%.

Tratamento terciário

Nem sempre é realizado. É um complexo conjunto de etapas bio-lógicas, físicas e químicas, capaz de retirar as substâncias fosforadase nitrogenadas, que funcionam como nutrientes de algas e podemcausar eutrofização de ecossistemas aquáticos. Poluentes industriais,tais como íons de metais pesados dissolvidos, são retirados nessaetapa. O mesmo acontece com substâncias não-biodegradáveis, como,por exemplo, haletos orgânicos, usados como pesticidas.

Tratamentoprimário

Fósforo

Nitrogênio

Vírus

Resíduo sólido

Tratamentosecundário

Tratamentoterciário

Cloração

Substânciasorgânicasdissolvidas

Bactériaspatogênicas

Comparação entre a eficáciados tratamentos primário,secundário e terciário de es-gotos. Quanto mais claro otom de cinza, menor a con-centração dos contaminantesmencionados.

Fonte do esquema: P. H. Raven e L. R. Berg. Environment. 4. ed.New Jersey, John Wiley, 2004. p. 504.

Comentario 6/14/05, 16:4537

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

38

BRANCO, S. M. Água: origem, uso e preservação. 2. ed. SãoPaulo: Moderna, 2003. (Coleção Polêmica)Paradidático que apresenta aspectos relacionados àimportância da água para o ser humano e para o am-biente, bem como sobre formas de poluição e de trata-mento da água.




AFONSO, J. C.; AGUIAR, R. M. A evolução dos reagentes quími-cos através dos rótulos e frascos. Química Nova, v. 27,n. 5, 2004. p. 837-844.

AZEVEDO, E. B. Poluição vs. tratamento de água: duas faces damesma moeda. Química Nova na Escola, n. 10, 1999.p. 21-25. (Veja também errata no n. 14, p. 46.)O autor discute o que é poluição, quais suas fontes eque métodos há para seu controle.


CAMPOS, M. L. A. M.; JARDIM, W. F. Aspectos relevantes dabiogeoquímica da hidrosfera. Cadernos temáticos deQuímica Nova na Escola, n. 5, 2003. p. 18-27.

GONÇALVES, J. M.; ANTUNES, K. C. L.; ANTUNES, A. Determi-nação qualitativa dos íons cálcio e ferro em leite enri-quecido. Química Nova na Escola, n. 14, 2001. p. 43-45.O artigo propõe um experimento em que, empregandoreagentes de obtenção relativamente simples, pode-se constatar a presença de íons cálcio e ferro em amos-tras de leite.

GRASSI, M. T. As águas do planeta Terra. Cadernos Temáticosde Química Nova na Escola, n. 1, 2001. p. 31-40.Entre outros assuntos ligados à importância da água,o artigo apresenta informações sobre o tratamento daágua destinada ao consumo humano e sua importân-cia na melhoria da qualidade de vida.

MAIA, A. S.; OLIVEIRA, W.; OSÓRIO, V. K. L. Da água turva àágua clara: o papel do coagulante. Química Nova naEscola, n. 18, 2003. p. 49-51.

MARTINS, C. R.; PEREIRA, P. A. P.; LOPES, W. A.; ANDRADE, J. B.Ciclos globais de carbono, nitrogênio e enxofre: a impor-tância da Química da atmosfera. Cadernos temáticos deQuímica Nova na Escola, n. 5, 2003. p. 28-41.

SILVA, L. A.; MARTINS, C. R.; ANDRADE, J. B. Por que todos osnitratos são solúveis? Química Nova, v. 27, n. 6, 2004.p. 1.016-1.020.

VOGEL, A. Química Analítica Qualitativa. 5. ed. São Paulo, Mes-tre Jou, 1981.Apresenta visão geral das reações inorgânicas envol-vidas na análise qualitativa da presença de cátions eânions inorgânicos.





• Perceber que muitos princí-pios científicos estão presen-tes em nossa vida cotidiana.

• Consultar a tabela periódicapara obter, sempre que ne-cessário, massas atômicas eempregá-las para realizar ocálculo da massa molar deespécies químicas.

• Utilizar dados provenientes depesagem para estimar aquantidade de entidades mi-croscópicas (átomos, molécu-las, íons) presentes em umaamostra de matéria.

• Empregar dados de massa mo-lar para calcular a quantidadede matéria, expressa em mols.

• Operar com a composição por-centual em massa de umasubstância e ser capaz de re-lacionar tal composição com afórmula mínima e com a fór-mula molecular da substância.

• Unidade de massa atômica

• Massa atômica de elementoquímico

• Relação entre grama e uni-dade de massa atômica

• Massa molecular

• Massa de íon

• Constante de Avogadro

• Mol

• Massa molar

• Aplicações da massa molar eda constante de Avogadro

• Interpretação de fórmulas quí-micas (molecular, mínima eporcentual) usando os concei-tos de mol e de massa molar

Capítulo 13 Mol

Comentario 6/14/05, 16:4538

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

39

É pré-requisito importante para estudar este capítulo o entendimentode que medir é comparar com um padrão. E o padrão escolhido pararealizar a medida (a comparação) é a unidade de medida (ou, eventual-mente, um múltiplo ou submúltiplo dela). As principais unidades de mas-sa e de volume foram apresentadas no capítulo 2.

O apêndice C, no final do volume 1, apresenta as principaisunidades usadas na Química do ensino médio.

E o apêndice B apresenta as principais idéias referentes às po-tências de dez, outro pré-requisito importante para este capítulo.

Estimule os alunos a utilizarem esses apêndices sempre quenecessário.

O item 1 deste capítulo 13 pretende mostrar que, empregando umabalança para medir a massa de um conjunto de objetos idênticos (sejambolinhas ou átomos, por exemplo), podemos calcular a quantidade de ob-jetos nesse conjunto, desde que seja conhecida a massa de cada objeto.Assim, é introduzida uma importante idéia da Química: a balança permite“contar” unidades tais como átomos, moléculas ou íons.

Nesse item 1, cabe ressaltar que se está trabalhando com átomosque existem na natureza na forma de um único isótopo (tabela 1 da página246); daí a validade da comparação com uma amostra de bolinhas de gudeem que todas são idênticas. Também merece destaque o fato de a massaatômica (uma medida que expressa quantas vezes a massa do átomo émaior que a unidade de medida, a unidade de massa atômica) e o númerode massa (um número inteiro que indica a soma do número de prótons ede nêutrons) serem conceitualmente diferentes, mas, quando a massaatômica de um elemento formado por um ÚNICO isótopo é arredon-dada para um número inteiro, esse número inteiro coincide com onúmero de massa dos átomos desse elemento.

O item 2 estende a comparação a um conjunto de bolinhas de gudede dois tipos e a um conjunto de átomos de dois tipos, surgindo daí oconceito de massa atômica de elemento. Nesse item também são apre-sentados os conceitos de massa molecular e massa de íon.

O item 3 introduz os conceitos de mol e massa molar. O que édiscutido no item 3.1 permite, por analogia, entender o surgimento do con-ceito de mol.

O item 4 introduz a noção de que a quantidade de matéria pode serexpressa em mols de átomos, mols de moléculas, mols de íons etc. Atual-mente, as expressões quantidade de matéria ou quantidade em molssão preferidas em relação à expressão “número de mols”, embora muitosquímicos continuem empregando, por tradição, o símbolo “n” para ex-pressar tal grandeza.

No item 5, o conceito de quantidade em mols é empregado parainterpretar várias maneiras de expressar a composição de uma substância.

O aprendizado do conceito de mol esbarra em várias dificuldades,entre as quais a necessidade de compreensão de textos (enunciados), deoperar com números muito grandes ou muito pequenos por intermédio daspotências de dez, de dominar o raciocínio de proporcionalidade (regra detrês) e de compreender e de trabalhar com diferentes unidades para ex-pressar massa. Todos esses aspectos merecem muita atenção, porque seconstituem em obstáculos, que, por vezes, os alunos não conseguem trans-por sem a intervenção do educador.

Agora um comentário sobre o emprego, no livro, das grafias “mol”e “mols”.

Antes de falar sobre elas, consideremos como exemplo a unidademetro. A inscrição “5 m” é lida como “cinco metros”, pois “5 m” pressu-põe a multiplicação do número cinco pela unidade (padrão de medida)metro. Então “5 m” significa cinco vezes o metro, ou seja, “cinco metros”.Por isso, é incorreta a representação “5 ms”. O símbolo da unidade nãorequer (e, por isso, não tem) plural.

De modo similar, o volume de “oito litros” é representado por“8 L” e não por “8 Ls”. E a massa de dezesseis gramas é representada por“16 g” e não por “16 gs”.

Comentário geralNos exemplos mencionados, o nome da unidade (metro, litro, gra-

ma) tem uma grafia diferente de seu símbolo (m, L, g). Porém, no caso daunidade que expressa a grandeza quantidade de matéria, o nome da unida-de (mol) e seu símbolo (mol) têm grafias idênticas, o que introduz umcomplicador.

A quantidade de “dois mols” pode ser grafada como “2 mol” ou,por extenso, como “dois mols”. Rigorosamente falando, é incorreta a grafia“2 mols” assim como são incorretas as grafias “5 ms”, “8 Ls” e “16 gs”.

Pela mesma razão que lemos “5 m” como “cinco metros”, devemosler “5 mol” como “cinco mols”. E, se desejarmos grafar por extenso, deve-mos fazê-lo como “cinco mols”.

Assim, no livro, toda vez que a grandeza quantidade de matéria érepresentada por um número seguido da unidade, essa unidade está grafadacomo “mol”, independentemente do valor numérico que a antecede. Porém,ao escrever por extenso o valor da grandeza quantidade de matéria, o nomeda unidade é flexionado para o plural se o valor numérico assim o exigir.

Cabe ressaltar que os exercícios de vestibular são apresentados nolivro com a sua redação original, razão pela qual, neles, pode ser que issonem sempre aconteça.

Finalmente, quanto às expressões “quantidade em mol” e “quanti-dade em mols”, ambas são cabíveis. A possibilidade de ambas as grafias éequiparável, por exemplo, ao que ocorre com a grandeza massa — “massaem g” e “massa em gramas” — ou com a grandeza volume — “volume emL” e “volume em litros”.


SILVA, R. R.; ROCHA-FILHO, R. C. Mol. Uma nova terminologia.Química Nova na Escola, n. 1, 1995. p. 12-14.O artigo apresenta expressões correlatas ao conceitode mol cujo uso é recomendado e outras cujo uso nãoé recomendado por serem ambíguas ou induzirem aerros conceituais. O artigo reforça que termos como“átomo-grama”, “peso atômico”, “u.m.a.”, “equivalente-grama” e “normalidade” devem ter seu uso abando-nado.

SIMONI, J. A.; TUBINO, M. Determinação do raio atômico dealguns metais. Química Nova na Escola, n. 9,1999.p. 41-43.Os autores apresentam um método para avaliar o raiode um átomo de metal no retículo cristalino metálico. Oprocesso permite trabalhar o método científico, comhipóteses, medidas e inferências feitas a partir delas.

Tema para pesquisa

• A palavra “mol” vem do latim mole, massa.

• A palavra “molécula” é o diminutivo da palavra latina mole, massa. As-sim, na sua origem, “molécula” significa pequena massa.


• “O que é volume atômico de um elemento químico? Como essa grande-za varia na tabela periódica? Podemos considerar o volume atômico comouma propriedade periódica?”

O tema é oportuno neste capítulo 13 (e não no capítulo 6), porqueentender a conceituação de volume atômico pressupõe a compreensão doque vem a ser mol.


Comentario 6/14/05, 16:4539

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

40

Da observação sistemática, criteriosa e repetida de sistemas de in-teresse, os cientistas podem perceber regularidades da natureza. Tais regu-laridades são enunciadas por meio de palavras ou de equações matemáti-cas, constituindo as leis ou princípios. Sua validade está vinculada às con-dições em que foram observados.

Considere, por exemplo, a Lei de Boyle. Seu enunciado, que podeser feito com palavras ou com uma equação matemática, remete a umaregularidade válida em determinado contexto. A regularidade é que a pres-são e o volume de uma amostra de substância gasosa são grandezas inver-samente proporcionais. E o contexto de validade é que, além de ser umasubstância gasosa (mais rigorosamente, gás de comportamento ideal), amassa dessa amostra e sua temperatura devem ser as mesmas antes e de-pois de uma transformação na qual volume e pressão se alterem. O próprioBoyle propôs uma explicação para essa lei, que é atualmente consideradaincorreta. Mas o fato de a explicação dada por Boyle ser incorreta nãoinvalida a sua lei.

O mapa conceitual apresentado na página 9 (capítulo 1) ilustrasimplificadamente a relação que existe entre leis e teorias.

Vejamos algumas alterações de terminologia a que deve-se estaratento. A expressão “temperatura absoluta” não é mais recomendada. Emseu lugar recomenda-se temperatura termodinâmica. Deve-se usar grauCelsius em vez de “grau centígrado”, kelvin em lugar de “grau Kelvin”, efração em mol ou fração em quantidade de matéria em vez de “fraçãomolar” (cf. SILVA, R. R.; ROCHA-FILHO, R. C. Mol. Uma nova termi-nologia. Química Nova na Escola, n. 1, 1995. p. 12-14.).

Capítulo 14 O comportamentofísico dos gases




• Valorizar a observação comoimportante meio para obter in-formações.



• Converter valores de tempe-ratura entre as escalasCelsius e kelvin.

• Empregar um raciocínio deproporcionalidade direta pararealizar a conversão entre uni-dades de pressão.

• Utilizar as leis de Boyle e deCharles e Gay-Lussac pararealizar previsões sobre umaamostra de gás sofrendouma transformação.

• Empregar a Lei do Gás Idealpara estimar pressão, volume,temperatura ou quantidadeem mols para uma amostragasosa, ou para tecer compa-rações entre duas amostrasgasosas.

• Variáveis de estado

• Lei de Boyle

• Leis de Charles e Gay-Lussac

• Escala kelvin de temperatura

• Gás real e gás ideal

• Hipótese de Avogadro

• Lei do Gás Ideal

• Misturas gasosas: pressãoparcial e volume parcial

• Densidade de gases

Comentário geralJustificar/explicar/racionalizar para os alunos a lei das transforma-

ções isotérmicas, com base na concepção microscópica do estado gasoso,é relativamente simples. O mesmo podemos afirmar para a lei das trans-formações isocóricas. Mas explicar, em nível microscópico, o que aconte-ce na transformação isobárica é mais complexo. Um aumento de volumereduz a freqüência de colisões moleculares com a parede do recipiente,mas o aumento da temperatura faz com que esses choques sejam maisviolentos. Na transformação isobárica, um fator compensa o outro e, as-sim, a pressão não se altera.

Outra situação que merece atenção diz respeito ao que chamamosde condições normais de temperatura e pressão. Primeiramente vamosfalar de uma outra definição, a definição de estado-padrão, importante paratodo o desenvolvimento da Termodinâmica Química, com implicações paraalguns estudos da Química do ensino médio, como, por exemplo, aEletroquímica e a Termoquímica. Há alguns anos, a pressão adotada parao estado-padrão era de 1 atm (ou seja, 101,3 kPa). Por determinação daIupac, a pressão para o estado-padrão passou a ser de 1 bar (ou seja, exata-mente 100 kPa). No entanto, a terminologia condições normais de tempe-ratura e pressão é rotineiramente empregada não como uma alusão vincu-lada ao estado-padrão termodinâmico, mas sim como um conjunto de con-dições para as quais se costuma memorizar, por conveniência de cálculos,o volume molar ocupado por um gás ideal (22,4 L). Assim, nesta obra, aexpressão condições normais de temperatura e pressão é usada para indi-car a temperatura de 0ºC e a pressão de 1 atm. Apenas com a finalidade demostrar que não haveria mudança apreciável no valor do volume molar degás ideal nas CNTP, caso a pressão fosse alterada de 1 atm para 1 bar(100 kPa), foi incluída a questão 44.

Comentario 6/14/05, 16:4540

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

41

CONTRAÇÃO DO AR SUBMETIDO A RESFRIAMENTO

Sugira aos alunos que façam este experimento em casa:

Objetivo: Estudar o comportamento do ar quando ele é resfriadonum recipiente razoavelmente flexível.

Material:

• uma garrafa plástica descartável de 2 litros com tampa de rosca (senão tiver, serve uma menor, desde que seja plástica e de paredesbem finas, como as da garrafa descartável de 2 litros)

• congelador ou freezer

Procedimento:

1. Feche a garrafa, que deve estar “vazia”, ou melhor, cheia de ar.Certifique-se de que apertou bem a tampa. A garrafa e a tampanão devem estar furadas.

2. Coloque a garrafa dentro do congelador ou freezer.

3. Após 4 horas tire a garrafa e observe-a.

4. Deixe a garrafa em cima de uma mesa. Espere que ela volte àtemperatura do ambiente e observe novamente.

5. Descreva o que observou e proponha uma explicação.

A pressão medida em uma localidade ao nível do mar dependedas condições meteorológicas, mas não se desvia muito desse valor.O valor médio é, de fato, 101,325 kPa.• “O que vem a ser a Teoria Cinética dos Gases? Que tem ela a ver com os

assuntos discutidos neste capítulo?”

Experimento

A PRESSÃO ATMOSFÉRICA E O BARÔMETRO

Popularmente, a palavra “pressão” transmite a idéia de empur-rão, força. Em termos científicos, no entanto, pressão (P) é uma gran-deza escalar igual à razão entre o módulo de uma força (F) que atuaperpendicularmente a uma área e o valor dessa área (A).

P FA

Um gás aprisionado em um balão, por exemplo, exerce uma for-ça sobre sua parede interna. Essa força dá origem a uma pressão, apressão que o gás exerce contra as paredes do recipiente, a que nosreferimos simplesmente como “pressão do gás”.

A atmosfera exerce pressão sobre a superfície da Terra. Para es-timar o valor dessa pressão, consideremos uma coluna de ar de 1 m2

de seção transversal (figura 1). Tal coluna tem a massa aproximadade 10.000 kg. Considerando a aceleração da gravidade como sendo10 m/s2, o módulo da força peso, F, de tal coluna pode ser calculadopor:

F m g 10.000 kg 10 m/s2 1 105 kg m/s2

F 1 105 N (em que 1 N 1 newton 1 kg m/s2)

Assim, a pressão exercida pela coluna de ar sobre a superfície daTerra é dada por:

P FA

1 10 N1 m

5

2

1 105 N/m2 1 105 Pa 1 102 kPa

(em que 1 Pa 1 pascal 1 N/m2 e 1 kPa 1 quilopascal 103 Pa)

Então, podemos afirmar que a pressão ao nível do mar é de apro-ximadamente 100 kPa.

O físico e matemático italiano Evangelista Torricelli, que che-gou a ser secretário de Galileu Galilei um pouco antes da morte dessefísico, foi o primeiro cientista a sugerir que a atmosfera tinha massa eexercia pressão sobre todas as coisas nela imersas. Em 1643, anoseguinte ao da morte de Galileu, Torricelli confirmou suas idéias coma construção de seu famoso barômetro. (A palavra “barômetro” vemdo grego báros, gravidade, peso, e metro, medida.) Tratava-se de umtubo de vidro com cerca de 1 m de comprimento preenchido commercúrio e mergulhado num recipiente também com mercúrio.

Ao montar tal instrumento, Torricelli verificou que o mercúriodescia no tubo até estacionar, conforme mostrado na figura 2. Sobreo mercúrio há vácuo (na verdade há uma quantidade desprezivel-mente pequena de vapor de mercúrio, já que a pressão de vapor domercúrio não é nula).

O que faz o mercúrio descer? É a força peso atuando sobre ele.

E o que faz o mercúrio parar de descer? É a pressão atmosférica,que “empurra” o mercúrio de volta para dentro do tubo.

Coluna de ar com 1m2

de seção transversal(massa = 104 kg)

A pressão que essacoluna exerce sobrea superfície, ao níveldo mar, é de 100 kPa

Forçagravitacional

Figura 1. Uma coluna de ar de 1 m2 de seção transversal exerce sobre a super-fície da Terra, ao nível do mar, a pressão de aproximadamente 100 kPa (lê-se“cem quilopascals”).

Mercúrio

Altura da coluna demercúrio

Pressão devida à massa da coluna demercúrio

Pressão devida à massada atmosfera (pressãoatmosférica)

Vácuo

Figura 2. O peso da coluna de mercúrio faz com que ela exerça uma pressãoque é contrabalançada pela pressão atmosférica. Quanto maior a pressão at-mosférica no local da experiência, maior a altura da coluna de mercúrio dentrodo tubo. Ao nível do mar a coluna mede 76 cm, ou seja, 760 mm.

Tema para pesquisa

Texto ao professor

Comentario 6/14/05, 16:4541

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

42

No barômetro de Torricelli estabelece-se um equilíbrio entre apressão devida a uma coluna de mercúrio e a pressão atmosférica.Com esse instrumento, é possível avaliar a pressão do ar no local pormeio da altura da coluna de mercúrio que ela sustenta. Daí surgiu aunidade de pressão milímetro de mercúrio, simbolizada por mmHg etambém representada por torr, em homenagem a Torricelli.

O valor médio da pressão ao nível do mar é 760 mmHg.

Posteriormente foi criada a unidade atmosfera, simbolizada poratm, definida de tal forma que 1,00 atm é a pressão média medida aonível do mar. Assim, 1,00 atm 760 mmHg.

Nos medidores de pressão usados em calibradores para pneu écomum o uso da libra força por polegada quadrada, do sistema in-glês de unidades, que costuma ser representada por lb/in2 ou psi, doinglês pounds per square inch.

A relação entre as unidades de pressão apresentadas neste texto é:

1,00 atm 760 mmHg 760 torr 1,013 105 Pa

101,3 kPa 14,7 lb/in2 14,7 psi

BRANCO, S. M.; MURGEL, E. Poluição do ar. 2. ed. São Paulo:Moderna, 2004. (Coleção Polêmica)

Sugestão de leitura complementar para o professor

Sugestões de leituracomplementar para o aluno

Paradidático que apresenta as formas de poluição doar, os prejuízos dela decorrentes e os meios que po-dem ser empregados para minimizá-la.

TOLENTINO, M.; ROCHA-FILHO, R. C.; SILVA, R. R. A atmosfe-ra terrestre. 2. ed. São Paulo: Moderna, 2004. (Cole-ção Polêmica)Os autores apresentam vários aspectos físicos e quí-micos da atmosfera, relacionados ao deslocamento dasmassas de ar, às precipitações atmosféricas, ao efeitoestufa, à destruição da camada de ozônio e à poluiçãoatmosférica.


MOZETO, A. A. Química atmosférica: a Química sobre nossascabeças. Cadernos Temáticos de Química Nova naEscola, n. 1, 2001. p. 41-49.

Capítulo 15 Aspectos quantitativosdas reações químicas




• Compreender que o conheci-mento de generalizações so-bre as regularidades da na-tureza permite elaborar pre-visões, como é o caso do cál-culo estequiométrico.



• Relação entre os coeficientesestequiométricos e as quan-tidades em mols dos partici-pantes de uma reação

• Lei Volumétrica de Gay-Lussac

• Estabelecimento de relaçõesestequiométricas envolvendoquantidade em mols, massa,volume (no caso de substân-cia gasosa), número de mo-léculas e outras grandezascorrelatas

• Excesso de reagente

• Reagentes que contenhamimpurezas

• Rendimento de uma reação

• Consultar a tabela periódicapara determinar a massa mo-lar de espécies químicas e em-pregar tais valores na realiza-ção de cálculos estequiométri-cos que permitam a previsãoda quantidade de reagentesou de produtos envolvidos emum processo químico.

• Empregar uma balança emateriais simples para deter-minar o teor de bicarbonato desódio em um comprimido efer-vescente.

Comentario 6/14/05, 16:4542

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

43

Todo cálculo estequiométrico está baseado no estabelecimento daproporção em mols entre reagentes e produtos. Assim, o domínio do que éequação química e de como balanceá-la corretamente (capítulo 4) é funda-mental para este capítulo. Isso é revisado nos itens 1.1 e 1.2. Uma revisãosobre a Lei de Lavoisier e a Lei de Proust (capítulos 3 e 4) é tambémoportuna antes de iniciar este capítulo.

Escolheu-se como exemplo que vai permear todo o capítulo a rea-ção de síntese da amônia. Principia-se com a discussão da proporção emmols (itens 1.3 e 1.4) e, a seguir, passa-se para massa (1.5) e volume desubstância gasosa (item 2).

A seguir, ainda considerando o mesmo processo, apresentam-se si-tuações com excesso de reagente (item 3), reagentes com “impurezas”(item 4) e reações que não têm rendimento total (item 5).

O mapa conceitual da página 312 é importante porque ele mostraque o estabelecimento da proporção em mols é o ponto de partida paratodo o cálculo estequiométrico. É com base na proporção em mols quepodemos obter a proporção envolvendo massa, volume gasoso, número departículas (átomos, moléculas, íons) ou mesmo a combinação de duas oumais dessas grandezas.

O apêndice C, no final do volume 1, apresenta as principaisunidades usadas na Química do ensino médio.

E o apêndice B apresenta as principais idéias referentes às po-tências de dez, outro pré-requisito importante para este capítulo.

Estimule os alunos a utilizarem esses apêndices sempre quenecessário.

Comentário geral Experimento

• O termo “estequiometria” vem do grego stoikheîon, elemento, princípio,e metro, medida, e foi introduzido pelo químico alemão Jeremias Benja-min Richter no final do século XVIII.

DETERMINAÇÃO DO TEOR DE BICARBONATODE SÓDIO EM COMPRIMIDO EFERVESCENTE

O artigo de Cazzaro, indicado na Sugestão de leitura comple-mentar para o professor, sugere um experimento no qual se pretendedeterminar a massa de bicarbonato de sódio presente em um compri-mido efervescente. Para isso, efetua-se a efervescência acrescentan-do-se esse comprimido à água, em frasco aberto cuja massa é medidaantes e depois da liberação do gás.



CAZZARO, F. Um experimento envolvendo estequiometria. Quí-mica Nova na Escola, n. 10, 1999. p. 53-54.O autor propõe um experimento relativamente simplesenvolvendo medidas de massa de um sistema antes edepois de uma reação de efervescência.

Sugestão de leitura complementar para o professor

Comentario 6/14/05, 16:4543

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

44

RESOLUÇÕESCapítulo 2

Substâncias químicas

Assim, concluímos que o frasco (maior volume de líquido) con-tém benzeno (líquido de menor densidade), o frasco contémágua e o frasco (menor volume de líquido) contém clorofórmio(líquido de maior densidade).

26 a) Duas. A água e o açúcar nela dissolvido formam uma fase e ospedaços de chumbo formam outra fase.

b) Três. Os componentes do sistema são a água, o açúcar e ochumbo.

c) Na fase líquida há dois componentes: água e açúcar. Na fasesólida há um componente, o chumbo.

27 Não. O sistema da questão anterior é um possível exemplo: trêscomponentes e duas fases. Outro exemplo é água sólida águalíquida: um componente e duas fases.

29 a) Uma fase é formada pelo gelo, outra pela água líquida com sale açúcar nela dissolvidos. Além dessas duas fases, há maistrês no granito (de acordo com a questão anterior). Ao todosão, portanto, cinco fases.

b) Seis. Água (sólida ou líquida, é a mesma substância), sal, açú-car, quartzo, feldspato e mica (três componentes do granito,de acordo com a questão anterior).

c) Na fase líquida há três componentes: água, sal e açúcar. Emcada uma das quatro fases sólidas há apenas um componente:gelo, quartzo, feldspato e mica.

d) A fase líquida é uma solução na qual a água é o solvente e sale açúcar são os solutos.

36 Durante a ebulição da água pura a temperatura permanece cons-tante. Durante a ebulição da solução aquosa de sal (ou, mais pro-priamente, durante a ebulição do solvente da solução aquosa desal) a temperatura não permanece constante.

38 a) A curva corresponde a uma substância com ponto de ebuli-ção mais baixo. De acordo com a informação do enunciado,essa deve ser a curva do éter. E a curva corresponde, por-tanto, à acetona.

b) Éter (curva ): PF 116°C e PE 35°C.Acetona (curva ): PF 95°C e PE 56°C.O gráfico não apresenta precisão tão grande a ponto de o alu-no poder avaliar o algarismo das unidades sem incerteza algu-ma. Respostas próximas a essas são perfeitamente cabíveis.

48 a) Em A, vapor é resfriado. Em B, vapor sofre condensação. EmC, líquido é resfriado. Em D, líquido solidifica. Em E, sólido éresfriado.

b) O ponto de fusão é 17°C e o ponto de ebulição é 97°C. (Noteque cada divisão no eixo das ordenadas corresponde a 20°C.)

49 Alternativa A.I. Envolve sublimação do naftaleno.

II. Envolve solidificação da água.III. Envolve vaporização da água (evaporação ou ebulição, o que

depende da temperatura atingida pelo líquido).IV. Envolve fusão do chumbo.

50 Alternativa C.A 25°C I é líquido.A 80°C II é gasoso.A 1.000°C III é líquido.A 3.500°C IV é sólido.A 100°C V é líquido.

1 a) Sim, pois ela passou de líquido para vapor.b) Sim, pois a vaporização ocorreu de forma relativamente lenta

e sem a formação de bolhas.c) Não, pois a vaporização não envolveu a formação de bolhas.d) Não, pois a água não entrou em ebulição; e o verbo “ferver” é

popularmente usado como sinônimo de ebulir.

5 O ponto de fusão do mercúrio é 39°C. Assim, a temperaturamais baixa em que o mercúrio é líquido é 39°C. Essa é, portan-to, a menor temperatura em que, teoricamente, podemos utilizarum termômetro de mercúrio.

6 Mesmo com a lâmpada acesa, o filamento permanece sólido. A tem-peratura que ele atinge não pode, portanto, ser superior ao ponto defusão do tungstênio. Como o ponto de fusão do tungstênio é inferiora 4.000°C, deduz-se que a afirmação feita pela pessoa é incorreta.

10 O ponto de ebulição do cloro é 34°C. Assim, nas condiçõesambientes essa substância é um gás. Os produtos não podem, por-tanto, ser cloro.Professor: O “cloro sólido” é hipoclorito de cálcio e o “clorolíquido” é geralmente uma solução aquosa de hipoclorito desódio.

22 a) d mV

⇒ m d V 1,5 g/cm3 200 cm3 ⇒

⇒ m 300 g

b) d mV

⇒ m d V 0,8 g/cm3 500 cm3 ⇒

⇒ m 400 g

c) d mV

⇒ m d V 1,6 g/cm3 1,5 103 cm3 ⇒

⇒ m 2,4 103 g 2,4 kg

d) d mV

⇒ m d V 0,8 g/cm3 5 103 cm3 ⇒

⇒ m 4 103 g 4 kg

23 a) O volume do parafuso é dado pelo aumento de nível do líqui-do, que foi da marca de 80 mL para a de 100 mL. Assim, ovolume do parafuso é 20 mL.

b) d mV

d 157,4 g20 cm

d 7,87 g/cm3

3 ⇒ ⇒

24 Pela expressão que define a densidade, concluímos que, para umamesma massa, o material que apresentar maior densidade terá me-nor volume e o que apresentar menor densidade terá maior volume.

d mV

d mV

RESOLUCOES_044_053 6/14/05, 16:4944

45

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

51 Alternativa D.Flutuam na água aqueles materiais cuja densidade é inferior à den-sidade dela (1 g/cm3). Dos materiais apresentados, esse é o casoapenas de bambu e carvão.

52 Alternativa AO traço do densímetro coincidiria com o nível da solução (sal-moura) se ela tivesse densidade 1,7 g/cm3. Como o traço dodensímetro está abaixo do nível da solução, concluímos que elatem densidade menor do que 1,7 g/cm3.Assim, para que o traço do densímetro passe a coincidir com o nívelda salmoura, a densidade dela deve ser aumentada até 1,7 g/cm3, oque pode ser feito acrescentando-se soluto, o sal.

53 Alternativa D.

d mV

m d V 13 g/cm 500 cm

m 6.500 g

3 3

⇒ ⇒

⇒

54 Alternativa E.O enunciado informa que um “aumento da temperatura do ambienteleva a um aumento no volume da gasolina”. Isso significa queuma mesma massa de gasolina ocupa maior volume quando a tem-peratura está mais alta.I. É incorreta porque na hora mais quente do dia se compra me-

nos massa por litro de gasolina.II. É correta porque, com a temperatura mais baixa, uma mesma

massa de gasolina ocupa volume menor.III. É correta porque, no caso de a venda ser por quilograma, desa-

pareceria o problema criado pela variação de volume em fun-ção da temperatura.

55 Alternativa D.O granito é formado por três fases distintas: quartzo, feldspato emica. Xarope de groselha e água fluoretada são soluções. E quan-do o sangue é visto ao microscópio, pode-se perceber a presença,em meio ao plasma sangüíneo, dos glóbulos vermelhos, dosglóbulos brancos e das plaquetas.

56 54, pois são verdadeiras as afirmações 02, 04, 16 e 32.01 – Falsa. O sistema II é formado por uma substância pura e,

abaixo de T1, ela está exclusivamente na fase sólida.02 – Verdadeira. À medida que o sistema evolui do ponto A (em

que a substância está exclusivamente sólida) para o ponto B(em que está exclusivamente líquida), ocorre a fusão da subs-tância à temperatura constante (o ponto de fusão, T1).

04 – Verdadeira. No sistema II, na temperatura T1, podem ocorrerduas fases, sólida e líquida, e, na temperatura T2, tambémpodem ocorrer duas fases, líquida e vapor.

08 – Falsa. O gráfico II representa a curva de aquecimento de umasubstância pura e, assim, tal gráfico não pode representarum sistema em que há duas ou mais substâncias.

16 – Verdadeira. No ponto B terminou a fusão e a substância estáexclusivamente na fase líquida. De B até C essa substâncialíquida é aquecida e, em C, ainda está líquida, prestes a ini-ciar ebulição.

32 – Verdadeira. Acima de D já ocorreu a vaporização e haverá,portanto, apenas a fase vapor em cada um dos sistemas.

57 Alternativa D.Uma primeira fase é uma solução aquosa, formada por água(solvente), álcool (soluto) e outras substâncias dissolvidas (solutos).Uma segunda fase é formada pela água sólida.Uma terceira fase é a fase vapor.

58 Alternativa D.Gases, quando misturados, formam misturas homogêneas.

59 Alternativa D.A grande quantidade de água permitirá que o açúcar e o sal decozinha se dissolvam, formando uma fase, que será uma soluçãoaquosa em que ambos são solutos.A areia, insolúvel em água, constituirá uma segunda fase.

60 Alternativa E.Se o tetracloreto de carbono e o hexano forem colocados primei-ramente no frasco, ambos formarão uma só fase. A adição poste-rior da água originará uma segunda fase líquida no sistema.Se o tetracloreto de carbono for adicionado em primeiro lugar e aágua em segundo, haverá duas fases no sistema: uma superior,constituída pela água (menos densa), e uma inferior, constituídapelo tetracloreto de carbono (mais denso). A seguir, a adição mui-to vagarosa de hexano (menos denso que a água) originará umaterceira fase, acima da água.

63 Alternativa C.A separação magnética (IV) permite separar o ferro do restante.Se a mistura de areia e sal de cozinha resultante for misturadacom água, apenas o sal se dissolverá (III). Uma filtração (I) oudecantação (V) pode ser usada para separar a areia da solução.

65 Alternativa E.Como há duas fases e três componentes, a primeira providência,antes de propor um método de separação, é compreender a com-posição dessas duas fases.Como “A e B são miscíveis entre si” e “C é imiscível com A ecom B”, concluímos que uma das fases é uma mistura homogênea(solução) formada por A e B e a outra fase é constituída apenaspor C.Ambas as fases, sendo líquidas, podem ser separadas por decan-tação (ou por um aprimoramento disso, que é o funil de separa-ção). Isso separa o componente C. Restará a mistura homogêneade A e B.A informação de que “A é mais volátil que B”, ou seja, de que Ase vaporiza com maior facilidade que B, indica que há uma certadiferença de ponto de ebulição entre esses dois líquidos e, assim,a técnica da destilação fracionada permitirá sua separação.

66 Alternativa E.Se um sistema heterogêneo (S) é fracionado em um sólido (X) eum líquido (Y) é porque X e Y eram as fases desse sistema. Atécnica empregada (operação I) pode ter sido uma filtração, masnão uma destilação. Assim, A é incorreta.Se um líquido (Y) pode ser fracionado em um sólido (Z) e um líquido(W) é porque esse líquido (Y) é uma solução. Assim, C é incorreta.Uma solução de um sólido em um líquido (Y) pode ser separadapor destilação simples (operação II), mas não por decantação.Deduz-se que B é incorreta.O líquido incolor (W) que se obtém dessa destilação simples de Ynão é uma substância pura porque, como informa o enunciado, atemperatura em que sofre ebulição não é constante, mas varia en-tre 80°C e 100°C. Então, D é incorreta.Agora vamos avaliar o número mínimo de substâncias presentesno sistema S, lembrando que esse sistema pode ser recomposto semisturarmos as três frações X, Z e W.O sólido X é formado por, no mínimo, uma substância. O sólido Ztambém. E o líquido W, que sabemos ser uma mistura, é formadopor, no mínimo, duas substâncias. Assim, há em S pelo menosquatro substâncias, ou seja, quatro componentes.

70 Alternativa B.O conjunto mostrado permite a realização de uma filtração a vá-cuo, por meio da qual pode ser fracionada uma mistura heterogê-nea sólido-líquido.

RESOLUCOES_044_053 6/14/05, 16:4945

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

46

5 a) Seis: cloreto de amônio, (gás) amônia, (gás) cloreto de hidro-gênio, (gás) nitrogênio, (gás) hidrogênio e (gás) cloro.

b) São substâncias simples (gás) nitrogênio, (gás) hidrogênio e(gás) cloro, porque são substâncias que não podem ser decom-postas em outras. São substâncias compostas cloreto de amônio,(gás) amônia e (gás) cloreto de hidrogênio, porque podem serdecompostas em outras substâncias.

7 Cada uma das linhas está de acordo com a Lei de Lavoisier:

1a linha: 15 g 7 g 8 g

2a linha: 30 g 14 g 16 g

3a linha: 60 g 28 g 32 g

4a linha: 90 g 42 g 48 g

Há várias relações que podemos estabelecer para comprovar a Leide Proust.Uma delas é:

massa de nitrogêniomassa de oxigênio

7 g8 g

14 g16 g

28 g32 g

42 g48 g

Uma segunda maneira é:

massa de nitrogêniomassa de óxido

7 g

15 g

14 g30 g

28 g60 g

42 g90 g

E uma terceira maneira é:

massa de oxigêniomassa de óxido

8 g

15 g

16 g30 g

32 g60 g

48 g90 g

8 a) Representando os valores que faltam por x, y e z, temos:

1a linha: 17 g x 3 g ⇒ x 14 g

2a linha: 34 g 28 g y ⇒ y 6 g

3a linha: 51 g z 9 g ⇒ z 42 g

b) Uma primeira maneira é:

massa de nitrogêniomassa de hidrogênio

14 g3 g

28 g6 g

42 g9 g

Uma segunda maneira é:

massa de nitrogêniomassa de amônia

= 14 g17 g

= 28 g34 g

= 42 g51 g

E uma terceira maneira é:

massa de hidrogêniomassa de amônia

= 3 g

17 g =

6 g34 g

= 9 g

51 g

11 amônia → nitrogênio hidrogênio

17 g 14 g 3 g

100 g x y

Assim, temos:

Grandezas: Massa de Massa deamônia nitrogênio

17 g — 14 g100 g — x

⇒ x 82,4 g

Essa é a massa de nitrogênio em 100 g de amônia. Assim, a por-centagem em massa de nitrogênio na amônia é 82,4%. E comoessa substância é formada apenas por nitrogênio e hidrogênio, o

Capítulo 3

Introdução ao conceitode reação química

que falta para 100% é a porcentagem em massa de hidrogênio:17,6%. A porcentagem de hidrogênio também poderia ter sidodeterminada por meio de uma regra de três como a anterior:

Grandezas: Massa de Massa deamônia hidrogênio

17 g — 3 g100 g — y

⇒ y 17,6 g

Portanto, há 17,6%, em massa, de hidrogênio na amônia.

2 A fórmula C12H22O11 indica que cada molécula de sacarose é for-mada por 45 átomos, sendo 12 do elemento carbono, 22 do ele-mento hidrogênio e 11 do elemento oxigênio.

3 a) É uma mistura de duas substâncias, a água e o ácido acético.b) Sim, porque uma solução é uma mistura homogênea (mistura

com uma só fase). E o vinagre é uma mistura homogênea.c) A água é formada pelos elementos hidrogênio e oxigênio. E o

ácido acético é formado pelos elementos carbono, hidrogênioe oxigênio. Assim, no vinagre (a mistura de ácido acético eágua), há três elementos químicos presentes: carbono, hidro-gênio e oxigênio.

4 a) É uma fórmula, pois representa uma substância.b) Três: carbono, hidrogênio e oxigênio.

6 H2SO4 (Nesta altura, são perfeitamente aceitáveis as seguintes ou-tras respostas: H2O4S, SH2O4, SO4H2, O4SH2 e O4H2S.)

7 a) Substância pura é aquela que não está misturada com outras esubstância simples é aquela formada por átomos de apenasum elemento químico. Há substância pura e simples nos mo-delos e .

b) Substância pura é aquela que não está misturada com outras esubstância composta é aquela formada por átomos de dois oumais elementos químicos. Há substância pura e composta nosmodelos e .

c) Mistura é uma porção de matéria formada por duas ou maissubstâncias diferentes. Misturas estão representadas nos mo-delos , , e .

15 Exemplo de resposta possível:a)

Capítulo 4

Do macroscópico aomicroscópico:átomos e moléculas

d) ou ou

b) ou

c)

ou ou

RESOLUCOES_044_053 6/14/05, 16:4946

47

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

16 No sistema inicial há seis átomos do elemento representado emroxo (vamos adotar para ele o símbolo R) e seis átomos do ele-mento representado em amarelo (vamos adotar para ele o símboloA). Assim:O modelo não pode representar a situação final porque desapa-recem átomos de R e aparecem átomos de A.O modelo não pode representar a situação final porque desapa-recem átomos de R e aparecem átomos de A.O modelo não pode representar a situação final porque desapa-recem átomos de R e de A e, além disso, aparecem átomos de umoutro elemento (representado em outra cor).O modelo não pode representar a situação final porque desapa-recem átomos de A e aparecem átomos de R.O modelo pode representar a situação final porque a quantida-de de átomos de A e de R se mantém inalterada; os átomos apenasse recombinam, de moléculas de R2 e A2 em moléculas de RA.O modelo não pode representar a situação final porque desapa-recem átomos de R e de A e, além disso, aparecem átomos de umoutro elemento (representado em outra cor).

20 Exemplo de resposta possível:a)

2 SO2 O2 → 2 SO3

2 CO O2 → 2 CO2

2 H2O2 → 2 H2O O2

H2O CO → H2 CO2

2 N2H4 N2O4 → 3 N2 4 H2O

Capítulo 5

Introdução à estrutura atômica

14 23994Pu (Embora a representação 94Pu239 ainda seja encontrada, seu

uso deve ser desencorajado, cf. CHAGAS, A. P.; ROCHA-FILHO,R. C. Química Nova na Escola, n. 10, 1999. p. 11-13.

23 a) Os oito íons em questão são 20482Pb2, 206

82Pb2, 20782Pb2, 208

82Pb2,20482Pb4, 206

82Pb4, 20782Pb4 e 208

82Pb4. Todos são do elemento chum-bo. Apresentam mesmo número atômico e, portanto, mesmonúmero de prótons, que é 82.

b) O fato de um átomo se transformar em um cátion não afeta onúcleo, apenas a eletrosfera. Assim, 204

82Pb2 e 20482Pb4 têm 122

nêutrons, 20682Pb2 e 206

82Pb4 têm 124 nêutrons, 20782Pb2 e 207

82Pb4

têm 125 nêutrons, e 20882Pb2 e 208

82Pb4 têm 126 nêutrons.c) Quando um átomo neutro se transforma em um cátion, fica

com uma carga positiva para cada elétron perdido. Como umátomo neutro do elemento chumbo tem 82 elétrons, todos oscátions bivalentes originados dele terão 80 elétrons e todos oscátions tetravalentes terão 78 elétrons. Assim, 204

82Pb2, 20682Pb2,

20782Pb2 e 208

82Pb2apresentam 80 elétrons e 20482Pb4, 206

82Pb4,20782Pb4 e 208

82Pb4 apresentam 78 elétrons.

24 a) Os três íons em questão são 2412Mg2, 25

12Mg2 e 2612Mg2. Todos

são do elemento magnésio. Apresentam mesmo número atô-mico e, portanto, mesmo número de prótons.

b) Quando um átomo neutro se transforma em um cátion, ficacom uma carga positiva para cada elétron perdido. Como umátomo neutro do elemento magnésio tem 12 elétrons, todos oscátions bivalentes originados dele terão 10 elétrons.

c) O cátion 2162Mg2 é o que tem maior número de nêutrons, pois

2142Mg2 tem 12 nêutrons, 21

52Mg2 tem 13 nêutrons e 21

62Mg2 tem

14 nêutrons.

25 a) Como a massa de um nêutron é (praticamente) igual à de umpróton, se supusermos que a massa de um próton é 1 kg, entãoa de um nêutron será também 1 kg.

b) Como a massa de um elétron é 1.836 vezes menor que a dopróton, a massa do elétron será de 1 kg dividido por 1.836, oque é igual a 0,00054466 kg, ou seja, 0,54466 g.

26 a) No 73Li há 3 prótons e 4 nêutrons, totalizando 7 kg. Os 3 elé-

trons contribuem com 1,5 g (3 0,5 g). Assim, a massa total é7 kg 1,5 g, que pode ser expressa como 7 kg, já que 1,5 grepresenta massa muito pequena se comparada a 7 kg.

b) No 73Li há 3 prótons e 4 nêutrons, totalizando 7 kg. Os 2 elé-trons contribuem com 1,0 g (2 0,5 g). A massa total é7 kg 1,0 g, que pode ser expressa como 7 kg.

27 A luz visível é um exemplo de onda eletromagnética. Já o som, asondas na superfície do mar e as ondas em uma corda são exem-plos de ondas mecânicas.

28 O som, que é uma onda mecânica.

26 Alternativa E.As informações I, II e III indicam que o sistema é uma mistura desubstâncias.

27 Alternativa D.Substâncias simples são formadas por átomos de um único ele-mento químico.

b)

c)

d)

e)

Legenda:

Hidrogênio Nitrogênio

Oxigênio Enxofre

Carbono

29 a) NO2

b) Na situação inicial há oito moléculas de N2 e quatro moléculasde O2. Na situação final há oito moléculas de N2O. Assim, oprocesso químico que ocorre pode ser equacionado como:

2 N2 O2 → 2 N2O

RESOLUCOES_044_053 6/14/05, 16:4947

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

4829 a) Consultando o esquema das ondas eletromagnéticas apresen-

tado no livro, verifica-se que a freqüência da luz violeta é maiorque a da luz vermelha.

b) A luz violeta, em decorrência da maior freqüência.

30 A freqüência das ondas de infravermelho é inferior à das ondas deluz vermelha.

32 Na representação 5s1, o número 5 indica o quinto nível energéticoda eletrosfera, a letra s indica o tipo de subnível e o número 1sobrescrito indica a quantidade de elétrons nesse subnível. A me-lhor interpretação é, portanto, a apresentada na frase B.

38 Como a distribuição eletrônica termina em 3d10, concluímos queela é a seguinte:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10

o que indica 30 elétrons. Como (subentende-se) o átomo é eletri-camente neutro, ele tem 30 prótons. Então, Z 30.E, como há 35 nêutrons, concluímos que A 30 35 65.

39 A distribuição eletrônica nos subníveis termina em 4p3. Assim,temos:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p3

o que nos permite elaborar a distribuição eletrônica nas camadas:

K-2 L-8 M-18 N-5

42 a) Cr3, Co2, Fe2, Ti4, Fe3 e Mn3

b) crômio (Z 24)

cobalto (Z 27)

ferro (Z 26)

titânio (Z 22)

manganês (Z 25)c) Cr3 – 24 prótons e 21 elétrons

Co2 – 27 prótons e 25 elétrons

Fe2 – 26 prótons e 24 elétrons

Ti4 – 22 prótons e 18 elétrons

Fe3 – 26 prótons e 23 elétrons

Mn3 – 25 prótons e 22 elétronsd) Cr3 – 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 (foram retirados 2e– de 4s

e 1e– de 3d)Co2 – 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 (foram retirados 2e– de 4s)Fe2 – 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 (foram retirados 2e– de 4s)Ti4 – 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 (foram retirados 2e– de 4s

e 2e– de 3d)Fe3 – 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 (foram retirados 2e– de 4s

e 1e– de 3d)Mn3 – 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d4 (foram retirados 2e– de 4s

e 1e– de 3d)e) Cr3 – K-2 L-8 M-11

Co2 – K-2 L-8 M-15

Fe2 – K-2 L-8 M-14

Ti4 – K-2 L-8 M-8

Fe3 – K-2 L-8 M-13

Mn3 – K-2 L-8 M-12

52 Alternativa A.Cada átomo de 21H contribui com 1 nêutron para a molécula de quetoma parte. O átomo de 16

8O (isto é, isótopo 16 do oxigênio) contri-bui com 8 nêutrons (isto é, 16 8). Assim, a molécula de águapesada terá ao todo 10 nêutrons (1 de cada um dos 2 átomos de 21He 8 do átomo de 16

8O).

59 Alternativa A.Localizando os subníveis mencionados no diagrama das diagonais,concluímos que a ordem crescente de energia é:

4d 5p 6s 4f

60 Alternativa C.A última camada mencionada no enunciado corresponde a 3s2

3p3,onde estão representados 5 elétrons.

61 Alternativa E.De acordo com a descrição feita, temos: K-2 L-8 M-4, o que con-duz ao número atômico 14, elemento químico silício.

62 Alternativa A.

19K: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1

19K: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

63 a) 8O: 1s2 2s2 2p4

8O2: 1s2 2s2 2p6

8O2: K-2 L-8

b) 9F: 1s2 2s2 2p5

9F: 1s2 2s2 2p6

9F: K-2 L-8

c) 16S: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4

16S2: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

16S2: K-2 L-8 M-8

64 a) 32Ge: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2

[Ar]

32Ge: [Ar] 4s2 3d10 4p2

32Ge: K-2 L-8 M-18 N-4

b) 25Mn: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5

25Mn3: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d4

[Ar]

25Mn3: [Ar] 3d4

25Mn3: K-2 L-8 M-12

68 Alternativa B.A configuração eletrônica do 12Mg0 é:1s2 2s2 2p6 3s2

Retirando 2 elétrons da camada de valência (a mais externa), te-mos a configuração eletrônica do 12Mg2:1s2 2s2 2p6

69 Alternativa A.A configuração eletrônica do 38Sr é:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2

Retirando 2 elétrons da camada de valência, temos a configuraçãoeletrônica do 38Sr2:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6

70 Alternativa E.A configuração eletrônica do 27Co é:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7

RESOLUCOES_044_053 6/14/05, 16:4948

49

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

Capítulo 6

A tabela periódicados elementos

19 a) Como o conceito de número atômico já era conhecido, cien-tistas da época perceberam que os elementos com os númerosatômicos 85 e 87 (85At, 87Fr) não tinham ainda sido descober-tos. Os locais correspondentes a esses números atômicos natabela periódica tinham sido deixados vagos, admitindo a exis-tência teórica dos elementos 85 e 87.

b) Quanto à distribuição eletrônica, ela segue um padrão regularao longo da tabela periódica. Conhecida essa regularidade foipossível prever teoricamente a distribuição eletrônica dos áto-mos desses elementos.

20 a) A valência deles é um. Eles pertencem ao grupo 1 da tabelaperiódica (grupo dos metais alcalinos).

b) Oxigênio e enxofre. A valência deles é dois.c) Flúor e cloro. A valência deles é um.d) Carbono e silício, ambos com valência quatro. Eles pertencem

ao grupo 14 da tabela periódica.e) Hélio, neônio e argônio. Eles pertencem ao grupo 18 (gases

nobres).

25 a) K-2 L-6b) Grupo 16, pois apresenta seis elétrons na camada de valência.

26 a) K-2 L-4b) Grupo 14, pois apresenta quatro elétrons na camada de valência.

35 As distribuições eletrônicas completas, com os subníveis na or-dem fornecida pelo diagrama das diagonais, são:

I. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

II. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6

III. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8

IV. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1

a) I e IVI Z 17II Z 26III Z 28IV Z 37

b) II e IIII 3o períodoII 4o períodoIII 4o períodoIV 5o período

c) I grupo 17 (7A), 3o períodoIV grupo 1 (1A), 5o período

d) II e III, pois a distribuição eletrônica termina em 3d.

Retirando 3 elétrons (os 2 da camada de valência e 1 do subnível3d), temos a configuração eletrônica do 27Co3:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6

que corresponde à seguinte distribuição eletrônica nas camadas:K-2 L-8 M-14

71 Alternativa B.A configuração eletrônica do 26Fe é:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6

Retirando 3 elétrons (os 2 da camada de valência e 1 do subnível3d), temos a configuração eletrônica do 26Fe3:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5

Assim, o último subnível ocupado é o 3d e nele há 5 elétrons.

36 As distribuições eletrônicas nos subníveis, na ordem fornecida pelodiagrama das diagonais, são:

I. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5

II. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f2

III. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

IV. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p4

V. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2

a) III tem número atômico 18 e IV tem número atômico 34. Con-sultando a tabela periódica, concluímos que III é o argônio eIV é o selênio.

b) I (3d5) e II (4f2) são metais; III é gás nobre (3s2 3p6)c) I – 4o período, grupo 7 (7B), elemento de transição

II – 6o período, grupo 3 (3B), transição internaIII – 3o período, grupo 18 (zero), gás nobreIV – 4o período, grupo 16 (6A), calcogênioV – 3o período, grupo 14 (4A), grupo do carbono

d) transição: I (3d5)transição interna: II (4f2)representativos: III (3p6), IV (4p4) e V (3p2)

38 a) Na tabela periódica, a energia de ionização cresce para cima epara a direita. Consultando a posição dos elementos mencio-nados na tabela, concluímos que o bário é o que possui menorenergia de ionização, pois está mais para baixo à esquerda.

b) Dentre os citados, são metais de transição o ferro, o mercúrioe o crômio.

39 Alternativa B.Na seqüência de oito elementos que vai de A até B, a energia deionização, de modo geral, aumenta com o aumento do número atô-mico. Isso indica que esses oito elementos pertencem a um mesmoperíodo da tabela periódica. E a súbita redução da energia deionização ao passar de B para C indica uma mudança de período.Os oito elementos de A até B devem pertencer, portanto, ao se-gundo ou ao terceiro período da tabela (períodos que têm apenasoito elementos), com A sendo alcalino e B sendo gás nobre. E oelemento C deve ser o alcalino do período seguinte.Assim, podemos ter as seguintes possibilidades:1a possibilidade: A é o lítio (Z 3), B é o neônio (Z 10) e C éo sódio (Z 11).2a possibilidade: A é o sódio (Z 11), B é o argônio (Z 18) eC é o potássio (Z 19).Dentre as alternativas apresentadas, a única possível é a B, quecorresponde à segunda possibilidade.

40 Alternativa E.A alternativa A é falsa, pois os alcalinos têm baixa energia deionização.A alternativa B é falsa porque os halogênios têm alta energia deionização.A alternativa C é falsa, já que a energia de ionização do magnésioé maior que a do sódio e não o contrário.A alternativa D é falsa, pois, se A antecede B (de Z 3), então Aé o hélio (Z 2).A alternativa E é verdadeira, pois os gases nobres apresentam ele-vada energia de ionização.

41 Alternativa B.“A 1a energia de ionização é medida pela energia absorvida quan-do 1 elétron é retirado de um átomo neutro isolado. Para ummesmo elemento, a 2a energia de ionização é maior do que a 1a.”

43 Alternativa B.No caso do elemento A, há um salto significativo no valor da ener-gia de ionização quando comparamos E1 com E2. Isso indica quese trata de um elemento químico com um elétron na camada devalência, pois, uma vez removido esse elétron, o próximo seráretirado da camada anterior, o que faz com que E2 seja muito maiordo que E1.

RESOLUCOES_044_053 6/14/05, 16:4949

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

5016 Com base na fórmula de Lewis apresentada, podemos elaborar a

seguinte fórmula estrutural:N l N l O

Há uma ligação covalente dupla entre N e N e uma ligaçãocovalente dupla entre N e O. Assim, a opção que melhor descreveas ligações na molécula é D.

17 O mercúrio é líquido, pois seu ponto de fusão é inferior a 25ºC eseu ponto de ebulição é superior a 25ºC. As demais substâncias databela são sólidas, pois têm ponto de fusão superior a 25°C. (Su-bentende-se que os dados e a questão se referem à mesma pres-são, 1 atm.)

20 Espera-se que o aluno encontre, por exemplo, que bronze é em-pregado para elaborar estátuas, sinos, medalhas e utensílios, e queo latão é usado em torneiras, parafusos, porcas, tonéis (“latões”) einstrumentos musicais de sopro e de percussão.

23 a) Falsa, pois se trata de uma substância metálica, na qual não hámoléculas, e sim retículo cristalino metálico.

b) Falsa, pois átomos de metal perdem elétrons e ficam com octetocompleto quando se transformam em cátions, o que ocorrequando se combinam com não-metais.

c) Falsa. Num retículo cristalino metálico os átomos se unem porligação metálica.

d) Verdadeira. Atribui-se aos elétrons livres a condução de cor-rente elétrica por um objeto de metal.

e) Verdadeira. Atribui-se aos elétrons livres a condução de calorpor um objeto de metal.

f) Verdadeira. A resistência do aço à tração faz com que cabosde aço sejam usados no sustento de cargas (por exemplo, noselevadores) e vergalhões de aço sejam entrelaçados e coloca-dos em meio ao concreto, formando o material chamado deconcreto armado, no qual o concreto resiste à compressão e oaço resiste à tração.

24 O ouro é substância metálica e o iodo é substância molecular. Es-pera-se, portanto, que o ouro apresente maior ponto de fusão.Professor: Apenas para confirmar a previsão feita, pode-se dizer aosalunos que o ponto de fusão do ouro é 1.064°C e o do iodo é 114ºC.

25 O HBr é substância molecular e o KBr é substância iônica. Espera-se,portanto, que o ponto de fusão do KBr seja maior que o do HBr.Professor: Apenas para confirmar a previsão feita, pode-se dizeraos alunos que o ponto de fusão do HBr é 87°C e o do KBr é734ºC.

27 É substância iônica. As substâncias iônicas são, em geral, sólidasnas condições ambientes e não conduzem corrente elétrica quan-do sólidas (pois os íons no retículo cristalino iônico não têm mo-bilidade para conduzir a corrente elétrica), mas conduzem-na quan-do fundidas (pois, nessa situação, os íons adquirem mobilidade).

28 É uma substância molecular. As substâncias moleculares podemapresentar-se como sólidas, líquidas ou gasosas nas condições am-bientes e não tendem a conduzir corrente elétrica (porque são for-madas por moléculas).

29 É uma substância metálica. As substâncias metálicas são, em ge-ral, sólidas nas condições ambientes e conduzem corrente elétricano estado sólido (graças a elétrons presentes na substância quepossuem suficiente mobilidade para conduzir a corrente elétrica).

30 a) KCl e Al2O3

b) H2O e HFc) Fe e Nid) As iônicas e as metálicas: KCl, Al2O3, Fe e Nie) A substância gasosa deve ser uma das duas substâncias

moleculares. Como a água é líquida nas condições ambientes,deduz-se que o HF deve ser a substância gasosa.

No caso de B, há um salto significativo de E3 para E4, evidencian-do a presença de três elétrons de valência. E, no caso de C, há umsalto significativo de E2 para E3, o que permite deduzir que hádois elétrons de valência.

44 1 – Verdadeira. Cada elemento químico tem valores característi-cos de energia de ionização.

2 – Falsa. A eletroafinidade é uma propriedade dos átomos doselementos químicos e não das substâncias químicas.

3 – Falsa. Em um grupo, o raio atômico cresce de cima para baixo.4 – Verdadeira. Elementos de um mesmo grupo possuem proprie-

dades químicas semelhantes (embora não necessariamenteidênticas).

48 Alternativa A.O ponto de fusão e a primeira energia de ionização são proprieda-des periódicas.Como cálcio, estrôncio e bário são metais alcalino-terrosos doquarto, quinto e sexto períodos, respectivamente, espera-se que ovalor de X se situe entre 700 e 850. Isso aponta para as alternati-vas A e D, apenas.Quanto ao valor de Y, espera-se que seja maior do que 131, masmaior por uma quantidade equiparável à diferença entre 131 e 120.Assim, a alternativa A pode representar valores que completamcorretamente a tabela, mas a alternativa D não, pois o valor de Ynela apresentado é extremamente grande.

Capítulo 7

Ligações químicasinteratômicas

1 Todas apresentam ponto de fusão maior que 25ºC e, portanto, sãosólidas nessa temperatura. (Subentende-se que os dados e a ques-tão se referem à mesma pressão, 1 atm.)

3 a) (Na)1(Br)1 ⇒ NaBrb) (K)2(O

2)1 ⇒ K2Oc) (Mg2)1(S

2)1 ⇒ MgSd) (Al3)1(Cl)3 ⇒ AlCl3

e) (Li)2(O2)1 ⇒ Li2O

f) (Ba2)1(H)2 ⇒ BaH2

4 Espera-se que A forme cátion monovalente e que B forme âniontrivalente.(A)3(B

3)1 ⇒ A3B

6 São gasosas aquelas cujo ponto de ebulição é inferior a 25°C: hi-drogênio, flúor, oxigênio, nitrogênio, metano, cloreto de hidrogê-nio, cloro, brometo de hidrogênio, sulfeto de hidrogênio, fluoretode hidrogênio, amônia, iodeto de hidrogênio.São líquidas aquelas cujo ponto de fusão é inferior a 25°C e cujoponto de ebulição é superior a 25°C: etanol, metanol, bromo, água,benzeno.São sólidas aquelas cujo ponto de fusão é superior a 25°C:naftaleno, iodo, glicose, sacarose, vitamina C.(Subentende-se que os dados e a questão se referem à mesma pres-são, 1 atm.)

14 Em todas, pois carbono e oxigênio estão com oito elétrons na últi-ma camada e o hidrogênio está com dois. Em outras palavras, ocarbono está fazendo quatro ligações, o oxigênio, duas, e o hidro-gênio, uma.

RESOLUCOES_044_053 6/14/05, 16:5050

51

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

34 Alternativa D.Da fórmula do óxido deduz-se que o cátion do metal M étetravalente, M4.

MO2 ⇒ (M4)1(O2)2

Assim, na ligação com cloro, temos:(M4)1(Cl)4 ⇒ MCl4

36 Alternativa A.A distribuição eletrônica nas camadas para o hidrogênio é K-1,para o carbono é K-2 L-4 e para o nitrogênio é K-2 L-5. Assim, namolécula de HCN temos, ao todo, dez elétrons de valência (umdo H, quatro do C e cinco do N). Esse é o número de elétrons quedeve, portanto, aparecer na fórmula de Lewis.Apenas a alternativa A mostra uma fórmula de Lewis com dezelétrons. Além disso, ela está de acordo com a regra do octeto:hidrogênio está com dois elétrons na camada de valência; carbo-no e nitrogênio com oito.

40 Alternativa A.A fórmula estrutural que se pode montar a partir da fórmulamolecular COCl2 é:

O

Cl k C k Cl

l

Há quatro ligações covalentes na molécula. Duas delas são liga-ções covalentes simples.As outras duas compõem uma “ligação covalente dupla”.

41 Alternativa A.Consultando os números atômicos na tabela periódica, temos:Hidrogênio (Z 1) ⇒ 1 elétronOxigênio (Z 8) ⇒ 8 elétronsAssim, na molécula de H2O, temos ao todo 10 elétrons, ou seja,1 de cada hidrogênio e 8 do oxigênio.Professor: Os estudantes muitas vezes respondem “8 elétrons”nesse exercício. É importante salientar que 8 elétrons são apenasos que estão nas camadas de valência dos átomos, portanto são osque aparecem na fórmula de Lewis (fórmula eletrônica). Alémdeles, há mais 2, que estão na primeira camada do oxigênio e nãoaparecem na fórmula de Lewis.

43 Alternativa A.Consultando o número atômico na tabela periódica, temos:Arsênio, grupo 15 (Z 33) ⇒ 33 elétronsO número total de elétrons em torno do átomo de arsênio englobatodos os elétrons desse átomo (33) mais os 3 compartilhados, umcom cada cloro, de acordo com a fórmula eletrônica:

Cl As Cl

Cl

Assim, o número total de elétrons em torno do átomo de arsêniona substância AsCl3 é 36. (Note que isso corresponde à eletrosferado gás nobre criptônio 36Kr.)

46 Alternativa D.O aço (I) é uma liga de ferro com pequeno teor de carbono (c).O ouro 18 quilates (II) é uma liga de ouro e cobre contendo, even-tualmente, prata (d).O bronze (III) é um liga de cobre e estanho (b).O latão (IV) é uma liga de cobre e zinco (a).

48 Alternativa D.A figura I mostra o modelo de uma substância simples (átomos deum mesmo elemento) no estado sólido. Dentre as substâncias dasalternativas, corresponde ao ferro (Fe). O modelo representa oretículo cristalino metálico dessa substância, em que as unidadessão átomos de ferro.A figura II mostra o modelo de uma substância composta de doiselementos químicos, no estado sólido. Dentre as substâncias das

alternativas, corresponde ao cloreto de sódio (NaCl). O modelorepresenta o retículo cristalino iônico dessa substância, no qual asunidades constituintes são cátions Na e ânions Cl.A figura III mostra o modelo de uma substância molecular com-posta de dois elementos químicos. As moléculas são constituídaspor um átomo de um elemento químico e dois átomos de outro. Ea substância não está no estado sólido, pois as moléculas não es-tão organizadas em um retículo cristalino. Dentre as substânciasque aparecem nas alternativas, representa o dióxido de carbono(CO2), que é gasoso nas condições ambientes.

Capítulo 8

Geometria molecular e ligaçõesquímicas intermoleculares

6 À medida que aumenta a diferença de eletronegatividade, aumen-ta o caráter iônico da ligação.

NaCl MgCl2 PCl3 SCl2 Cl2

← Aumenta a diferença de eletronegatividade —← Aumenta o caráter iônico —

— Aumenta o caráter covalente →Sódio e magnésio possuem uma diferença de eletronegatividadesuficientemente grande em relação ao cloro para que NaCl e MgCl2

apresentem ligação iônica. Os elementos fósforo e enxofre apre-sentam uma menor diferença de eletronegatividade em relação aocloro e, assim, as ligações em PCl3 e SCl2 são covalentes polares.Finalmente, no Cl2 a diferença de eletronegatividade entre os áto-mos é nula e, conseqüentemente, a ligação é covalente apolar.

8 Porque a molécula de CF4 é tetraédrica. Em decorrência disso, osmomentos de dipolo das ligações se cancelam e, portanto, o mo-mento de dipolo resultante é nulo, ou seja, a molécula é apolar.

9 Como a água é polar e como o óleo de soja é insolúvel nela, de-duz-se que as moléculas do óleo são apolares. Assim, a deduçãomais cabível é a expressa em C.

10 Das moléculas das substâncias apresentadas, apenas as de HClsão polares. Espera-se, portanto, que essa substância seja a quemelhor se dissolva em água, cujas moléculas também são polares.

11 Das substâncias apresentadas, apenas o CCl4 tem moléculas apolares.Assim, é de se esperar que essa substância seja a que melhor sedissolva em gasolina, cujas moléculas também são apolares.

14 A gordura é apolar. Para removê-la é mais eficiente um solventeapolar, que, no caso, é a benzina (mistura de hidrocarbonetos).

15 O esquema a seguir permite, em linhas muitíssimo gerais, en-contrar o tipo predominante de interação intermolecular em umacerta substância:

Ligação de

hidrogênioDipolo instantâneo-

dipolo induzido

Dipolo-dipolo

NãoSim

Possui H diretamente ligado a F, O ou N?

ApolarPolar

A molécula da substância é polar ou apolar?

RESOLUCOES_044_053 6/14/05, 16:5051

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

52Empregando o esquema, temos:a) dipolo-dipolob) dipolo instantâneo-dipolo induzidoc) dipolo instantâneo-dipolo induzidod) ligação de hidrogênioe) ligação de hidrogêniof) dipolo instantâneo-dipolo induzidog) dipolo-dipoloh) dipolo-dipoloi) dipolo instantâneo-dipolo induzidoj) dipolo-dipolok) dipolo-dipolol) dipolo-dipolo

21 Desenho , pois na ebulição da água as moléculas dessa substân-cia se separam umas das outras (interações intermoleculares dotipo ligação de hidrogênio são rompidas), mas continuam sendomoléculas de H2O.

22 a) Embora na seqüência HF, HCl, HBr e HI haja aumento da mas-sa da molécula, o HF destoa, apresentando maior ponto deebulição devido ao tipo de interação intermolecular. Entremoléculas de HF ocorrem ligações de hidrogênio, interaçõesmais fortes do que as do tipo dipolo-dipolo, que ocorrem entreas moléculas de HCl, de HBr e de HI. A mesma razão (presen-ça de ligações de hidrogênio) faz H2O e NH3 possuírem pon-tos de ebulição que destoam dentro das seqüências H2O, H2S,H2Se, H2Te e NH3, PH3, AsH3, SbH3.

b) Em toda a seqüência CH4, SiH4, GeH4, SnH4, o tipo de interaçãointermolecular é o mesmo: dipolo instantâneo-dipolo induzi-do. O CH4 não destoa porque não apresenta um tipo de interaçãointermolecular diferente dos outros membros da série.

23 Todas são moleculares. Todas elas são substâncias simples for-madas por átomos de não-metal. Em todas há, portanto, ligaçãocovalente. (Para ser mais rigoroso, fósforo branco, oxigênio, ozô-nio, enxofre rômbico e enxofre monoclínico têm naturezamolecular, enquanto fósforo vermelho, grafite e diamante têmnatureza macromolecular.)

25 O quadro-negro, pois, na verdade, é ele que risca o giz e não ocontrário. Quando o giz é esfregado sobre o quadro-negro, frag-mentos do giz são arrancados pelo material do quadro-negro.

Uma vez que a eletronegatividade cresce para cima em um grupoe para a direita em um período, podemos afirmar que, entre asalternativas, a substância KF apresenta os elementos com maiordiferença de eletronegatividade.

37 Alternativa A.Consultando a tabela periódica, podemos avaliar em qual das al-ternativas há maior diferença de eletronegatividade entre os ele-mentos. Isso ocorre na substância de fórmula CsF.

38 Alternativa C.• HCl: ligação polar, molécula linear, portanto polar.• H2O: ligações polares, molécula angular, portanto polar.• CO2: ligações polares, molécula linear na qual os dipolos das

ligações se cancelam sendo, portanto, apolar.• NH3: ligações polares, molécula piramidal, portanto polar.• H2: ligação apolar, portanto molécula apolar.

44 Alternativa C.Via de regra, líquido polar e líquido apolar não tendem a formarsistema homogêneo. Na mistura heterogênea formada por ambos,o de maior densidade constituirá a fase inferior e o de menor den-sidade, a fase superior.

45 Alternativa B.Para a remoção da graxa, que é apolar (derivado direto do petró-leo), é mais recomendado o uso de um solvente também apolar.Dentre as alternativas, o único líquido apolar é a gasolina.

46 Alternativa D.A molécula de metano é tetraédrica e apolar. As forçasintermoleculares existentes nessa substância são do tipo dipoloinstantâneo-dipolo induzido, que são chamadas por alguns auto-res de forças de van der Waals.

50 Alternativa E.No N2 (substância apolar) liquefeito, as interações entre as molé-culas são do tipo dipolo instantâneo-dipolo induzido, também de-nominadas forças de dispersão de London ou, simplesmente,forças de London.

52 Alternativa D.Numa reação química (como a que aparece na alternativa A) háum rearranjo de átomos, ou seja, eles passam a se unir de manei-ras diferentes. Nas reações químicas são rompidas e formadas li-gações químicas entre átomos (interatômicas).Na vaporização do H2 (apolar) líquido são rompidas interaçõesdipolo instantâneo-dipolo induzido.Na condensação do vapor de água (quando as moléculas se uneme passam da fase de vapor para a fase líquida) são formadas liga-ções de hidrogênio.Na evaporação da água (quando as moléculas se separam e pas-sam da fase líquida para a fase de vapor) são rompidas ligações dehidrogênio.

H

H

kk

H H k C k HC

H

H

H

H

k

H H k P k HP

H

H

Eletronegatividade

H

Na

K

F

I

b) A molécula de CH4 é tetraédrica e a de PH3 é piramidal.

32 Alternativa A.Da primeira linha da tabela deduzimos que I e II são não-metais.Das outras duas linhas, deduzimos que III é metal.

35 Alternativa B.Das moléculas representadas nas alternativas, a que apresenta maiordiferença de eletronegatividade entre os átomos é HkF. Essa é aligação mais polar e, como só há uma ligação na molécula, é amolécula mais polar.Professor: É oportuno estabelecer uma comparação entre esse exer-cício (que é sobre polaridade da molécula) e o exercício 4 (que ésobre polaridade da ligação).

31 a) I. CH4

II. PH3

36 Alternativa E.Utilizando os números atômicos fornecidos, podemos situar oselementos em questão na tabela periódica (veja esquema a seguir).

RESOLUCOES_044_053 6/14/05, 16:5052

53

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

A combustão é um exemplo de reação química. Nas reações quí-micas são rompidas e formadas ligações químicas entre átomos(interatômicas).

54 Alternativa A.Nas séries de moléculas apolares I e V, o tipo de interaçãointermolecular é o mesmo para todos os membros (dipolo instan-tâneo-dipolo induzido). O aumento do ponto de ebulição ocorrena mesma ordem em que aumenta a massa molecular.Nas séries II, III e IV, o ponto de ebulição de HF, NH3 e H2Odestoa dos demais por apresentarem ligações de hidrogênio. Osdemais membros dessas séries apresentam interações intermo-leculares do tipo dipolo-dipolo.

57 Alternativa A.O NaCl é iônico e, certamente, possui ponto de fusão superior aodas outras substâncias em questão, que são moleculares. Entre asrestantes, a ordem crescente de pontos de fusão deve acompanhara intensidade das interações intermoleculares:Cl2 (dipolo instantâneo-dipolo induzido) HI (dipolo-dipolo) H2O(ligação de hidrogênio)Assim, temos Cl2 HI H2O NaCl.

58 0 – Falsa. Os átomos neutros do elemento de número atômico 19têm distribuição eletrônica 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1, indicando setratar de metal do grupo 1 (1A), e os átomos neutros do elemen-to de número atômico 9 têm distribuição eletrônica 1s2 2s2 2p5,indicando se tratar de não-metal do grupo 17 (7A). Ambos for-mam composto iônico, que é sólido nas condições ambientes.

1 – Falsa. Um elemento X do grupo 17 (7A, grupo dos halogênios)só pode estabelecer, com outro átomo X, uma ligação covalente.Assim, a molécula X2 terá fórmula estrutural XkX.

2 – Falsa. A molécula é angular como é o caso de, por exemplo,H2O e H2S.

3 – Falsa. Um íon de metal alcalino-terroso tem carga +2.

62 Alternativa A.Alótropos são diferentes substâncias simples formadas pelo mes-mo elemento químico. Isso corresponde à alternativa A. As alter-nativas B, D e E, que falam em substâncias compostas, são incor-retas. A alternativa C também é incorreta, pois a atomicidade podeser diferente em dois alótropos. Um exemplo é o caso de O2 e O3.

63 Alternativa B.Quanto menor for a distância média entre os átomos de carbono,mais próximos esses átomos estarão e, portanto, maior será a den-sidade da substância.Como o diamante apresenta a menor distância média entre os áto-mos, deduz-se que ele é a variedade alotrópica mais densa dastrês. E a maior das densidades apresentadas é 3,5 g/cm3. Agoraque temos a densidade do diamante, vamos expressar a massa de0,175 quilate em gramas e, a seguir, calcular o volume ocupadopor essa massa.

Grandezas: Massa Massaem quilates em gramas

1 quilate — 0,20 g

0,175 quilate — x⇒ x 3,5 10–2 g

Essa é a massa (em gramas) do diamante em questão. Empregan-do a densidade, podemos descobrir seu volume:

Grandezas: Massa Volume

3,5 g — 1 cm3

3,5 10–2 g — y⇒ y 1,0 10–2 cm3

Capítulo 9

Condutividade elétricade soluções aquosas

1 Uma solução eletrolítica é aquela que conduz corrente elétrica (por-que contém íons dissolvidos, isto é, íons livres para transportar acorrente elétrica). Uma solução não-eletrolítica é aquela que nãoconduz corrente elétrica (porque não contém íons dissolvidos).

2 Uma solução iônica é aquela que contém íons dissolvidos (e, emconseqüência da presença de íons livres, conduz corrente elétri-ca). Uma solução molecular é aquela que não contém íons dissol-vidos (e, por isso, não conduz corrente elétrica).(Uma solução iônica pode ser obtida dissolvendo-se em água umcomposto iônico — por exemplo, NaCl — ou, então, um compos-to molecular que sofra ionização — por exemplo, HCl. Já umasolução molecular pode ser obtida dissolvendo-se em água umcomposto molecular que não sofra ionização — por exemplo,sacarose.)

4 a) Molecular, pois é formado pelo hidrogênio (que alguns auto-res consideram como não-metal e outros consideram como um“caso único”) ligado a um não-metal.

b) Ionização, ou seja, uma quebra da molécula que origina íons.c) Sim, pois apresenta íons livres.

5 a) Molecular, pois é formada pelo hidrogênio (que alguns auto-res consideram como não-metal e outros consideram como um“caso único”) e pelos não-metais carbono e oxigênio.

b) Nenhuma delas. O fato de o açúcar ser molecular indica quenão pode sofrer dissociação iônica. E o fato de a solução sermolecular indica que o açúcar não sofre ionização, ou seja,não há quebra da molécula com formação de íons.

c) Não, pois a solução, sendo molecular, não apresenta íons livres.

6 a) Molecular, pois é constituído de hidrogênio ligado a não-me-tal (o que ocorre por ligação covalente).

b) Não, pois se trata de um composto formado por moléculas.c) Não, pois no estado líquido continua sendo um composto for-

mado por moléculas.d) O HBr é molecular. E o enunciado informa que sua solução

aquosa é eletrolítica, ou seja, conduz corrente elétrica. Deduz-se que, quando o HBr se dissolve em água, sofre ionização.

7 a) Molecular, pois é formado por hidrogênio e não-metais.b) Não, pois se trata de um composto formado por moléculas.c) Não, pois no estado sólido continua sendo um composto for-

mado por moléculas.d) Não, pois, como informa o enunciado, a solução de etanol em

água é molecular.e) Nenhuma delas. Não sofre dissociação iônica porque não é

composto iônico. E deduz-se que não sofre ionização porquesua solução aquosa é molecular, e não iônica.

9 a) Molecular, pois é constituída de hidrogênio ligado a não-me-tal (o que ocorre por ligação covalente).

b) Não, pois se trata de um composto formado por moléculas.c) Não, pois no estado líquido continua sendo um composto for-

mado por moléculas.d) O enunciado informa que a solução aquosa de amônia é iônica.

Portanto, tal solução é eletrolítica (conduz a corrente elétrica).e) Ionização, pois se trata de um composto molecular cuja solu-

ção aquosa é iônica.

RESOLUCOES_044_053 6/14/05, 16:5053

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

54

6 a) No H há 1 próton e no OH há 17 prótons (16 do oxigênio e1 do hidrogênio).

b) No H não há elétrons e no OH há 18 elétrons (16 do oxigê-nio, 1 do hidrogênio e 1 que confere ao conjunto a carga glo-bal negativa).

Professor: Essa questão pretende mostrar que os átomos presentesna hidroxila satisfazem à regra do octeto e que o H, consideradoisoladamente, não a satisfaz. Isso prepara o terreno para a com-preensão de que, em solução aquosa, o H se acha unido à águaformando H3O

. O professor pode já falar sobre isso se julgaroportuno.

31 (Cr3)1(C18H12N3O63)1 ou Cr(C18H12N3O6) ou CrC18H12N3O6 ou

(C18H12N3O6)Cr ou C18H12N3O6Cr

42 a) bissulfeto (vem do ácido sulfídrico, H2S)b) bissulfito (vem do ácido sulfuroso, H2SO3)c) bissulfato (vem do ácido sulfúrico, H2SO4)d) bicarbonato (vem do ácido carbônico, H2CO3)

52 Alternativa C.O suco gástrico contém ácido clorídrico, HCl.

53 Alternativa A.A equação que representa a ionização do ácido acético é:CH3COOH B H CH3COO

Assim, no membro da direita, aparece H CH3COO, o quepode ser escrito como H H3C2O2

.

55 Alternativa A.Se a fórmula de um hidróxido é M(OH)2, então M deve ser ummetal que forma cátion bivalente M2. Nas alternativas aparecemdois metais, magnésio e alumínio, dos quais apenas o magnésioforma cátion estável bivalente.

58 Alternativa E.Suco de limão — caráter ácido.Soda cáustica, amoníaco e leite de magnésia — caráter alcalino(básico).Álcool e detergente — meios próximos do neutro.

60 Alternativa D.Como enxofre (S) e selênio (Se) pertencem ao grupo 16 (6A),podem fazer duas ligações covalentes e ligar-se a dois átomos dehidrogênio, formando H2S e H2Se.

Professor: Nesse exercício é oportuno comentar que ácidosulfídrico é o nome que designa o H2S quando dissolvido em água,situação em que ele mostra seu caráter ácido, ao se ionizar e libe-rar H. A expressão sulfeto de hidrogênio, por outro lado, é maisampla e pode ser usada para denominar o H2S também quandofora da água. Da mesma maneira, HCl é chamado ácido clorídri-co quando em água. Fora dela, no entanto, é mais corretamentedenominado cloreto de hidrogênio.

61 Alternativa E.As espécies químicas mencionadas no texto podem ser represen-tadas pelas fórmulas O2, CO2, NO3

, SO42, Cl, PO4

3, Na, K,Fe2/Fe3 (a designação “ferro”, nesse caso, é ambígua), Mg2 e

Capítulo 10

Princípios de QuímicaInorgânica (I)

CrO42 substituindo Cr por Mo MoO4

2

Cromato Molibdato

Ca2. Assim, a substância simples citada é O2, os ânionsmonovalentes (uma carga negativa) são NO3

(nitrato) e Cl

(cloreto) e os cátions bivalentes (duas cargas positivas) são Fe2

(ferro (II)), Mg2 (magnésio) e Ca2 (cálcio).As conchas de moluscos contêm grande quantidade de carbonatode cálcio e, por isso, caracóis não sobrevivem em águas pobresem cálcio.

65 Alternativa B.H2SO4 Ba(OH)2 → BaSO4 2 H2O

66 Alternativa A.O cátion potássio é representado por K. O ânion bromato, BrO

3,deriva do ácido brômico, HBrO3 (semelhante ao clórico). Assim,o bromato de potássio, (K)1(BrO3

)1, apresenta, na ordem indicadapela fórmula, elemento do grupo dos metais alcalinos (K), doshalogênios (Br) e dos calcogênios (O).

69 Alternativa D.O carbonato de cálcio é um carbonato de metal do grupo 2. Deacordo com o enunciado, esse sal deve ser pouco solúvel.O cloreto de magnésio é um cloreto de metal do grupo 2. De acor-do com o enunciado, esse sal deve ser solúvel.O sulfato de sódio é um sulfato de metal do grupo 1. De acordocom o enunciado, esse sal deve ser solúvel.Assim, no que diz respeito à solubilidade, há maior probabilidadede encontrar os dois últimos dissolvidos na água do mar.

70 Alternativa E.Trata-se de um problema que o aluno deve responder por analo-gia. Como Cr e Mo pertencem ao mesmo grupo, possuem proprie-dades semelhantes:

O íon amônio, conhecido do estudante, tem fórmula NH4. Assim:

[NH4]2 [MoO4

2]1 ⇒ (NH4)2MoO4

73 Alternativa A.Da fórmula M(NO3)2 decorre que o cátion é bivalente: M2.Assim, o sulfeto em questão terá fórmula:

[M2]2 [S2]2 ⇒ M2S2 ⇒ MS

74 Alternativa E.A fórmula dada é: [Ca2]x[PO4

3]3[OH]1

Podemos afirmar que:• x íons Ca2 contribuem com 2x cargas positivas;• 3 íons PO4

3 contribuem com 9 cargas negativas;• 1 íon OH contribui com 1 carga negativa.No composto dado, a carga total positiva deve ser igual à cargatotal negativa para que haja neutralidade elétrica. Assim:

2x 9 1 ⇒ 2x 10 ⇒ x 5

Professor: Esse é um exercício no qual os alunos quase sempreencontram dificuldade. Cabe salientar que, em se tratando de umsal com mais de um cátion e/ou ânion, não valem “regrinhas prá-ticas” como a que se costuma usar em casos como:

[Ca2]3 [PO43]2 ⇒ Ca3(PO4)2

Percebe-se que no Ca3(PO4)2 temos 6 cargas positivas (dos 3 íonsCa2), que são compensadas por 6 cargas negativas (dos 2íons PO4

3).Esse exercício propicia, portanto, uma oportuna discussão sobre oque está em jogo quando fazemos uma fórmula de um compostoiônico: obter uma fórmula na qual esteja implícito o fato de acarga positiva ser cancelada pela negativa e vice-versa.

RESOLUCOES_054_068 6/14/05, 16:5354

55

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

78 Alternativa C.Ao se dissolverem em água, tanto LiOH quanto KNO3 (substânciasiônicas) sofrem dissociação iônica, fornecendo solução eletrolítica.Ao se dissolver em água, o H2SO4 (substância molecular) sofreionização, formando solução eletrolítica.A glicose, C6H12O6, é uma substância molecular que, diferente-mente do H2SO4, não sofre ionização ao se dissolver em água. Suasolução é não-eletrolítica.

82 Alternativa C.As características apresentadas referem-se a uma substância iônica.Uma substância iônica é sólida nas condições ambientes graças àintensa atração eletrostática entre os íons do retículo cristalinoiônico, atração que também explica o fato de compostos iônicosapresentarem, em geral, alto ponto de fusão.Essa intensa atração não permite que uma camada de íons deslize emrelação a outra camada, quando submetemos um cristal iônico a umesforço mecânico. Assim, se o esforço aplicado for muito intenso, ocristal sofrerá uma quebra em vez de se deformar. Por isso, cristaisiônicos não se deformam com facilidade, mas são quebradiços.Quando uma substância iônica está fundida ou em solução aquo-sa, os íons apresentam mobilidade e o material conduz a correnteelétrica.

83 Alternativa B.Ao se dissolver em água:

I. (sal) sofre dissociação iônica;II. não sofre dissociação iônica nem ionização;III. não sofre dissociação iônica nem ionização;IV. (sal) sofre dissociação iônica;V. (ácido) sofre ionização; e

VI. (sal) sofre dissociação iônica.Assim, apenas I, IV, V e VI originam solução aquosa que conduzcorrente elétrica.

85 Alternativa C.Ao dissolver um sal (que é um composto iônico) em água, elesofre dissociação iônica, ou seja, seus íons se separam e ficamrodeados pelas moléculas de água (hidratados). No caso do nitra-to de potássio, sólido, formado pelos íons K e NO3

, o processopode ser representado assim:

Em equação: KNO3 (s) → K

(aq) NO3 (aq)

Em palavras: O composto sólido KNO3, que é formado pelosíons K e NO3

, ao se dissolver em água, sofre dissociação iônica,fornecendo uma solução na qual estão presentes os íons K e NO3

aquosos.A alternativa C mostra uma maneira também correta de represen-tar o processo acima. As outras não.

Professor: Esse exercício permite salientar que dissolver não é omesmo que dissociar. Dissolver é o ato de fazer uma solução (istoé, mistura homogênea). É um termo que pode ser empregado paraas mais variadas substâncias (HCl, NH3, açúcar, NaCl, NaOH eoutras) quando estão sendo misturadas com água. Por outro lado,dissociar significa separar. Assim, dissociação iônica é a separa-ção de íons (que já existem previamente), que acontece quandouma substância iônica se dissolve em água. Esta última tambémnão deve ser confundida com ionização, que é a formação de íons,que ocorre quando ácidos e amônia (compostos moleculares) sedissolvem em água.

86 Alternativa E.O íon carbonato está relacionado ao ácido carbônico:

Assim, no carbonato de cálcio, temos ligações iônicas (entre Ca2

e CO32) e covalentes (entre C e O no ânion carbonato):

O

C

Carbonato de cálcio

O

[Ca]2

O

2

k

l

k

87 Alternativa D.Nas substâncias I2, NH3 e NCl3 as ligações são covalentes.

H2O

O

C

Ácido carbônico

H k O O k Hkk

l

O

C

Ânion carbonato(ligações covalentes entre C e O)

O Okk

l

H Cl

I k I H k N k H Cl k N k Cl

k k

Na substância KI a ligação é iônica.[K] [I]

Na substância KOH há ligação covalente (entre O e H) e ligaçãoiônica (entre K e OH).

O H

[Na]

88 Alternativa D.

11A: 1s2 2s2 2p6 3s1 (é metal do grupo 1, ou 1A)

8B: 1s2 2s2 2p4 (é não-metal do grupo 16, ou 6A)

1C: 1s1 (é o hidrogênio)Entre A (metal) e B (não-metal) há ligação iônica. Entre B (não-metal) e C (hidrogênio) há ligação covalente, que, graças à dife-rença de eletronegatividade entre B e C, será polar.Professor: A é o sódio, B é o oxigênio, C é o hidrogênio, e o com-posto ABC é NaOH. Esse exercício propicia uma oportunidadepara elaborar e discutir em sala a fórmula eletrônica do hidróxidode sódio, mostrando que todos os átomos estão estáveis, de acor-do com a teoria do octeto:

O H

[Na]

Hidróxido de sódio

Capítulo 11

Princípios de QuímicaInorgânica (II)

4 a) Grandezas: Massa Porcentagem

200 g — 100%x — 10% ⇒

x 20 g

y — 20%y 40 g

A embalagem contém 20 g de pó de giz e 40 g de óxido dezinco.

b) A fórmula do óxido é ZnO e a do sal é CaSO4.

10 Pelas informações dadas no enunciado, os reagentes são NO2 eH2O e os produtos são HNO3 e HNO2. Assim, colocamos essasfórmulas na equação química e, finalizando, fazemos obalanceamento da equação:

2 NO2 H2O → HNO3 HNO2

Professor: Exercícios como esse começam a preparar o aluno paraequacionar uma reação qualquer, tendo recebido como informa-ção quais são os reagentes e produtos. Esse assunto será trabalha-do em mais profundidade no capítulo seguinte.

RESOLUCOES_054_068 6/14/05, 16:5355

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

5620 Pelas informações dadas no enunciado, os reagentes são Na2O2 e

H2O e os produtos são NaOH e O2. Colocamos essas fórmulas naequação química e fazemos o balanceamento:

2 Na2O2 2 H2O → 4 NaOH O2

32 a) Nome comercial do ácido clorídrico (razoavelmente impuro).b) O HCl é um gás nas condições ambientes e encontra-se dissol-

vido em água formando a solução mencionada. A névoa prova-velmente se deve ao HCl gasoso que se desprendeu da solução.

c) 2 HCl Ca(OH)2 → CaCl2 2 H2O

39 As propriedades mostradas para o “ácido oximuriático” corres-pondem ao que atualmente chamamos de gás cloro. É um gás nascondições ambientes, possui odor forte, é tóxico e tem cor amare-lo-esverdeada.A última das propriedades citadas merece comentário mais deta-lhado. Quando o cloro se dissolve em água, reage com ela:

Cl2 H2O → HCl HClO

A solução é, portanto, ácida. Contudo, ao tentar utilizar o indica-dor ácido-base tornassol, a ação alvejante do hipoclorito (ClO)descora o indicador e não permite a determinação, por esse méto-do, do caráter ácido da solução.

44 Grandezas: Massa Porcentagem

60 kg — 100%x — 65% x 39 kg

y — 18% ⇒ y 11 kg

z — 10% z 6 kg

w — 3% w 2 kg

a) 39 kg do elemento químico oxigênio.b) 11 kg do elemento químico carbono.c) 6 kg do elemento químico hidrogênio.d) 2 kg do elemento químico nitrogênio.

56 Alternativa B.CaO H2O → Ca(OH)2

57 Alternativa D.SO3 H2O → H2SO4

58 Alternativa D.I é correta. De acordo com os dados apresentados, na época aágua seria considerada como tendo a fórmula HO, a amônia, HN,o ácido carbônico, CO2, e o ácido sulfúrico, SO3.II é correta. Atualmente, o nome ácido carbônico é dado ao H2CO3

e o nome ácido sulfúrico, ao H2SO4.Nada se pode afirmar sobre III, se está correta ou incorreta, já quenão há meio de inferir qual a fórmula do ácido nítrico à épocacom base apenas nos dados apresentados. Porém, os dados dão aentender que o nome “ácido ...” correspondia à fórmula que hojeatribuímos ao óxido ácido. Seguindo essa lógica, dá a entenderque o ácido nítrico deve ter sido representado por um conjunto deátomos apenas de nitrogênio e oxigênio e, dentro dessa lógica, IIIestaria incorreta.

62 Alternativa E.Se um elemento se liga ao oxigênio formando um óxido E2O decaráter básico, é de se esperar que se trate de um metal alcalino.Metais alcalinos formam cátions monovalentes (E) e seus óxi-dos têm caráter básico. Das opções apresentadas, apenas o potás-sio é metal alcalino.

68 Alternativa C.I é correta. Se a chuva contendo ácidos escorrer até mananciais deágua, poderá provocar aumento de sua acidez e, conseqüentemen-te, a morte de peixes.II é correta. A chuva ácida pode provocar aumento da acidez dosolo e, para que este seja usado no plantio, podem ser necessárias

medidas corretivas de acidez, tais como a calagem, adição de calvirgem ou cal hidratada.III é incorreta. A transpiração dos vegetais é a perda de água dire-tamente na forma de vapor, fato que não atenua a presença deácidos na chuva nem os prejuízos que isso traz ao ambiente.

69 Alternativa A.I é plausível porque, à medida que a concentração de NO diminui,a de NO2 sofre aumento. Além disso, sabe-se que o NO reage comO2 formando NO2:

2 NO O2 → 2 NO2

II é plausível porque veículos emitem CO e o gráfico mostra picosde concentração de CO nos horários em que costuma haver tráfe-go mais intenso.III não parece plausível porque veículos emitem óxidos de nitro-gênio qualquer que seja o horário de circulação.IV não parece plausível porque a estratosfera está bem longe dabaixa atmosfera. Além disso, sabe-se que o NO2 reage com o oxi-gênio do ar produzindo ozônio:

NO2 O2 → NO O3

o que é coerente com o fato de, em linhas gerais, a curva de con-centração do O3 subir à medida que a do NO2 desce.

70 Alternativa D.Todas as amostras de água citadas apresentam íons dissolvidos e,portanto, conduzem a corrente elétrica. A diferença entre elas re-side na concentração de íons, que está diretamente relacionada àcondutividade elétrica. Das opções apresentadas, a água do maré, certamente, a que possui maior concentração de íons e é a quemelhor conduz a corrente elétrica.

71 a) O ar bombeado para dentro da aparelhagem contém N2, O2,Ar, CO2, vapor de água etc. No frasco 1 há um reagente capazde reter o CO2 por meio de uma reação química. Assim, o arque chega ao frasco II não contém CO2. No entanto a queimada vela produz CO2 e, conseqüentemente, a mistura de gasesque borbulha em III inclui esse gás. Portanto haverá em III areação entre CO2 e Ca(OH)2, com precipitação de CaCO3 eturvação da solução.

b) CO2 Ca(OH)2 → CaCO3 H2O

72 Alternativa E.O aquecimento do refrigerante provoca a expulsão do CO2 nelepresente. Esse é, portanto, o gás coletado no tubo de ensaio. Tra-ta-se de um óxido ácido.Nenhuma das alternativas permite uma demonstração inequívocade que se trata de CO2. Porém a que indica mais certeza na identi-ficação do CO2 é o teste com água de cal, que fica turva na presen-ça desse gás:

CO2 Ca(OH)2 → CaCO3↓ H2O

O uso de papel de tornassol vermelho possibilita a identificaçãode materiais básicos; contudo o CO2 é óxido ácido. A fenolftaleínaé incolor na presença de ácidos e também na presença de mate-riais neutros. O palito em brasa é um bom meio para detectar oxi-gênio, pois, na presença desses gás, a chama fica mais viva. E asolução de amido permite a idenficação de iodo (fato que aindanão é de conhecimento do aluno, mas que não atrapalha a resolu-ção desse teste, que visa a frisar a propriedade do CO2 de turvar aágua de cal).

73 Alternativa A.Na combustão completa do etanol forma-se, além da água, dióxidode carbono, CO2.Nesse óxido, as ligações são do tipo covalente polar, pois carbo-no e oxigênio são não-metais com diferentes eletronegatividades.E o composto é um óxido ácido, visto que reage com água produ-zindo ácido:

CO2 H2O → H2CO3

RESOLUCOES_054_068 6/14/05, 16:5356

57

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

75 Alternativa A.O vidro é obtido do dióxido de silício (SiO2), componente princi-pal da areia, e o alumínio é obtido da alumina (Al2O3), componen-te principal da bauxita.Assim, conforme a alternativa A, a reciclagem de vidro e de alu-mínio acarreta redução da retirada de areia e de bauxita da nature-za, bem como economia de energia, pois a obtenção desses mate-riais a partir das matérias-primas naturais requer consumoenergético maior do que a reciclagem.As alternativas mencionam também outros recursos minerais re-levantes.• A argila (composta de aluminossilicatos) é usada para produzir

materiais cerâmicos.• A hematita (Fe2O3) é minério usado na produção de ferro.• A apatita (fosfato de cálcio) é usada na obtenção de fósforo,

ácido fosfórico e fosfatos.• A galena (PbS) é minério de chumbo.• A pirolusita (MnO2) é minério de manganês.• A gipsita (CaSO4 hidratado) é matéria-prima para produzir giz e

gesso.

79 Alternativa E.I é correta porque uma solução aquosa alcalina (básica) reage como CO2 (óxido ácido), mas não com o H2. Assim, os gases podemser separados por esse método.II é correta. As substâncias O2 e N2 apresentam pontos de ebuli-ção distintos, como mostram os dados do teste. Assim, se a mistu-ra liquefeita de ambos for submetida a destilação fracionada, am-bos os gases podem ser separados. Esse é, inclusive, o métodoindustrial para a separação desses dois componentes do ar.III é correta. A “mistura gasosa” a que a afirmativa se refere éconstituída de nitrogênio, hidrogênio e amônia (reagentes e pro-duto). Como o ponto de ebulição da amônia (240 K, ou 33ºC) ésignificativamente superior ao dos gases nitrogênio (77 K, ou196ºC) e hidrogênio (20 K, ou 253ºC), ela condensará pri-meiro, durante o resfriamento, podendo ser removida da mistura.

81 Alternativa A.O fato de W ser líquido nas condições ambientes e de não condu-zir corrente elétrica nos estados sólido e líquido indica que se tra-ta de uma substância molecular. E como a solução aquosa conduzcorrente elétrica, trata-se de substância que sofre ionização ao serdissolvida em água. Entre as alternativas, apenas o ácido acéticotem essas características. (Estamos entre as alternativas A e E.)O fato de X ser sólido nas condições ambientes e conduzir corren-te elétrica nos estados sólido e líquido indica se tratar de substân-cia metálica. Entre as alternativas, temos apenas ferro e prata.(Continuamos entre as alternativas A e E.)O fato de Y ser líquido nas condições ambientes e de não conduzircorrente elétrica nos estados sólido e líquido indica que se trata deuma substância molecular. E como a solução aquosa não conduzcorrente elétrica, trata-se de substância que não sofre ionização aoser dissolvida em água. Entre as alternativas, temos o álcool e o(gás) oxigênio. (Continuamos entre as alternativas A e E.)Finalmente, como Z é sólido nas condições ambientes, não con-duz corrente elétrica no estado sólido mas conduz no estado líqui-do ou em solução aquosa, concluímos que se trata de uma subs-tância iônica. Entre as opções, temos apenas o cloreto de sódio, oque nos conduz à alternativa A.

82 Alternativa E.As substâncias A, C e D apresentam pontos de fusão e de ebuliçãorelativamente elevados, o que indica que não são moleculares.O composto A é isolante no estado sólido (25ºC) e condutor noestado líquido (1.000ºC), o que indica que é iônico.A substância B, por apresentar ponto de fusão e de ebulição rela-tivamente baixos, provavelmente é molecular. Se não for, é umdos poucos metais com baixo ponto de fusão. Porém, como é iso-

lante no estado sólido (25ºC), concluímos que não é substânciametálica. Portanto, é molecular.A substância C é condutora de eletricidade no estado sólido (25ºCe 1.000ºC), o que evidencia ser metálica.Finalmente, vamos analisar o caso do composto D. Devido aosvalores muito elevados dos pontos de fusão e de ebulição, deveser uma substância iônica ou metálica. Contudo, como é isolanteno estado sólido (25ºC e 1.000ºC), não pode ser metálica. Assim,concluímos que deve tratar-se de um composto iônico.

83 Alternativa D.O teste com o palito aceso revela que Y é o gás hidrogênio (H2),pois ele reage violentamente com o oxigênio (no caso, oxigênioda atmosfera) formando água. Essa água, produzida no estadovapor, condensa-se ao encontrar as paredes do tubo de vidro, àtemperatura ambiente. Isso aponta para as alternativas B e D.O teste feito com o papel de tornassol azul (cor característica des-se indicador em meio básico), no qual ele passa a vermelho (corcaracterística desse indicador em meio ácido), revela que o gás Zproduziu meio ácido ao se dissolver em água (lembre-se de que atira de papel está umedecida). Entre as opções, temos o CO2 e oSO2, óxidos ácidos. Assim, a alternativa D é a única que conciliacorretamente Y e Z. Nessa alternativa, X é o gás nitrogênio, quenão é ácido (por isso não provocou alteração na cor do papel detornassol) e não é combustível (por isso provocou a extinção dachama no teste com o palito).

84 Alternativa B.A afirmativa I é correta, pois apesar de um único veículo a álcoolemitir mais monóxido de carbono que um a gasolina nos anos de1998 a 2000, a frota a álcool é significativamente menor (não sódurante esse período de 1998 a 2000, mas também de 1992 a 1997),fazendo com que a emissão total de CO da frota a gasolina sejamaior que a da frota a álcool.A afirmação II é correta, de acordo com o gráfico apresentado.A afirmação III é incorreta, pois a emissão de CO por veículo nãodeclinou, como seria de se esperar se tivesse havido um aprimora-mento tecnológico.

85 Alternativa D.A tabela mostra que países em desenvolvimento (por exemplo,Índia, África do Sul, México e Brasil) apresentam emissões glo-bais e emissões per capita bem menores que a dos Estados Uni-dos. Como tais países já contribuem bem menos que os EstadosUnidos para as emissões de CO2, eles não devem ser alvo de tan-tas restrições. Logicamente, as maiores restrições visando à dimi-nuição da presença de CO2 na atmosfera devem ser aplicadas aospaíses que mais emitem esse gás.

Capítulo 12

Algumas reações inorgânicasde importância

13 a) Não, pois cobre não é mais reativo que níquel.b) Sim, pois magnésio é mais reativo que estanho.c) Sim, pois níquel é mais reativo que mercúrio.d) Sim, pois magnésio é mais reativo que hidrogênio.e) Não, pois prata não é mais reativa que cálcio.f) Não, pois ouro não é mais reativo que hidrogênio.g) Sim, pois estanho é mais reativo que hidrogênio.

RESOLUCOES_054_068 6/14/05, 16:5357

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

5817 a) Cu Pb Mg, pois magnésio desloca cobre e chumbo; chum-

bo desloca cobre, mas não desloca magnésio; e cobre não des-loca magnésio nem chumbo. As reações que ocorreram po-dem ser assim equacionadas:Mg Cu(NO3)2 → Cu Mg(NO3)2

Pb Cu(NO3)2 → Cu Pb(NO3)2

Mg Pb(NO3)2 → Pb Mg(NO3)2

b) Mg Pb Cu, pois nobreza é oposto da reatividade.

18 Se apenas A e B reagem com o HCl, deduz-se que A e B são maisreativos que o hidrogênio e C e D não. Então A e B são maisreativos que C e D.Como C é capaz de deslocar D, então C é mais reativo que D.E como B é capaz de deslocar A, então B é mais reativo que A.Portanto, a ordem decrescente de reatividade é B A C D.a) B é o mais reativo.b) D é o mais nobre (menos reativo).

19 a) Não, pois iodo não é mais reativo que bromo.b) Não, pois bromo não é mais reativo que cloro.c) Sim, pois cloro é mais reativo que enxofre.d) Sim, pois flúor é mais reativo que cloro.

22 A equação da reação de precipitação é:CaBr2 K2CO3 → 2 KBr CaCO3

Essa reação ocorre.Se a reação entre NaBr e K2CO3 ocorresse, teríamos:2 NaBr K2CO3 → 2 KBr Na2CO3

Essa reação não ocorre.Se ela acontecesse, produziria um precipitado: KBr ou Na2CO3.Como ela não acontece, concluímos que KBr e Na2CO3 são solú-veis em água, ou seja, não precipitam.Voltando à reação entre CaBr2 e K2CO3, cujos produtos são KBr eCaCO3, podemos dizer que, como o KBr não é o precipitado, en-tão só pode ser o CaCO3. Portanto:

CaBr2 K2CO3 → 2 KBr CaCO3 ↓

23 A equação da reação de precipitação é:BaCl2 Na2SO4 → 2 NaCl BaSO4

Essa reação ocorre.Se a reação entre KCl e Na2SO4 ocorresse, teríamos:2 KCl Na2SO4 → 2 NaCl K2SO4

Essa reação não ocorre.Se ela acontecesse, produziria um precipitado: NaCl ou K2SO4.Como ela não acontece, concluímos que NaCl e K2SO4 são solú-veis em água, ou seja, não precipitam.Voltando à reação entre BaCl2 e Na2SO4, cujos produtos são NaCle BaSO4, podemos dizer que, como o NaCl não é o precipitado,então só pode ser o BaSO4. Portanto:

BaCl2 Na2SO4 → 2 NaCl BaSO4↓

27 Usando I nada se observará:

NaCl KBr → não forma precipitado

CaCl2 KBr → não forma precipitado

Usando II se observará precipitação em ambos os casos:NaCl AgNO3 → AgCl↓ NaNO3

CaCl2 2 AgNO3 → 2 AgCl↓ Ca(NO3)2

Usando III se observará precipitação em apenas um dos casos,permitindo a diferenciação:NaCl Na2SO4 → não forma precipitadoCaCl2 Na2SO4 → 2 NaCl CaSO4↓Professor: Uma das principais dificuldades enfrentadas pelos es-tudantes nesse tipo de exercício (o clássico tipo de “identificarsoluções em frascos sem rótulo”) está na visualização da situaçãodescrita no enunciado. Em outras palavras, a dificuldade está emperceber que as soluções envolvidas se parecem com água pura esó reações que produzam evidências visuais diferentes em cadacaso permitem realizar a diferenciação pretendida.

30 HCl NaHCO3 → NaCl H2CO3

Substituindo H2CO3 por H2O CO2, temos:

HCl NaHCO3 → NaCl H2O CO2

Professor: Esse exercício permite mostrar aos alunos uma impor-tante conclusão: “bicarbonatos reagem com ácidos liberandogás carbônico”.

31 2 HCl CaCO3 → CaCl2 H2CO3


2 HCl CaCO3 → CaCl2 H2O CO2

O gás liberado é o gás carbônico (CO2).

Professor: Esse exercício permite mostrar aos alunos uma impor-tante conclusão: “carbonatos reagem com ácidos liberando gáscarbônico”.

32 NH4NO3 NaOH → NaNO3 NH4OHSubstituindo NH4OH por NH3 H2O, temos:

NH4NO3 NaOH → NaNO3 NH3 H2O

O gás liberado é a amônia (NH3) que, ao se dissolver em água,produz solução alcalina (básica). Em solução alcalina, o tornassolfica azul e a fenolftaleína, rósea.

33 Ao misturar um pouco de solução de ácido clorídrico com amos-tras dos três líquidos, teríamos evidências visuais diferentes nostrês casos, que nos permitiriam identificar os líquidos.As evidências são: liberação de gás (CO2) no caso do Na2CO3 eformação de precipitado (AgCl) no caso do AgNO3. Não se ob-servaria precipitação nem liberação de gás no caso da água.As equações das duas reações envolvidas são:2 HCl Na2CO3 → 2 NaCl H2O CO2↑

HCl AgNO3 → AgCl↓ HNO3

34 Ao misturar um pouco de solução de ácido sulfúrico com amos-tras dos três líquidos, teríamos evidências visuais diferentes nostrês casos, que nos permitiriam identificar os líquidos.As evidências são: liberação de gás (CO2) no caso do Na2CO3 eformação de precipitado (CaSO4) no caso do CaCl2. Não se obser-varia precipitação nem liberação de gás no caso da água.As equações das duas reações envolvidas são:H2SO4 Na2CO3 → Na2SO4 H2O CO2↑H2SO4 CaCl2 → CaSO4↓ 2 HCl

40 a) Mg(s) 2 HBr(aq) → H2(g) MgBr2 (aq)

Mg(s) 2 H(aq) 2 Br

(aq) → H2(g) Mg2(aq) 2 Br

(aq)

Mg(s) 2 H(aq) → H2(g) Mg2

(aq)

b) Zn (s) 2 AgNO3 (aq) → 2 Ag (s) Zn(NO3)2 (aq)

Zn (s) 2 Ag(aq) 2 NO3

(aq) → 2 Ag (s) Zn2

(aq) 2 NO3

(aq)

Zn (s) 2 Ag(aq) → 2 Ag (s) Zn2

(aq)

RESOLUCOES_054_068 6/14/05, 16:5358

59

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

42 Alternativa 02.As equações balanceadas são:

I. 2 LiI Cl2 → 2 LiCl I2

II. 3 CuSO4 2 Al → Al2(SO4)3 3 CuIII. FeCl2 H2SO4 → FeSO4 2 HCl

43 Alternativa 01.01 é verdadeira, pois LiI e LiCl são formados por metal (Li) e

não-metal (I ou Cl).02 é falsa, pois entre o cátion metálico (Cu2 ou Al3) e o ânion

(SO42) há ligação iônica.

03 é falsa porque FeCl2 é sal e HCl é ácido.04 é falsa. Alumínio e cobre são metais com elevado ponto de

fusão.05 é falsa, pois apesar de o cloro, Cl2, ser gasoso nas condições

ambientes, o iodo, I2, é sólido.

44 Alternativa 05.Na reação I, o cloro desloca o iodo e, na reação II, o alumíniodesloca o cobre.

45 Alternativa E.Dos quatro metais envolvidos, apenas zinco e magnésio são maisreativos que o hidrogênio. Assim, o HCl reage com (corrói) ape-nas esses dois metais. As equações são:Zn(s) 2 HCl(aq) → H2(g) ZnCl2(aq)

Mg(s) 2 HCl(aq) → H2(g) MgCl2(aq)

46 Alternativa B.De modo geral, as substâncias que têm brilho metálico e que con-duzem bem corrente elétrica no estado sólido são as substânciasmetálicas. As quatro alternativas mostram substâncias metálicas.Dentre elas, apenas o magnésio é mais reativo que o hidrogênio ereage, portanto, com HCl liberando gás hidrogênio.Mg(s) 2 HCl(aq) → H2(g) MgCl2(aq)

Cobre, platina e prata são menos reativos que o hidrogênio e nãoreagem com HCl. O cobre, além disso, é avermelhado.

48 Alternativa B.A frase “podemos testar a presença de cloro na água utilizando oiodeto de potássio” se refere à reação entre Cl2 e KI (reação dedeslocamento), que ocorre porque o cloro é mais reativo que oiodo:Cl2(aq) 2 KI(aq) → I2(s) 2 KCl(aq)

ouCl2(aq) 2 I

(aq) → I2(s) 2 Cl

(aq)

O iodo produzido é um sólido escuro, cuja formação é evidênciavisual de que ocorreu a reação.Trata-se de uma reação de deslocamento e, portanto, A, D e E sãofalsas. Nessa reação, o cloro desloca o iodo porque é mais reativoque ele. Portanto, B é correta.A alternativa C é falsa porque o KCl é solúvel em água.

49 Alternativa E.Trata-se de um processo em que o cloro desloca o iodo.

Cl2(g) 2 NaI(aq) → I2(s) 2 NaCl(aq)

ou

Cl2(aq) 2 I(aq) → I2(s) 2 Cl

(aq)

50 Alternativa E.2 Na(s) 2 H2O(l) → 2 NaOH(aq) H2(g)

51 Alternativa D.Deve-se entender por reação de deslocamento de cátion aquelaem que há simples troca envolvendo o cátion da substância com-posta. Entre as opções apresentadas, apenas duas correspondem a

reações de deslocamento (alternativas B e D). Uma delas (B) en-volve deslocamento do ânion (Br) e a outra (D), deslocamentodo cátion (Ag).

52 Alternativa A.O HCl reage com o Na2CO3, numa reação que libera gás carbônicoe que pode ser assim equacionada:2 HCl(aq) Na2CO3(aq) → 2 NaCl(aq) H2O(l) CO2(g)

53 Alternativa C.Trata-se de uma reação de dupla troca em que, nas condições am-bientes, um dos produtos é sólido (o sulfato de cálcio, CaSO4),outro é líquido (a água, H2O) e outro é gasoso (o dióxido de car-bono, CO2).

54 Alternativa B.O constituinte principal do mármore é o carbonato de cálcio(CaCO3) e o constituinte do gesso é o sulfato de cálcio (CaSO4).O ácido presente na chuva ácida que promove a transformação deum carbonato em sulfato é o sulfúrico (H2SO4). O processo é dedupla troca:

H2SO4 CaCO3 → CaSO4 H2CO3

Substituindo o H2CO3 por H2O CO2, chegamos a:

H2SO4 CaCO3 → CaSO4 H2O CO2

55 Alternativa A.HCl NaHCO3 → NaCl H2CO3


HCl(aq) NaHCO3(aq) → NaCl(aq) H2O(l) CO2(g)

Cloreto de Dióxido desódio carbono(sal) (óxido)

57 Alternativa E.Carbonatos reagem com ácidos produzindo gás carbônico. Entreas alternativas, há apenas um ácido, o H2SO4. A reação pode serassim equacionada:H2SO4 Na2CO3 → Na2SO4 H2CO3


H2SO4(aq) Na2CO3(s) → Na2SO4(aq) H2O(l) CO2(g)

58 Alternativa C.Na reação I, duas substâncias em solução (HCl e AgNO3) reagem,produzindo o precipitado branco cloreto de prata:HCl(aq) AgNO3(aq) → AgCl(s) HNO3(aq)

ouAg

(aq) Cl(aq) → AgCl(s)

Na reação II, o alumínio desloca o hidrogênio da solução aquosade HCl ocorrendo, portanto, liberação de gás hidrogênio.2 Al(s) 6 HCl(aq) → 3 H2(g) 2 AlCl3(aq)

ou2 Al(s) 6 H

(aq) → 3 H2(g) 2 Al3

(aq)

Na reação III, uma substância sólida branca em suspensão na água(Mg(OH)2) reage com HCl aquoso (neutralização ácido-base) pro-duzindo água e um sal solúvel (MgCl2). No processo, ocorre de-saparecimento de todo o sólido ou de parte dele, dependendo daquantidade de ácido empregado:2 HCl(aq) Mg(OH)2(s) → MgCl2(aq) 2 H2O(l)

ou2 H

(aq) Mg(OH)2(s) → Mg2 (aq) 2 H2O(l)

59 Alternativa C.I e III são bases, II e V são sais e IV é ácido.

60 Alternativa A.O hidróxido de magnésio, Mg(OH)2, é componente do leite demagnésia. O bicarbonato de sódio, NaHCO3, é componente de pro-dutos digestivos efervescentes.

RESOLUCOES_054_068 6/14/05, 16:5359

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

6061 Alternativa C.

HCl NaHCO3 → NaCl H2O CO2↑

62 Alternativa A.Dos sais apresentados, o carbonato de cálcio é aquele que reagecom ácido clorídrico com liberação de gás carbônico:2 HCl(aq) CaCO3(s) → CaCl2(aq) H2O(l) CO2(g)

63 Alternativa D.O dióxido de carbono é incolor, é inodoro, não é combustível nemé comburente.

64 Alternativa D.Tanto Na2CO3 quanto Mg(OH)2 reagem com HCl, neutralizando-o.HCl(aq) NaHCO3(aq) → NaCl(aq) H2O(l) CO2(g)

2 HCl(aq) Mg(OH)2(s) → MgCl2(aq) 2 H2O(l)

Já o ácido acético, CH3COOH, além de não neutralizar o HCl,corresponderia a mais ácido dentro do estômago.

65 Deduzimos, pelos dados finais do problema, que B é o NaCl e C éo HCl.Como B é o NaCl, a reação número I permite concluir que A deveser o nitrato de prata.Reação no I: AgNO3(aq) NaCl(aq) → AgCl(s) NaNO3(aq)

A reação número IV permite deduzir que E é a água.Reação no IV: 2 H2O2(aq) → 2 H2O(l) O2(g)

Sendo conhecidas as substâncias B, C e E, baseamo-nos na rea-ção número II para concluir que D é NaOH.Reação no II: HCl(aq) NaOH(aq) → NaCl(aq) H2O(l)

Finalmente, sendo conhecidas B e D, deduzimos que, na reaçãoIII, J é FeCl3.Reação no III: 3 NaOH(aq) FeCl3(aq) → Fe(OH)3(s) 3 NaCl(aq)

66 a) Sedimentação ou decantação.b) Porque, ao se dissolver em água, a cal virgem reage com ela

produzindo hidróxido de cálcio:CaO(s) H2O(l) → Ca(OH)2(aq)

O hidróxido de cálcio, dissociado em solução aquosa, originaos íons hidroxila necessários para a precipitação do hidróxidode alumínio:3 Ca(OH)2(aq) Al2(SO4)3(aq) → 2 Al(OH)3(s) 3 CaSO4(s)

ou, equacionando na forma iônica apenas a precipitação dohidróxido de alumínio, temos:Al3

(aq) 3 OH

(aq) → Al(OH)3(s)

c) Fe(OH)3, hidróxido de ferro (III) ou hidróxido férrico.A formação pode ser assim equacionada:3 Ca(OH)2(aq) 2 FeCl3(aq) → 2 Fe(OH)3(s) 3 CaCl2(aq)

ouFe3

(aq) 3 OH

(aq) → Fe(OH)3(s)

67 Alternativa B.A alternativa A é falsa. O hidróxido de sódio reage com ambos osácidos (neutralização) e não oferece nenhum tipo de evidênciavisual que seja diferente em cada caso.A alternativa B é verdadeira. A solução de nitrato de bário produzprecipitado ao ser adicionada à de ácido sulfúrico, o que não ocor-re com a de ácido clorídrico.Ba(NO3)2 H2SO4 → 2 HNO3 BaSO4 ↓Ba(NO3)2 HCl → não há reaçãoA alternativa C é falsa. O magnésio reage com ambos os ácidos,produzindo gás hidrogênio, numa reação de deslocamento.A alternativa D é falsa. O carbonato de sódio reage com ambos osácidos, liberando gás carbônico.A alternativa E é falsa. A fenolftaleína ficará incolor em ambos oscasos, pois são meios ácidos.

68 Alternativa C.a) KCl LiOH → não há reaçãob) 2 HNO3 Na2CO3 → 2 NaNO3 H2O CO2↑

(liberação de gás)c) BaCl2 K2SO4 → 2 KCl BaSO4 ↓ (precipitação)d) HCl NaOH → NaCl H2O

(reação sem evidências visuais)e) Zn H2SO4 → H2 ↑ ZnSO4 (liberação de gás)

69 Alternativa E.Como a solução A deixa a fenolftaleína rósea, conclui-se que elaé básica. (O fato de as outras soluções deixarem a fenolftaleínaincolor não garante que sejam ácidas; podem ser neutras.) Comoa solução C provoca liberação de gás ao reagir com carbonato desódio, conclui-se que ela é ácida. (Carbonatos e bicarbonatos rea-gem com ácidos liberando gás carbônico.)

70 Alternativa B.NH4I KOH → KI NH4OHSubstituindo NH4OH por NH3 H2O, temos:

NH4I KOH → KI NH3 ↑ H2OO gás liberado é a amônia (NH3).

71 Alternativa C.Água sanitária é uma solução aquosa de hipoclorito de sódio(NaClO). O íon hipoclorito (ClO) é bactericida e alvejante.O fermento em pó contém bicarbonato de sódio (NaHCO3) que,ao reagir com um ácido também nele presente, origina gáscarbônico que provoca o aumento de volume da massa.A solução fisiológica, ou soro fisiológico, é uma solução de cloretode sódio (NaCl), na qual há 0,9% (em massa) de NaCl.

72 Alternativa B.O óxido de cálcio, ao reagir com a água, origina hidróxido decálcio.CaO(s) H2O(l) → Ca(OH)2(aq)

O hidróxido de cálcio, dissociado em solução aquosa, origina osíons hidroxila que, ao reagirem com íons Mg2 da água do mar,causam a precipitação de hidróxido de magnésio.Mg2

(aq) 2 OH

(aq) → Mg(OH)2(s)

75 Alternativa E.As substâncias em questão são (Hg2)1(OH)2 e (Pb2)1(CrO4

2)1.

76 Alternativa C.A reação de dupla troca envolvida na formação do precipitadopreto de que fala o enunciado é:Na2S 2 AgNO3 → Ag2S↓ 2 NaNO3

Essa equação aparece nas alternativas A e E, que, diga-se de pas-sagem, são aceitáveis para representar o acontecimento. No en-tanto, como o enunciado pede a equação química “mais indicadapara descrever a transformação química que ocorre”, somos leva-dos a elaborar a equação iônica dessa reação:

77 Alternativa B.Após várias leituras atentas do enunciado (que, embora claro, podefacilmente ser mal interpretado!), podemos elaborar o seguinteesquema:X(s) Al

(3

a

q) → Em três dessesX(s) Cu(a

2q) → casos há

X(s) Mg(a2

q) → evidência deX(s) Zn(a

2q) → reação química.

X representa um metal, que pode ser Al, Cu, Mg ou Zn. Estamos,portanto, diante de um exercício que envolve reações de desloca-mento. Entre os metais citados, o mais reativo é o magnésio. Éele, portanto, que consegue reagir com os demais:3 Mg 2 Al3 → 2 Al 3 Mg2

Mg Cu2 → Cu Mg2

Mg Mg2 → não há reaçãoMg Zn2 → Zn Mg2

A “precipitação de metal” mencionada no enunciado correspondeà formação de Al, Cu e Zn metálicos.

78 Alternativa B.Das quatro substâncias que foram dissolvidas na água, a únicaque reage com o cloro (Cl2) é o iodeto de sódio (NaI). Trata-se deuma reação de deslocamento, equacionada como:Cl2(aq) 2 NaI(aq) → I2(aq) 2 NaCl(aq)

Na2S(aq) 2 AgNO3(aq) → Ag2S(s) 2 NaNO3(aq)

2 Na(aq) S(

2aq) 2 Ag

(aq) 2 NO3(aq) → Ag2S(s) 2 Na

(aq) 2 NO3(aq)

S(2aq) 2 Ag

(aq) → Ag2S(s)

RESOLUCOES_054_068 6/14/05, 16:5360

61

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

Capítulo 13

Mol

1 Grandezas: Massa Número de latinhas

370 g — 1

7,4 106 g — x

⇒ x 2 104

A estimativa é de que haja vinte mil latinhas na carga.

3 Grandezas: Massa Número de átomos

3,8 10–23 g — 1

19 g — x

⇒ x 5 1023

A estimativa é de que existam 5 1023 átomos na amostra de 19 gde sódio.

5 Massa das 20 moedas de 3,6 g 20 3,6 g 72 gMassa das 10 moedas de 3,9 g 10 3,9 g 39 gMassa total 72 g 39 g 111 g

Massa média 111 g

30 3,7 g

6 O valor 64 u está bem “no meio” entre 63 u e 65 u, ou seja,corresponde exatamente à média aritmética simples entre 63 u e65 u. Como a porcentagem do isótopo de massa 63 u é maior, amédia ponderada resultará num valor mais próximo de 63 u doque de 65 u. Essa média será, portanto, menor do que 64 u.(Professor: de fato, se calcularmos a média ponderada, chegare-mos a 63,62 u.)

9 27 u e 27 u. A massa dos três elétrons perdidos para formar o cátioné desprezível perante a massa do núcleo.

10 197 u para todos os três. A massa dos elétrons perdidos para for-mar os cátions é desprezível perante a massa do núcleo.

11 32 u e 32 u. A massa dos dois elétrons recebidos para formar oânion é desprezível perante a massa do núcleo.

13 Grandezas: Massa Número de parafusos

0,5 g — 1

500 g — x

⇒ x 1 103

A estimativa é de que haja cerca de mil parafusos na embalagem.

⇒

⇒

14 Grandezas: Massa Número de grãos

2 10–3 g — 1

2 106 g — x

⇒ x 1 109

A estimativa é de que a quantidade de grãos seja da ordem de umbilhão.

15 Grandezas: Massa Número de embalagens

12 g — 1

12 106 g — x

⇒ x 1 106

A indústria produziu um milhão de embalagens.

16 Grandezas: Massa Número de barras

31,103 g — 1

1,000 103 g — x

⇒ x 32,15

Assim, o investidor teria de comprar 32,15 barras para adquirirexatamente um quilograma de ouro. Portanto, a resposta à per-gunta é não.

17 Pelo cálculo mostrado acima, ele mais se aproximaria de um qui-lograma ao comprar 32 barras (e não 33, pois 32,15 está maispróximo de 32 do que de 33).

25 Não. A amostra de prata apresenta mais átomos. Como a massamolar da prata (108 g/mol) é menor que a do ouro (197 g/mol), hámaior quantidade de matéria (em mols de átomos) numa certamassa de prata do que em uma mesma massa de ouro.

A quantidade em mols é ... quanto menor fortanto maior... a massa molar.


56 g — 6 1023 átomos

14 g — x

⇒ x 1,5 1023 átomos


27 g — 6 1023 átomos

810 g — x

⇒ x 1,8 1025 átomos

31 a) Massa de prata 2,627 g – 1,970 g – 0,635 g 0,022 gb) Grandezas: Massa Número de átomos

197,0 g — 6 1023 átomos

1,970 g — x

⇒ x 6 1021 átomos

c) Grandezas: Massa Número de átomos

63,5 g — 6 1023 átomos

0,635 g — y

⇒ y 6 1021 átomos


201 g — 6 1023 átomos

0,010 g — x

⇒ x 3,0 1019 átomos

Nesse processo, o cloro está deslocando o iodo. Escrevendo essaequação na forma iônica, temos:Cl2(aq) 2 I

(aq) → I2(aq) 2 Cl(aq)

Fica evidente, portanto, que a espécie química que reage com ocloro é o íon iodeto (I). Um dos produtos formados, o íon cloreto(Cl), é incolor. O outro produto, o iodo (I2), é formado por molé-culas apolares e, por causa disso, é pouco solúvel em líquidospolares (como a água) e muito solúvel em líquidos apolares (comoo benzeno). Assim, o I2 passa preferencialmente para a fase supe-rior (benzeno), conferindo-lhe a cor roxa observada.

n m

M

RESOLUCOES_054_068 6/14/05, 16:5461

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

62

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

33 a) Grandezas: Massa Número de átomos

7 g — 6 1023 átomos

1 10–6 g — x

⇒ x 8,6 1016 átomos

Note a grande quantidade de átomos presente na menor massaque essa balança é capaz de medir.

b) Grandezas: Massa Número de átomos

24 g — 6 1023 átomos

1 10–6 g — y

⇒ y 2,5 1016 átomos

c) Grandezas: Massa Número de átomos

201 g — 6 1023 átomos

1 10–6 g — z

⇒ z 3,0 1015 átomos

Note que a quantidade de átomos diminui à medida que a mas-sa molar do elemento aumenta, mas a quantidade ainda é ex-tremamente grande.

34 a) 86 . 000 . 000 . 000 . 000 . 000 átomos

quatrilhão bilhão mil

trilhão milhão86 quatrilhões de átomos

b) 25 . 000 . 000 . 000 . 000 . 000 átomos25 quatrilhões de átomos

c) 3 . 000 . 000 . 000 . 000 . 000 átomos3 quatrilhões de átomos

35 Duas vezes.

massa de um átomo de Smassa de um átomo de O

32 u16 u

2

36 Cinqüenta vezes.

massa de um átomo de Hgmassa de um átomo de He

201 u4 u

50,25

38 a) Dividindo 252 g por 7, chegamos a 36 g como a massa médiapor gole.

b) Grandezas: Massa Númerode moléculas

18 g — 6 1023 moléculas

36 g — x

⇒ x 1,2 1024 moléculas

39 a) C8H18

b) 8 12 g/mol 18 1 g/mol 114 g/molc) Grandezas: Massa Número

de moléculas


22,8 g — x


40 a) 9 12 u 8 1 u 4 16 u 180 ub) 180 g/molc) Grandezas: Massa Número

de moléculas


0,540 g — x


41 No corpo da pessoa de 60 kg há 36 kg de água (60% de 60 kg).Assim:Grandezas: Massa Número

de moléculas


36 103 g — x


42 A massa molar do DDT é 354 g/mol. Assim:Grandezas: Massa Número

de moléculas


1,0 10–6 g — x


43 A partir da densidade, podemos determinar a massa de 1 L (1 103 cm3)de tetracloreto de carbono:Grandezas: Volume Massa

1 cm3 — 1,54 g

1,0 103 cm3 — x

⇒ x 1,54 103 g

Calculando a massa molar do CCl4, chegamos a 154 g/mol.Grandezas: Massa Número

de moléculas


1,54 103 g — y

⇒ y 6 1024 moléculas

45 Dez vezes.

massa de uma molécula de C H O

massa de uma molécula de H O 180 u

18 u 106 12 6

2

47 Grandezas: Massa Número de moléculas


x — 1 109 moléculas

⇒ x 7,7 10–14 g

Essa é a massa de um bilhão de moléculas de etanol. Ela é muitís-simo menor que a sensibilidade da balança, que é de 0,1 mg(1 104 g). Assim, a resposta à pergunta é não.


73 g — 6 1023 átomos

0,073 g — x

⇒ x 6 1020 átomos

Esse é o número de átomos de germânio no cristal de 73 mg. Ago-ra vamos estabelecer uma relação desse número com o número deátomos de impureza.Grandezas: Número Número de átomos

de átomos de impurezade germânio

1 109 átomos — 1 átomo

6 1020 átomos — y

⇒ y 6 1011 átomos

Assim, estimamos a presença de 6 1011 átomos (600 bilhões deátomos) de impureza em um cristal de apenas 73 mg e com eleva-do grau de pureza (um átomo de impureza para cada bilhão deátomos de germânio)!

⇒

⇒

RESOLUCOES_054_068 6/14/05, 16:5462

63

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

49 a) Grandezas: Massa Número de bolinhas

5 g — 1 bolinha

x — 12 bolinhas

⇒ x 60 g

b) Grandezas: Massa Quantidade em dúzias

60 g — 1 dúzia

1,2 103 g — x

⇒ x 20 dúzias

50 a) Grandezas: Massa Quantidade de matéria

4 g — 1 mol

0,8 g — x

⇒ x 0,2 mol


4 g — 6 1023 átomos

0,8 g — y

⇒ y 1,2 1023 átomos

51 Grandezas: Quantidade de matéria Massa

1 mol — 56 g

0,15 mol — x

⇒ x 8,4 g

52 Grandezas: Massa de Au Quantidade de matéria

197 g — 1 mol

19,7 g — x

⇒ x 0,1 mol

Sabendo que há 0,1 mol de átomos de ouro em 19,7 g, vamosdeterminar qual a massa de 0,1 mol de átomos de prata.Grandezas: Massa de Ag Quantidade de matéria

108 g — 1 mol

y — 0,1 mol

⇒ y 10,8 g

53 Há mais átomos em 5 g de crômio do que em 15 g de chumbo,como mostram os cálculos a seguir:Grandezas: Massa de Cr Quantidade de matéria

52 g — 1 mol

5 g — x

⇒ x 0,1 mol

Grandezas: Massa de Pb Quantidade de matéria

207 g — 1 mol

15 g — y

⇒ y 0,07 mol

54 Grandezas: Massa Quantidade de matéria

44 g — 1 mol

5.060 g — x

⇒ x 115 mol

55 a) Grandezas: Massa Quantidadede matéria

27 g — 1 mol

2,7 10–3 g — x

⇒ x 1 10–4 mol

b) Grandezas: Massa Número de íons

27 g — 6 1023 íons

2,7 10–3 g — y

⇒ y 6 1019 íons

59 Os dados se referem a 0,5 mol da substância. Multiplicando-ospor 2, para encontrarmos o que está presente em 1 mol, teremos:

20 mol C : 30 mol H : 1 mol Oo que indica que a fórmula molecular é C20H30O.

60 a) Grandezas: Massa Porcentagem

95 g — 100%

24 g — x

⇒ x 25%

b) Grandezas: Massa do sal Massa de Mg

95 g — 24 g

100 kg — y

⇒ y 25 kg

ouGrandezas: Massa Porcentagem

100 kg — 100%

y — 25%

⇒ y 25 kg

61 Para o minério Fe2O3:Grandezas: Massa Porcentagem

160 g — 100%

112 g — x

⇒ x 70,0%

Para o minério Fe3O4:Grandezas: Massa Porcentagem

232 g — 100%

168 g — y⇒ y 72,4%

Há, portanto, um teor de ferro ligeiramente maior no Fe3O4.

62 Para a uréia:Grandezas: Massa Porcentagem

60 g — 100%

28 g — x⇒ x 47%

Para o nitrato de amônio:Grandezas: Massa Porcentagem

80 g — 100%

28 g — y⇒ y 35%

Há maior quantidade de nitrogênio por grama de uréia.

64 a) Em um mol de CaCO3 (100 g) há um mol de cálcio (40 g).Grandezas: Massa de CaCO3 Massa de Ca

100 g — 40 g

x — 36 g

⇒ x 90 g

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

RESOLUCOES_054_068 6/14/05, 16:5463

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

64

⇒

x 40%⇒ y 12%

z 48%

x 40,0%⇒ y 6,7%

z 53,3%

⇒

⇒

Essa é a massa de CaCO3 na amostra de 100 g de calcário.Com base nela, determinamos a porcentagem de CaCO3 nessaamostra.Grandezas: Massa Porcentagem

100 g — 100%

90 g — y

⇒ y 90%

b) Grandezas: Massa Porcentagem

1 t — 100%

z — 90%

⇒ z 0,9 t

65 Consideremos uma amostra de 100 g dessa rocha. Dessa massatotal, 30 g são de cálcio (30%).Como em um mol de Ca3(PO4)2 (310 g) há três mols de cálcio(3 40 g), podemos empregar essa relação para determinar a mas-sa de Ca3(PO4)2 que contém 30 g de cálcio.Grandezas: Massa de Ca3(PO4)2 Massa de Ca

310 g — 3 40 g

x — 30 g

⇒ x 77,5 g

Essa é a massa de Ca3(PO4)2 que contém 30 g de cálcio e, portan-to, é a massa de Ca3(PO4)2 cálcio presente na amostra de 100 g darocha. Assim, podemos determinar a porcentagem de Ca3(PO4)2

na rocha.Grandezas: Massa Porcentagem

100 g — 100%

77,5 g — y⇒ y 77,5%

66 Como a massa molar do H2SO4 é 98 g/mol, o problema versa so-bre um mol dessa substância. Em um mol de H2SO4 há:a) dois mols de átomos de hidrogênio.b) um mol de átomos de enxofre.c) quatro mols de átomos de oxigênio.d) 2 6 1023 átomos de hidrogênio.e) 6 1023 átomos de enxofre.f) 4 6 1023 átomos de oxigênio.

67 Em 58,5 g de NaCl há um mol de íons Na e um mol de íons Cl–.Vamos calcular a quantidade de cátions Na em 117 g.Grandezas: Massa Número de íons

58,5 g — 6 1023 cátions

117 g — x

⇒ x 1,2 1024 cátions

O número de ânions Cl– é igual ao de cátions Na.Em 117 g de NaCl há, portanto, 1,2 1024 cátions e 1,2 1024 ânions.

72 A massa de uma fórmula mínima CH3O é 31 u. A fórmulamolecular é (CH3O)x, ou CxH3xOx, em que x é um número inteiromaior que zero. Assim, a massa da molécula é 31 x u. Como amassa da molécula é 62 u, vem que:

31 x u 62 u ⇒ x 2

Assim, a fórmula molecular do etilenoglicol é C2H6O2.

73 A massa da fórmula C2H6N é 44 u. Na faixa mencionada está ummúltiplo de 44 u, que é 88 u. Portanto, a fórmula molecular dasubstância é C4H12N2 e a massa molecular pedida é 88 u.

74 a) 0,25 : 0,35 : 0,05Dividindo tudo por 0,05, vem: 5 : 7 : 1Assim, a fórmula mínima é C5H7N.

b) A massa da fórmula mínima C5H7N é 81 u. Considerando quea fórmula molecular é (C5H7N)x ou C5xH7xNx, a massa molecularé 81 x u.

81 x u 162 u ⇒ x 2Assim, a fórmula molecular da nicotina é C10H14N2.


100 g — 100%

Ca: 40 g — x

C: 12 g — y

O: 3 16 g — z


60 g — 100%

C: 2 12 g — x

H: 4 1 g — y

O: 2 16 g — z

77 a) CH2O para todos.b) São iguais, pois apresentam a mesma fórmula mínima, isto é,

a mesma proporção entre as quantidades de átomos dos ele-mentos formadores.

c) 40,0% de carbono, 6,7% de hidrogênio e 53,3% de oxigênio.

79 Considerando uma amostra de 100 g do composto, podemos afir-mar que nela há 75 g de carbono e 25 g de hidrogênio. Vamoscalcular as quantidades em mol de cada um desses elementos nes-sa amostra.

Quantidade de carbono 75 g

12 g/ mol 6,25 mol

Quantidade de hidrogênio

/

25 g1 g mol

25 mol

Assim, temos a proporção em mols C6,25H25. Dividindo por 6,25ambos os números da proporção 6,25 : 25, passamos a expressá-la por meio de números inteiros, 1 : 4. A fórmula mínima é CH4 e,de acordo com o enunciado, a fórmula molecular também.

80 Numa amostra de 100 g do composto há 80 g de carbono e 20 gde hidrogênio.


12 g/ mol 6,67 mol

Quantidade de hidrogênio 20 g

1 g/ mol 20 mol

Assim, temos a proporção em mols C6,67H20. Dividindo por 6,67ambos os números da proporção 6,67 : 20, passamos a expressá-la por meio de números inteiros, 1 : 3. A fórmula mínima é CH3 e,pelo dado do enunciado, deduz-se que a fórmula molecular é C2H6.

81 Consideremos uma amostra de 100 g do óxido A.

Quantidade de enxofre 40 g

32 g/ mol 1,25 mol

Quantidade de oxigênio 60 g

16 g/ mol 3,75 mol

A proporção 1,25 : 3,75 equivale a (basta dividir por 1,25) 1 : 3.A fórmula mínima é SO3. Portanto, a fórmula molecular do óxidoA também é SO3.Agora vamos considerar uma amostra de 100 g do óxido B.


32 g/ mol 1,56 mol


16 g/ mol 3,13 mol

A proporção 1,56 : 3,13 equivale a (basta dividir por 1,56) 1 : 2.A fórmula mínima é SO2. Portanto, a fórmula molecular do óxidoB também é SO2.

⇒

RESOLUCOES_054_068 6/14/05, 16:5464

65

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

⇒

82 Se considerarmos uma amostra em que haja 6 g de carbono, pode-mos afirmar que nela haverá 1 g de hidrogênio.


12 g/ mol 0,5 mol


1 g/ mol 1 mol

A proporção 0,5 : 1 equivale a 1 : 2. Assim, a fórmula mínima é CH2.Como a fórmula molecular é igual à fórmula mínima multiplicadapor seis, deduzimos que a fórmula molecular é C6H12.

83 Quantidade de carbono 1,2 g

12 g/ mol 0,1 mol

Quantidade de enxofre 6,4 g

32 g/ mol 0,2 mol

Decorre que a fórmula mínima do composto é CS2.

85 Vamos determinar a massa de nitrogênio e a de oxigênio em ummol de clorofila.Grandezas: Massa Porcentagem

892 g — 100%N: x — 6,3%O: y — 9,0%

Quantidade de nitrogênio 56 g

14 g/ mol 4,0 mol


16 g/ mol 5,0 mol

Assim, se em um mol de clorofila há quatro mols de nitrogênio ecinco mols de oxigênio, concluímos que na molécula dessa subs-tância há 4 átomos de nitrogênio e 5 átomos de oxigênio.


65.000 g — 100%

x — 0,394%


32 g/ mol 8 mol

Assim, se em um mol de hemoglobina (65.000 g) há oito mols deenxofre, concluímos que na molécula dessa substância há 8 áto-mos desse elemento.

87 Vamos calcular a massa de cada elemento em um mol da substân-cia e, a seguir, determinar a quantidade em mols correspondente acada uma dessas massas.Grandezas: Massa Porcentagem

162 g — 100%C: x — 044,4%H: y — 006,2%S: z — 039,5%O: w — 009,9%


12 g/mol 6 mol


1 g/mol 10 mol


32 g/mol 2 mol


16 g/mol 1 mol

Portanto, a fórmula molecular é C6H10S2O.

88 Grandezas: Massa Porcentagem194 g — 100%

C: x — 049,5%H: y — 005,2%N: z — 028,8%O: w — 016,5%


12 g/mol 8 mol


1 g/mol 10 mol

Quantidade de nitrogênio 56 g

14 g/mol 4 mol


16 g/mol 2 mol

Portanto, a fórmula molecular é C8H10N4O2.

89 a) CF2

b) Grandezas: Massa Porcentagem

50 g — 100%C: 12 g — x ⇒

x 24%

F: 2 19 g — y y 76%

c) Grandezas: Massa de C Massa de F

12 g — 2 19 g

48 g — z⇒ z 152 g

d) Em 100 g de teflon:Grandezas: Massa Número de átomos

50 g — 3 6 1023 átomos

100 g — a

⇒ a 36 1023 átomos

Em 50 g de água:Grandezas: Massa Número de átomos

18 g — 3 6 1023 átomos

50 g — b

⇒ b 50 1023 átomos

Portanto, há maior quantidade de átomos em 50 g de água.

90 a) Grandezas: Massa Número de bolinhas

5 g — 1 bolinha

x — 6 1023 bolinhas

⇒ x 3 1024 g

3 . 000 . 000 . 000 . 000 . 000 . 000 . 000 . 000 g

sextilhão quatrilhão bilhão mil

setilhão quintilhão trilhão milhão

3 setilhões de gramas!ou

x 3 1018 t

3 quintilhões de toneladas!

b) Grandezas: Massa Número de viagens

20 t — 1 viagem

3 1018 t — y

⇒ y 1,5 1017 viagens

150 quatrilhões de viagens!

c) Grandezas: Tempo Número de viagens

1 ano — 3.000 viagem

z — 1,5 1017 viagens

⇒ z 5 1013 anos

50 trilhões de anos!(Compare com a idade estimada da Terra: 4,6 bilhões de anos!)

x 56 g⇒

y 80 g

⇒ x 256 g

x 96 g

⇒y 10 gz 56 gw 32 g

x 72 g

⇒y 10 gz 64 gw 16 g

⇒

⇒

⇒

⇒

RESOLUCOES_054_068 6/14/05, 16:5465

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

66

⇒

⇒

91 Grandezas: Númerode pessoas Número de células

1 pessoa — 1 1014 células

6 109 pessoas — x

⇒ x 6 1023 células

92 A quantidade de células era da ordem de um mol.

93 Grandezas: Massa Número de grãos

2 10–3 g — 1 grão

x — 6 1023 grãos

⇒ x 1,2 1021 g

94 Grandezas: Massa Quantidade em mols de grãos

1,2 1021 g — 1 mol (resp. exerc. anterior)

6 1027 g — x

⇒ x 5 106 mol

95 Grandezas: Quantidade em mols Número de estrelas

1 mol — 6 1023 estrelas

x — 4 1011 estrelas

⇒ x 7 10–13 mol

0,000 000 000 000 7 mol

7 na décima terceiracasa depois da vírgula

96 a) Grandezas: Altura Número de folhas

10 cm — 1 103 folhas

x — 6 1023 folhas

⇒ x 6 1021 cm

ou

x 6 1016 km (pois 1 km 103 m 105 cm)

b) Grandezas: Tempo Distância

1 ano — 9,5 1012 km

x — 6 1016 km

⇒ x 6,3 103 anos

A luz levaria mais de seis mil anos para percorrer a pilha deum mol de folhas de papel sulfite!

97 Grandezas: Massa (em g) Número de átomos

24 g — 6 1023 átomos

x — 1 átomo

⇒ x 4 10–23 g

98 Grandezas: Massa (em g) Número de moléculas


x — 1 molécula

⇒ x 3 10–23 g

99 Alternativa E.O isótopo de maior abundância é aquele com massa 25,98259 u.Isso influencia a massa atômica do elemento (média ponderada)de tal modo que ela deve estar mais próxima de 25,98259 udo que de 23,98504 u. Assim sendo, esperamos que ela sejamaior que a do isótopo de massa intermediária (24,98584 u)e menor que a do isótopo de maior massa (25,98259 u).

102 Alternativa B.A molécula de HClO3 de menor massa será formada pelos isótoposde menor massa, que são 1H, 35Cl e 16O. Assim, a molécula terámassa 84 u. A molécula de HClO3 de maior massa será formadapelos isótopos de maior massa, que são 3H, 37Cl e 18O, e terá massa94 u. Isso indica que a alternativa B é correta e as alternativas A eC são incorretas.A molécula de HClO3 com o menor número de nêutrons será forma-da pelos isótopos de menor número de massa, que são 1H (nenhumnêutron), 35Cl (18 nêutrons) e 16O (8 nêutrons), e terá 42 nêutrons aotodo. E a molécula de HClO3 com maior número de nêutrons seráformada pelos isótopos de maior número de massa, que são 3H(2 nêutrons), 37Cl (20 nêutrons) e 18O (10 nêutrons), e terá 52 nêu-trons ao todo. Isso evidencia que as alternativas D e E são incorretas.

103 Seja x a porcentagem de 79M e (100 – x) a porcentagem de 81M.Temos que:

79 9079 81 100

100,

( )

x x

7.990 79x 8.100 – 81x2x 110 x 55%Assim, há 55% de 79M e 45% de 81M.

104 A primeira afirmação é falsa, pois Z representa o número atômico eA representa o número de massa. (Nota: Atualmente é mais reco-mendável a notação A

ZX em vez de ZXA. Cf. CHAGAS, A. P.; RO-CHA-FILHO, R. C. Química Nova na Escola, n. 10, 1999. p. 11-13.)A segunda afirmação é verdadeira, pois o cloro é halogênio.A terceira afirmação é falsa, pois o cloro compartilha um elétronpara completar o octeto.A quarta afirmação é verdadeira, de acordo com a definição demassa atômica de um elemento.A quinta afirmação é verdadeira, pois, distribuindo-se 17 elétronsde acordo com o diagrama das diagonais, chega-se a 1s2 2s2 2p6

3s2 3p5.A sexta afirmação é falsa, pois a neutralidade elétrica de um átomoocorre quando o número de elétrons é igual ao de prótons. A repre-sentação 31

57Cl se refere ao núcleo e indica 17 prótons e 18 nêutrons.

107 Alternativa C.Como a maior massa molar é a do H2S2O3, é no recipiente V quehá menos moléculas.

108 Alternativa A.Grandezas: Massa de NaNO2 Massa de salame

0,015 g — 100 g

x — 1.000 g

⇒ x 0,15 g

Grandezas: Quantidade de matéria Massa

1 mol — 69 g

y — 0,15 g

⇒ y 2 10–3 mol

109 Alternativa B.Os tracejados indicam interações intermoleculares do tipo ligaçãode hidrogênio.

110 Alternativa D.Para resolver, vamos determinar quantas vezes a quantidade dematéria, em mols de moléculas, presente em 6,8 g de açúcar émaior do que a presente em 42 mg de aspartame. Isso pode serfeito estabelecendo a razão entre ambas as quantidades:

Quantidade em mols de açúcarQuantidade em mols de aspartame

6,8 g340 / mol0,042 g

300 g/ mol

143

Portanto, há 143 vezes mais moléculas de açúcar do que deaspartame nas amostras. A alternativa mais próxima disso é D.

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

RESOLUCOES_054_068 6/14/05, 16:5466

67

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

⇒

⇒

111 Alternativa C.NH4C7H5O2

b) Grandezas: Quantidade em Quantidade emmols de C2H3Cl mols de C

1 mol — 2 mol

1,5 mol — y

⇒ y 3 mol

c) Grandezas: Quantidade Número deem mols de C átomos de C

1 mol — 6 1023 átomos

3 mol — z

⇒ z 1,8 1024 átomos

120 a) A mancha é um cilindro de altura muito pequena. O volumedesse cilindro (Vmancha) é igual ao produto da altura (h) pelaárea da base (A).Vmancha h A ⇒ 1,6 10–5 cm3 h 200 cm2 ⇒⇒ h 8 10–8 cmComo a mancha é considerada como tendo altura igual à deuma molécula, e como cada molécula é considerada como ocu-pando o volume de um cubo, podemos dizer que a aresta dessecubo mede 8 10–8 cm. E o volume de um cubo é dado pelaaresta elevada ao cubo. Assim:Vmolécula h3 ⇒ Vmolécula (8 10–8 cm)3 ⇒

⇒ Vmolécula 5,12 10–22 cm3

b) Primeiramente, vamos determinar quantas moléculas há namancha.

Grandezas: Volume Número de moléculas

5,12 10–22 cm3 — 1 molécula

1,6 10–5 cm3 — x


Agora, usando a densidade, vamos calcular qual a massa deácido presente na mancha.

Grandezas: Volume Massa

1 cm3 — 0,9 g

1,6 10–5 cm3 — y⇒ y 1,44 10–5 g

Finalmente, como sabemos a quantidade de moléculas(3,125 1016 moléculas) que corresponde a uma certa massa(1,44 10–5 g), podemos montar uma regra de três para encon-trar quantas moléculas há em 282 g.

Grandezas: Massa Número de moléculas

1,44 10–5 g — 3,125 1016 moléculas

282 g — z

⇒ z 6,1 1023 moléculas

122 Alternativa C.

Grandezas: Massa Porcentagem

CO(NH2)2: 60 g — 100%

28 g — x⇒ x 47%

NH4NO3: 80 g — 100%

28 g — y⇒ y 35%

HNC(NH2)2: 59 g — 100%

42 g — z⇒ z 71%

(NH4)2SO4: 132 g — 100%

28 g — w⇒ w 21%

112 a) Como a bolinha flutua na água e afunda no álcool, concluímosque a densidade da bolinha é maior que a do álcool e menorque a da água. Logo, a densidade da água é maior que a densi-dade do álcool.Assim, a água está no frasco B, pois, sendo mais densa, umamesma massa ocupa menor volume. E no frasco A está o álcool,pois, sendo menos denso, uma mesma massa ocupa maior vo-lume.

b) Frasco A

Quantidade em mols de moléculas 46m

(pois a massa molar do etanol é 46 g/mol)

Quantidade em mols de átomos 9 46

0,20 m m

(pois cada molécula de C2H6O tem 9 átomos)

Frasco B

Quantidade em mols de moléculas 18m

(pois a massa molar da água é 18 g/mol)

Quantidade em mols de átomos 3 18

0,17 m m

(pois cada molécula de H2O tem 3 átomos)Portanto, há mais átomos no frasco A.

114 Grandezas: Massa Númerode átomos

197,0 g — 6 1023 átomos

x — 2 1020 átomos⇒ x 6,6 10–2 g

Grandezas: Massa Preço (R$)

1,0 g — 17,00

6,6 10–2 g — y⇒ y 1,12

Assim, o custo do ouro usado é R$ 1,12.

115 Alternativa D.Grandezas: Número de átomos Porcentagem

6,0 1022 átomos — 100%

x — 0,01%

⇒ x 6,0 1018 átomos

Grandezas: Número de átomos Massa

6,0 1023 átomos — 70 g

6,0 1018 átomos — y

⇒ y 7,0 10–4 g

117 Alternativa D.Grandezas: Massa Número de moléculas


8,5 10–3 g — x

⇒ x 3 1020 moléculas

119 a) Grandezas: Massa Quantidade em molsde C2H3Cl de C2H3Cl

62,5 g — 1 mol

93,75 g — x

⇒ x 1,5 mol

⇒

Em um mol do composto hánove mols de hidrogênio.

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

RESOLUCOES_054_068 6/14/05, 16:5467

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

68

⇒

⇒

⇒

7 V2 3 V1

P1 V1 P2 V2

P1 V1 P2 (3 V1)

P P

321

A pressão fica reduzida a um terço do valor inicial.

8 P1 V1 P2 V2

130 kPa 5,0 L P2 0,5 L

P2 1.300 kPa

Note que o volume foi dividido por dez e a pressão ficou multipli-cada por esse mesmo número.

16 O trecho do enunciado que diz “recipiente fechado e indeformável”indica que o volume interno é constante. E o fato de a temperaturana escala kelvin triplicar pode ser expresso matematicamente comoT2 3 T1. Assim:

P

T

P

T

P

T

P

3 T P 3 P1

1

2

2

1

1

2

12 1 ⇒ ⇒

A pressão final será igual ao triplo da inicial.

17P

T

P

T 1 atm

300 K

P

450 K P 1,5 atm1

1

2

2

22 ⇒ ⇒

Note que a temperatura kelvin foi multiplicada por 1,5 e, em con-seqüência, a pressão também foi, já que são grandezas diretamen-te proporcionais.

Capítulo 14

O comportamento físicodos gases

124 Alternativa D.Grandezas: Massa Massa

8,8 g — 176 gC: 3,6 g — x

x 72 g

O: 4,8 g — y⇒ y 96 g

H: 0,4 g — zz 8 g


12 g/mol 6 mol


16 g/mol 6 mol


1 g/mol 8 mol

Portanto, a fórmula molecular da vitamina C é C6H8O6.

126 Alternativa B.Primeiramente, vamos determinar a massa molar da dioxina, le-vando em conta que cada molécula tem 4 átomos de cloro e que44% da massa da dioxina se deve a esse elemento químico.

Grandezas: Massa de dioxina Massa de cloro

M — 4 35,5 g

100 g — 44 g

⇒ M 323 g

Agora vamos determinar a massa máxima de frango que uma pes-soa pode ingerir, relacionando a massa de frango com a massa dedioxina.A primeira linha da seguinte regra de três leva em conta que em umquilograma da ave há 2 10–13 mol de dioxina e que esse 2 10–13 moltem massa 2 10–13 323 g. A segunda linha relaciona a massa pe-dida com a massa máxima de dioxina que pode ser ingerida por dia.

Grandezas: Massa de frango Massa de dioxina

1 kg — 2 10–13 323 g

x — 3,23 10–11 g

⇒ x 0,5 kg

127 Alternativa C.

d 980 kg1 m

980 kg10 L

0,98 kg

L

0,98 10 g

10 mL

0,98 gmL

3 3

3

3


0,98 g — 1 mL

x — 200 mL⇒ x 196 g

Essa é a massa de bebida em 200 mL. Agora vamos calcular amassa de álcool presente nessa massa de bebida.Grandezas: Massa Porcentagem

196 g — 100%

y — 9,7%⇒ y 19 g

Finalmente, vamos estimar quantas moléculas há nessa massa deálcool.Grandezas: Massa Número de moléculas

46 g — 6,022 1023 moléculas

19 g — z

⇒ z 2,49 1023 moléculas

129 Alternativa E.A alternativa A é falsa, pois a reciclagem natural da água (ciclo daágua) envolve mudanças de fase, que não são reações químicas(fenômenos químicos).A alternativa B é falsa porque, a 1 atm de pressão, a água sofrefusão a 0°C e não ebulição.

A alternativa C é falsa. A água, qualquer que seja sua fonte, é umasubstância composta dos elementos hidrogênio e oxigênio, ouseja, é um composto de hidrogênio e oxigênio.A alternativa D é falsa, pois, a 25ºC, a água sofre evaporação. É oque faz, por exemplo, as roupas secarem no varal.A alternativa E é verdadeira, conforme indicam os cálculos a seguir.Grandezas: Massa Porcentagem

18 g — 100% x 11,11%H: 2 g — x ⇒O: 16 g — y y 88,89%

130 Alternativa E.Grandezas: Massa NaCl Massa Na

58 g — 23 g

x — 200 g⇒ x 504 g

Note que utilizamos, para o cloro, a massa molar fornecida(35 g mol–1).

131 Alternativa B.Em 23,2 g de magnetita há 16,8 g do elemento ferro e, portanto,6,4 g do elemento oxigênio.

Quantidade de ferro 16,8 g

56 g/ mol 0,3 mol

Quantidade de oxigênio 6,4 g

16 g/ mol 0,4 mol

A proporção 0,3 : 0,4 equivale a (basta multiplicar por 10) 3 : 4.A fórmula mínima é, portanto, Fe3O4.

RESOLUCOES_054_068 6/14/05, 16:5468

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

69

18V

T

V

T 12,5 L

250 K

V

500 K V 25 L1

1

2

2

22 ⇒ ⇒

O volume e a temperatura kelvin são grandezas diretamente pro-porcionais. A temperatura duplicou e, conseqüentemente, o volu-me também.

19 Já que a pressão não vai se alterar, estamos trabalhando com umatransformação isobárica.

V

T

V

T 15 m

330 K 20 m

T T 440 K1

1

2

2

3 3

22 ⇒ ⇒

A equação fornece a temperatura na escala kelvin. Para converteresse valor para graus Celsius, subtraímos 273 unidades, obtendo167°C.

20P V

T

P V

T 1 1

1

2 2

2

⇒

⇒ 1 atm 22,4 L273 K

0,5 atm V

546 K V 89,6 L2

2

⇒

Professor, note que já temos nesse exercício um “ensaio” para aexplicação da Lei do Gás Ideal.

21 Pelo enunciado: V2 2 V1

T2 2 T1

P V

T

P V

T

P V

T

P 2 V

2 T 1 1

1

2 2

2

1 1

1

2 1

1

⇒ ⇒

⇒ P2 P1

Portanto, espera-se que a pressão não se altere.

22P V

T

P V

T 1 1

1

2 2

2

⇒

⇒ ⇒ 150 kPa 30 L300 K

300 kPa V

400 K V 20 L2

2

23 a)P V

T

P V

T1 1

1

2 2

2

Nessa equação, podemos afirmar que V1 e V2, os volumes ini-cial e final da amostra de ar confinada na garrafa, permanecemiguais até o instante em que a pressão interna atinge o valornecessário para arremessar a tampa. Assim, enquanto V1 forigual a V2, a amostra de ar sofrerá uma transformação isocórica.

P

T

P

T 1 atm

300 K

P

330 K P 1,1 atm1

1

2

2

22 ⇒ ⇒

b) Após o arremesso da tampa, sairá um pouco de ar da garrafaaté que se estabeleça igualdade entre a pressão em seu interiore a pressão ambiente. Estabelecida essa igualdade, a pressãono interior da garrafa será, portanto, 1 atm.

26 Grandezas: Quantidade em mols Volume

1 mol — 22,4 L

3,5 mol — x

⇒ x 78,4 L

27 Grandezas: Massa Volume

32 g — 22,4 L

6,4 g — x⇒ x 4,48 L

29 a) Grandezas: Quantidade em mols Volume

1 mol — 16 L

x — 8 103 L

⇒ x 5 102 mol

b) Grandezas: Quantidade em mols Massa

1 mol — 2 g

5 102 mol — y

⇒ y 1 103 g ou

n mM

m n M 5 10 mol 2 g / mol 2 ⇒ ⇒

⇒ m 1 103 g


48 g — 24,5 L

64 g — x⇒ x 32,7 L

31 a) Grandezas: Massa Volume

4 g — 20 L

x — 5 L⇒ x 1 g


4 g — 6 1023 átomos

1 g — y

⇒ y 1,5 1023 átomos


70 g — 56 L

x — 22,4 L⇒ x 28 g

Podemos afirmar, então, que a massa molar da substância é 28 g/mole, conseqüentemente, que sua massa molecular é 28 u.Como a fórmula mínima CH2 tem massa 14 u, decorre que a fór-mula molecular é C2H4.

33 Podemos resolver essa questão empregando a equação a seguir,considerando que a situação 1 seja 1 mol de gás ideal a 1 atm e0°C e que a situação 2 seja 1 mol de gás nas condições menciona-das em cada item.

P V

T

P V

T1 1

1

2 2

2

1 mol de gás 1 mol de gás idealideal nas CNTP em outra situação

a) 1 atm 22,4 L273 K

2 atm V

273 K V 11,2 L2

2

⇒

O volume molar é a metade de 22,4 L como conseqüência de apressão ter duplicado.

b) 1 atm 22,4 L273 K

2 atm V

546 K V 22,4 L2

2

⇒

O volume molar se manteve 22,4 L porque a pressão duplicou,mas a temperatura kelvin também duplicou.

c)1 atm 22,4 L

273 K

0,5 atm V

546 K V 89,6 L2

2

⇒

O volume molar quadruplicou (duplicou e duplicou de novo).Duplicou porque a pressão se reduziu à metade e duplicou denovo porque a temperatura kelvin duplicou.

34P V

T

P V

T 1 atm 24 6 L

300 K

100 atm V

600 K 1 1

1

2 2

2

2 ⇒ ⇒ ,

⇒ V2 0,492 L 492 mL

35 a) Há igual número de moléculas, pois são volumes iguais.b) Se o número de moléculas em cada frasco for x, então haverá

x átomos no frasco de He, 2x átomos no frasco de N2 e 3xátomos no frasco de CO2. Há, portanto, mais átomos no frascocom CO2.

⇒

⇒

⇒

⇒

RESOLUCOES_069_080 6/14/05, 16:5569

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

7036 a) Se o número de moléculas no frasco com C2H4 for x, então

haverá x moléculas no frasco de C2H6, 2x moléculas no frascode O3 e 3x moléculas no frasco de O2. O frasco com maiornúmero de moléculas é o de O2.

b) Se o número de moléculas no frasco com C2H4 for x, entãohaverá 6x átomos no frasco de C2H4, 8x átomos no frasco deC2H6, 6x átomos no frasco de O3 e 6x átomos no frasco de O2.O frasco com maior número de átomos é o de C2H6.

37 As amostras gasosas estão em condições tais que vigora a Hipóte-se de Avogadro.

n n m

M

m

M H2S fosfina

H2S

H2S

fosfina

fosfina

⇒ ⇒

m34 g/ mol

mM

M 34 g/ molfosfina

fosfina ⇒

Já que a massa molar da fosfina é 34 g/mol, então sua massamolecular é 34 u.

39 P V n R T ⇒

⇒ ⇒

,

,

n P V

R T100 kPa 83 15 L

8 315 kPa Lmol K

300 K

⇒ n 3,3 mol

40 a) n P VR T

1 atm 1,25 L

0,082 atm Lmol K

303 K

⇒

⇒ n 0,05 mol

b) n mM

m = n M = 0,05 mol 44 g / mol ⇒ ⇒

⇒ m 2,2 g

c) Grandezas: Quantidade Númeroem mols de moléculas

1 mol — 6 1023 moléculas

0,05 mol — x

⇒ x 3 1022 moléculas

41 É possível optar entre os três se determinarmos a massa molar dogás a partir dos dados fornecidos.

P V mM

R T

M m R TP V

0 70 g 0 082 atm Lmol K

300 K

0 82 atm 0 750 L

, ,

, ,

⇒

⇒ M 28 g/mol

Dos gases citados, apenas o N2 apresenta essa massa molar.

42 P V mM

R T

P m R TM V

3 0 g 0 082 atm Lmol K

300 K

30 g mol 1 5 L

, ,

/ ,

⇒

⇒ P 1,64 atm

O recipiente pode ser usado, pois suporta até 6 atm.

43 P V n R T

V n R TP

1 mol 0 082 atm Lmol K

450 K

1 5 atm

,

,

⇒

⇒ V 24,6 L

44 a) Menor, pois 1 atm equivale a 101,3 kPa.b) Para uma amostra de gás ideal, as grandezas volume e pressão

são inversamente proporcionais. Assim, a uma pressão menorespera-se um volume maior.

c) V n R TP

1 mol 8 315 kPa Lmol K

273 K

100 kPa

,

⇒

⇒ V 22,7 L

d) Diferença 22,7 L 22,4 L 0,3 L 300 mLEssa diferença é porcentualmente muito pequena, pois repre-senta apenas 1,3% de 22,4 L.

46 Antes: P1 V1 n1 R T1 ⇒ R P V

n T1 1

1 1

Depois: P2 V2 n2 R T2 ⇒

⇒ RP V

n T

P V

3 n 2 T2 2

2 2

2 1

1 1

Igualando ambas as expressões por R, vem:

P V

n T

P V

3 n 2 T P 6 P1 1

1 1

2 1

1 12 1

⇒

A pressão final será seis vezes maior que a inicial.A pressão é diretamente proporcional à quantidade em mols degás e à temperatura em kelvin. Graças ao aumento de ambas asgrandezas, a pressão foi multiplicada por três e também por dois,resultando numa multiplicação total por seis.

47 a) Há mais moléculas no recipiente em que houver maior quanti-dade em mols de gás.

N2: n P VR T

5 1R T

5RTN2

O2: n P VR T

2 3R T

6RTO2

Há mais moléculas no recipiente com O2.

b) n

n

5RT

6RT

n

n56

N2

O2

N2

O2

⇒

48 Antes: n P VR T

2,00 VR 2901

Depois: n P VR T

1,65 VR 3192

Dividindo membro a membro n2 por n1, vem:

n

n

1 65 VR 319

2 00 VR 290

n

n0 75 2

1

2

1

,

,

,

⇒ ⇒ n2 0,75 n1

Já que restaram 0,75 da quantidade inicial em mol, escaparam0,25 da quantidade inicial, ou seja, escaparam 25% da quantidadeem mols inicialmente presente.

50 a) xn

n4 mol5 mol

x 0 80HeHe

He

, ⇒

x n

n 1 mol

5 molx 0,20CO

COCO

⇒

Assim, 80% das moléculas da mistura são de hélio e 20% sãode monóxido de carbono.

b) PHe xHe P 0,80 100 kPa ⇒ PHe 80 kPa

PCO xCO P 0,20 100 kPa ⇒ PCO 20 kPa

Já que 80% das moléculas são de hélio, então 80% da pressãototal se deve a ele. E 20% se deve ao monóxido de carbono.

⇒

RESOLUCOES_069_080 6/14/05, 16:5570

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

71c) VHe xHe V 0,80 125 L ⇒ VHe 100 L

VCO xCO V 0,20 125 L ⇒ VCO 25 L

d) A porcentagem em volume do He é 80% e a do CO é 20%.

51 Da porcentagem em volume deduz-se que a fração em mols donitrogênio no ar é 0,78. Assim:

PN2 xN2

P 0,78 180 kPa ⇒ PN2 140 kPa

52 A proporção:1 molécula H2 : 2 moléculas de Heé equivalente a:1 mol H2 : 2 mol HeAssim, considerando-se uma amostra com 3 mol de mistura, po-demos afirmar que nela existe 1 mol de H2 e 2 mol de He.

a) x 1 mol3 mol

x 0,33H2 H2 ⇒

x 2 mol3 mol

x 0,67He He ⇒

b) 33% de H2 e 67% de He

53 P 13

600 kPa P 200 kPaH2 H2 ⇒

P 23

600 kPa P 400 kPaHe He ⇒

54 Vamos calcular a massa de cada componente a partir de sua quan-tidade em mols.He: mHe nHe MHe 4 mol 4 g/mol ⇒ mHe 16 gCO: mCO nCO MCO 1 mol 28 g/mol ⇒ mCO 28 g

Massa total da mistura 16 g 28 g 44 g

O componente que mais contribui para a massa da mistura (CO)não é o que possui a maior fração em mols (xCO 0,20).

58 O metano é mais denso, pois tem maior massa molar.É quatro vezes mais denso.

d

d

M

M

16 g mol

4 g mol

d

d 4

CH4

He

CH4

He

CH4

He

/

/ ⇒

60 d P MR T

1,5 atm 2 g / mol

0,082 atm Lmol K

293 K d 0,12 g/ L

⇒

61 Se a atmosfera fosse exclusivamente de O2 (32 g/mol), tenderiama subir os gases com massa molar inferior a 32 g/mol. Da listafornecida, são eles o N2 (28 g/mol) e o CO (28 g/mol).

62 Duas vezes.

d

d

M

M

58 g mol28 9 g mol

d

d 2

butano

ar

butano

ar

butano

ar

/

, /⇒

64 Alternativa D.

P V

T

P V

T

1,00 atm 10,0 L300 K

0,25 atm V

223 K V 29,7 L

1 1

1

2 2

2

22

⇒

⇒ ⇒

65 Alternativa A.P1 V1 P2 V2 ⇒ 3 atm 5 L P2 12 L ⇒

⇒ P2 1,25 atm

66 Alternativa C.O volume do hélio que resta no cilindro é o próprio volume docilindro, 60 L.Quando o hélio não sai mais do cilindro é porque a pressão do querestou é igual à pressão atmosférica no local. E, no caso, a pressãoatmosférica é 1 atm, porque se está ao nível do mar.

67 Alternativa A.A alternativa A é correta, pois o produto da pressão pelo volume éigual a 1,8 104 mmHg L em todos os pontos do gráfico.As alternativas B, C e D são incorretas, pois, na situação apresen-tada, pressão e volume são grandezas inversamente proporcionais.O comportamento descrito nessas alternativas seria correto se pres-são e volume fossem diretamente proporcionais.A alternativa E é incorreta, pois, quando a pressão é alterada, oproduto P V permanece constante e não a razão P/V. Além dis-so, o produto P V é igual a n R T.

68 Alternativa A.Em uma transformação isotérmica, a temperatura permanece cons-tante apesar de variações de pressão e volume. Isso está descritonos gráficos III e IV. E, para esse tipo de transformação, a pressãoe o volume seguem a Lei de Boyle, graficamente expressa em I.Em uma transformação isobárica, a pressão permanece constanteapesar de variações de volume e temperatura. Isso está mostradoem II. Além disso, nesse tipo de transformação, o volume é dire-tamente proporcional à temperatura na escala kelvin, o que estáexpresso graficamente em V.

69 Alternativa B.Q e S estão na mesma temperatura, pois o resultado da multiplica-ção P V fornece um mesmo resultado para ambos os pontos. Atransformação Q → S é isotérmica. Como o enunciado afirma quea temperatura do ponto Q é 600 K, concluímos que a do ponto Stambém é 600 K.S e U estão no mesmo volume e, assim sendo, a transformaçãoS → U é isocórica. A temperatura em U é 360 K, conforme mos-tra o cálculo a seguir:

P

T

P

T1

1

2

2

⇒ 12600 K

7,2TU

⇒ TU 360 K

U e W estão na mesma temperatura, pois o resultado da multipli-cação P V fornece um mesmo resultado para ambos os pontos. Atransformação U → W é isotérmica. Como a temperatura do pon-to U é 360 K, concluímos que a do ponto W também é 360 K.W e Q estão no mesmo volume e, assim sendo, a transformaçãoW → Q é isocórica.

70 Como o gás presente no balão sofre expansão (veja cálculo a se-guir), concluímos que, quando ele é lançado, não está expandidoao máximo de sua capacidade. Esse balão deve ter uma capacida-de que seja, no mínimo, igual ao volume atingido na situação finaldescrita no enunciado, calculado a seguir:

P V

T

P V

T1 1

1

2 2

2

1atm 50 L293 K

0,4 atm V

223 K2

⇒ V2 95,1 L

71 Alternativa B.A quantidade em mols de moléculas é a mesma em ambos os reci-pientes. Assim, podemos determinar que a massa de hélio é o do-bro da de hidrogênio, o que indica que as alternativas A e D sãoincorretas.

nH2 nHe ⇒m

2 g/ mol

m

4 g/ mol

H2 He ⇒m

m 2He

H2

A alternativa B é correta, como decorrência da Hipótese deAvogadro. Também decorre dessa hipótese que a alternativa E éincorreta.A alternativa C é incorreta porque, uma vez que o número de mo-léculas é igual em ambos os recipientes, há o dobro de átomos no

RESOLUCOES_069_080 6/14/05, 16:5571

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

72frasco com hidrogênio, pois esse gás é formado por moléculasbiatômicas (H2), enquanto o hélio é formado por moléculasmonoatômicas (He).

73 Alternativa B.I é correta, como mostra o seguinte cálculo que se baseia na Hipó-tese de Avogadro:

n nN2 CH4 ⇒

m

M

m

M

N2

N2

CH4

CH4

⇒

⇒ m

28 g/ mol

4 g

16 g/ mol

N2 ⇒ mN2 7 g

II é incorreta, pois a quantidade de moléculas de N2 e de CH4 é amesma. E em x moléculas de N2 há 2x átomos de nitrogênio, en-quanto em x moléculas de CH4 há 5x átomos (x de carbono e 4xde hidrogênio).III é correta, pois a massa molar do N2 é 28 g/mol.

74 Alternativa E.Pela Hipótese de Avogadro, podemos concluir que o número demoléculas em ambas as amostras é igual. Portanto, a alternativa Eé correta.A alternativa A é incorreta porque a massa molar de ambos osgases é diferente e, por isso, uma mesma quantidade em mols nãoapresenta a mesma massa.A alternativa B é incorreta porque cada molécula de O2 tem doisátomos e cada molécula de He tem um átomo.As alternativas C e D são incorretas pois, ao misturar 25 L de O2 e25 L de He, o volume final da mistura estará vinculado às condi-ções de pressão e de temperatura em que são medidos os volumesiniciais e o volume final.

75 Alternativa A.Pela Hipótese de Avogadro, ambas as massas citadas correspondema uma mesma quantidade em mols de moléculas.

ngás nN2 ⇒ m

M

m

M

g s

g s

N2

N2

á

á

⇒ 22 g

M 14

28 g molg sá

/ ⇒

⇒ Mgás 44 g/mol

Esse é o valor da massa molar dos gases CO2 e C3H8.

76 Alternativa B.Poderíamos resolver utilizando diretamente a Lei do Gás Ideal, naqual empregaríamos o valor adequado de R. Porém, como as in-formações dadas incluem o volume molar de gás a 1 atm e 25°C,vamos apresentar uma resolução que emprega tais dados.

Antes: P1 V n1 R T ⇒ R P V

n T1

1

Depois: P2 V n2 R T ⇒ R P V

n T2

2

Igualando ambas as expressões por R, vem:

P V

n T

P V

n T

P

n

P

n

1 atm1 mol

10 atmn

n 10 mol

1

1

2

2

1

1

2

2

22

⇒ ⇒

⇒ ⇒

n m

M 10 mol

m

32 g/ mol m 320 g2

2

2

22 ⇒ ⇒

80 Alternativa B.

n nm

M

m

M

0 32 g

16 g molM 44 g mol

g s CH4

g s

g s

CH4

CH4

g s

á

á

á

gásá

0,88 g

M

,

/ /

⇒ ⇒

⇒ ⇒

Das alternativas, apenas N2O tem massa molar 44 g/mol.

81 Alternativa E.Grandezas: Massa Volume

0,239 g — 0,0656 L

x — 32,8 L⇒ x 119,5 g

Assim, a massa molar da substância é 119,5 g/mol.Como a massa molar do cloro é 35,5 g/mol, concluímos que namolécula da substância deve haver um número ímpar de átomosde cloro. Isso já descarta as alternativas B, C e D; mas elas tam-bém poderiam ser eliminadas determinando a massa molar da subs-tância que aparece em cada uma e confrontando-a com o valor119,5 g/mol.Restam as alternativas A (CH3Cl 50,5 g/mol) eE (CHCl3 119,5 g/mol), das quais concluímos que E é correta.

82 A quantidade total de gás em mols é 8,0 mol. Aplicando a Lei doGás Ideal à mistura, temos:

V n R TP

8 0 mol 0 082 atm Lmol K

300 K

8 2 atm

, ,

,

⇒

⇒ V 24 L

Conhecido o volume total da mistura, podemos determinar o volumeparcial do nitrogênio:

V x V 6,0 mol8,0 mol

24 L V 18 LN2 N2 N2 ⇒

83 Primeiramente vamos calcular a quantidade total em mols de gás.

n P VR T

6 atm 82 L

0,082 atm Lmol K

300 K

⇒ n 20 mol

Desse total, 50% são de um componente e 50% do outro. Assim, amistura se compõe de 10 mol de CH4 e 10 mol de C2H6.Agora vamos calcular as massas desses componentes.CH4: mCH4 nCH4

MCH4 10 mol 16 g/mol ⇒ mCH4 160 g

C2H6: mC2H6 nC2H6

MC2H6 10 mol 30 g/mol ⇒ mC2H6

300 gFinalmente, calculamos a massa total.

m mCH4 mC2H6

160 g 300 g ⇒ m 460 g

84 Alternativa A.Considerando que as porcentagens apresentadas se refiram a quan-tidade em mols (ou a volume, o que é equivalente), podemos afir-mar que, se a porcentagem do O2 é 21%, então sua fração em molsé 0,21. Assim:

VO2 xO2 V 0,21 10 L ⇒ VN2

2,1 L

85 Alternativa C.

n m

M

14 g

28 g/ molN2

N2

N2

⇒ nN2 0,5 mol

n m

M

9 g

2 g/ molH2

H2

H2

⇒ nH2 4,5 mol

Total: n 5 mol

Conhecida a composição em mols da mistura, podemos determi-nar as pressões parciais.

P x P 0,5 mol5 mol

1,0 barN2 N2 ⇒ PN2 0,1 bar

P x P 4,5 mol5 mol

1,0 barH2 H2 ⇒ PH2 0,9 bar

Uma vez determinada a pressão parcial do nitrogênio, a do hidro-gênio poderia ter sido calculada por meio da Lei de Dalton:

PH2 P PN2

1,0 bar 0,1 bar ⇒ PH2 0,9 bar

RESOLUCOES_069_080 6/14/05, 16:5572

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

7386 Alternativa A.

A pressão de 9,2 104 Pa equivale a 92 kPa.Resolver o problema consiste em determinar quantos mols de ar(mistura gasosa que, no caso, inclui poluentes) ocupam o volumedo frasco nas condições de pressão e temperatura do enunciado.

n P VR T

92 kPa 30 L

8,315 kPa Lmol K

300 K

⇒ n 1,1 mol

87 a) Sim, poderá sobreviver. Se a cabine for alimentada com O2

puro, a pressão desse gás será igual à pressão atmosférica na-quela altitude, 2,2 104 Pa, e estará dentro da faixa que permi-te a sobrevivência humana.

b) Na superfície: PO2 superf. xO2 superf. P superf.

Em profundidade de 40 m: PO2 profund. xO2 profund. P profund.

O enunciado pede que a pressão parcial do O2 seja a mesmaem ambas as situações: PO2 profund. PO2 superf. 2,1 104 Pa.Igualando o segundo membro de ambas as expressões, temos:xO2 superf. P superf. xO2 profund. P profund.

Nessa nova igualdade vamos efetuar as seguintes substituições:xO2 superf. 0,21 e Pprofund. 5 Psuperf.

o que conduz a:0,21 Psuperf. xO2 profund. 5 Psuperf.

xO2 profund. 0,042

Concluímos, dessa maneira, que a porcentagem (em mols ou emvolume) de O2 na mistura usada para o mergulho deve ser 4,2%.

88 Alternativa D.I é correta, pois a pressão do ar é maior à altitude de 2.400 m do queà altitude de 10.000 m e, em decorrência disso, a pressão parcial doO2 é maior dentro da cabine.II é correta, desde que se empreguem no segundo membro da equa-ção os dados referentes à atmosfera interna à cabine.III é incorreta. A pressão parcial do O2 no interior da cabine seriaigual à pressão parcial do O2 no ar à altitude de 2.400 m de altitu-de se a composição da atmosfera fosse igual em ambas as situa-ções. Porém o enunciado afirma que o ar no interior da cabine émais seco. Isso interfere no valor das frações em mol dos compo-nentes e, em decorrência disso, interfere no valor das pressõesparciais dos componentes.

89 Alternativa C.Vênus: PV V nV R TV

Terra: PT V nT R TT

Dividindo as duas equações, temos:

P V

P V

n R T

n R TV

T

V V

T T

=

n

n 100 300

1 750 V

T

n

n 40 4%

80% 2,0

N2 (Vênus)

N2 (Terra)

Porcentagens de N2

90 Alternativa C.Sabemos que:nt nA nB

P V

T

P V

T

P V

TA A

A

B B

B

= +

Como a temperatura é constante, temos:

P V PA VA PB VB

P 5 L 1 atm 3 L 5 atm 2 L ⇒ P 2,6 atm

91 Alternativa A.A recomendação 1 vale para gases que tendem a descer, ou seja, ga-ses mais densos que o ar.

Já a recomendação 2 vale para gases que tendem a subir, ou seja,gases menos densos que o ar.

92 a) d P MR T

M d R TP

5 38 g L 0 082 atm Lmol K

288 K

0 97 atm

, / ,

, ⇒

⇒ M 131 g/mol

b) O gás monoatômico em questão deve ser um gás nobre, poisos átomos de gases nobres usualmente não estabelecem liga-ções químicas. Consultando o grupo dos gases nobres na ta-bela periódica, verificamos que o xenônio (Xe) é o que apre-senta massa molar 131 g/mol.

93 Alternativa E.A alternativa A é incorreta, pois, se considerarmos o produto CO2

nas mesmas condições de pressão e de temperatura que o ar aoredor, ele será mais denso, pois tem maior massa molar.As alternativas B, C e D são incorretas porque a combustão con-some C4H10 e O2 e produz CO2 e H2O.A alternativa E é correta, pois o aquecimento da mistura gasosacontida no interior do balão provoca sua expansão, com conse-qüente saída de uma parte da mistura. Em decorrência disso, restamenor quantidade em mols de gás dentro do balão, o que o tornamenos denso que o ar circundante.

94 a) Situação inicial Situação final

V 34

Vi f Vf

Ti 27ºC 300 K Tf

n nPatm Patm

Fazendo uso da Lei do Gás Ideal para os estados inicial e final,temos:Patm V n R Ti

Patm V n R Tf

Dividindo as duas equações:

P V

P V

n R T

n R Tatm f

atm i

f

i

Como V

V 4

3f

i

T 4 3003

400 K (127 C)f

°

Portanto a variação da temperatura é de 100ºC.

b)d

d

mVmV

1V1

34

V

34

f

i

f

i

f

f

d

d 3

4f

i

oud

d 4

3i

f

95 Alternativa B.A figura III ilustra um bom método para recolher gás, desde queele não reaja com a água nem se dissolva nela de forma apreciá-vel. Dos três gases envolvidos na questão, apenas o CH4 não reagecom a água nem se dissolve apreciavelmente nessa substância. Aamônia e o cloro reagem com ela, de acordo com as equaçõesabaixo, e por isso apresentam considerável solubilidade em água.

NH3(g) H2O(l) B NH4

(aq) OH(aq)

Cl2(g) H2O(l) B H(aq) Cl

(aq) HClO (aq)

A figura I ilustra um método para recolher um gás menos densoque o ar, o que se pode verificar pela massa molar, que deve sermenor que 29 g/mol. E a figura II ilustra um método para recolher

40 (relação entre as quantidades em molsde todos os gases componentes das at-mosferas)

Aquecimento

RESOLUCOES_069_080 6/14/05, 16:5573

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

74um gás mais denso que o ar, o que também se pode verificar pelamassa molar, que deve ser maior que 29 g/mol.Nesses dois últimos casos, subentende-se que “recolher” é reter,por questão de poucos segundos, o gás que é produzido em algumprocesso químico, até que se possa colocar uma tampa no tubo ouque seja dado o destino desejado ao gás “recolhido”.

96 a) Quando todo o líquido passou para a fase vapor, uma parte foiexpulsa do frasco. Quando o vapor foi resfriado e condensou,a massa medida para o conjunto copo líquido foi 101,85 g.Como a massa do frasco é 100,00 g, deduz-se que sobrou nofrasco 1,85 g da substância.Quando essa massa de 1,85 g estava na fase vapor, ocupava ovolume do frasco e estava submetida a 107°C (380 K) e, su-bentende-se, a 1 atm. Vamos determinar a quantidade, em mol,de vapor que restou no frasco (que é igual à quantidade, emmol, de líquido que condensou).

n P VR T

1 atm 0,380 L

0 082 atm Lmol K

380 K

n 0,0122 mol

,

⇒

⇒

b) De posse da massa da substância e da quantidade de matéria aque isso corresponde, podemos determinar a massa molar.

n mM

M mn

1,85 g

0,0122 mol ⇒ ⇒

⇒ M 152 g/mol

c) Seja x a massa molar do elemento do qual há quatro átomos namolécula.

12 g/mol 4x 152 g/mol ⇒ x 35 g/mol

Consultando a tabela periódica, verificamos que o elementoquímico cuja massa molar é mais próxima de 35 g/mol é ocloro. Assim, a substância é o tetracloreto de carbono (apósestudar Química Orgânica, os alunos poderiam responder tam-bém tetracloro-metano) e sua fórmula estrutural é:

IV é incorreta. Pela Lei do Gás Ideal, o produto pressão volumedepende da quantidade em mols de gás e da temperatura kelvin:

P V n R TComo n é constante, mas T sofre aumento, concluímos que o pro-duto pressão volume sofre aumento.

100 A primeira afirmação é verdadeira, pois o produto P V está pró-ximo de 22,4 L.A segunda afirmação é verdadeira, de acordo com a Lei de Boyle.A terceira afirmação é verdadeira, de acordo com o seguinte cál-culo:P V 22,4 atm dm3

0,5 atm V 22,4 atm dm3

V 44,8 dm3 44,8 LA quarta afirmação é falsa, de acordo com o cálculo a seguir:Grandezas: Quantidade de matéria Volume

1 mol — 22,37 dm3

(dado da tabela)

4 mol — x

⇒ x 89,48 dm3

101 Alternativa D.A alternativa A é correta, pois em ambos os gases (formados pormoléculas apolares) as interações intermoleculares são do tipodipolo instantâneo-dipolo induzido.A alternativa B é correta, de acordo com a Hipótese de Avogadro.A alternativa C é correta. A densidade do gás hidrogênio é 16vezes menor que a do gás oxigênio, conforme revela o cálculo aseguir:

d

d

M

M

2 g / mol32 g/ mol

116

H2

O2

H2

O2

A alternativa D é incorreta. A massa de O2 é 16 vezes maior que ade H2, como indica o cálculo a seguir, que parte da Hipótese deAvogadro.

n nH2 O2

m

M

m

MH2

H2

O2

O2

m

2 g/ mol

m

32 g/ molH2 O2

m

m 16

O2

H2

102 Alternativa B.A afirmação III não se aplica ao vapor de água, pois cada molécu-la de H2O pode interagir com outras moléculas de H2O por meiode interações intermoleculares do tipo ligação de hidrogênio.Embora tais interações sejam reduzidas devido à grande distânciaque separa as moléculas na fase gasosa, elas podem ocorrer quandouma molécula passa perto de outra. Tais interações são, inclusive,as responsáveis pela transição para a fase líquida (condensação),que pode ocorrer devido à compressão e/ou ao resfriamento.

104 Alternativa E.Traçando uma reta perpendicular ao eixo do tempo, haverá seg-mentos dessa reta que estarão dentro de algumas das áreas de-signadas pelos algarismos romanos. O comprimento de cada seg-mento, lido na escala do eixo vertical (%), informa a porcentagemdaquele componente na atmosfera, naquele instante de tempo.Assim, traçando uma perpendicular ao eixo horizontal no instantede tempo 2,5 bilhões de anos, verificamos que a porcentagem deoxigênio (área VI) tem um valor mais próximo do apresentado naalternativa E.

105 Alternativa E.O fato de a temperatura média em Marte ser 55ºC faz com quehaja condições mais favoráveis para a existência de água na fasesólida do que de água na fase líquida.

98 A primeira afirmação é verdadeira. É oportuno que os alunos uti-lizem o Apêndice C.A segunda afirmação é verdadeira, de acordo com a Lei de Boyle.A terceira afirmação é verdadeira. De acordo com a Hipótese deAvogadro, a quantidade em mols de NH3 é a metade da quantida-de em mols de Cl2.A quarta afirmação é falsa, conforme mostra o cálculo a seguir:

V n R TP

4 mol 8,31

dm kPaK mol

298 K

3,10 kPa

3

V 3.195 dm3

99 Alternativa C.I é incorreta. Com o aquecimento, o êmbolo se move e o volumeaumenta proporcionalmente ao aumento da temperatura kelvin,mantendo-se constante a pressão (transformação isobárica). Issoprovoca diminuição da massa específica (d) do gás.

d P MR T

ou d m

V

II é correta. A energia cinética média para as moléculas de umgás depende da velocidade média das moléculas desse gás. Oaumento de temperatura provoca aumento da velocidade mé-dia das moléculas e, portanto, da energia cinética média dasmoléculas.III é correta. Sendo o recipiente fechado, não há entrada ou saídade gás e, portanto, a massa da amostra se mantém constante.

Cl k C k Cl

k

Cl

Cl

k⇒

12

3

RESOLUCOES_069_080 6/14/05, 16:5574

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

75

3 a) 2 H2 O2 2 H2O ou H2 12

O2 H2O

b) A proporção é 2 : 1 : 2.Essa proporção pode ser equivalentemente expressa por

1 : 12

: 1 (embora, nesse caso, não estejamos empregando

números inteiros para expressar a proporção).c) 2 H2 O2 2 H2O

Proporção: 2 mol 1 mol 2 molGrandezas: Quantidade Quantidade Quantidade

de matéria de matéria de matéria2 mol — 1 mol — 2 mol

100 mol — 50 mol — x

⇒ x 100 mol

4 a) Ca3(PO4)2 3 H2SO4 2 H3PO4 3 CaSO4

1 mol — 3 mol — 2 mol — 3 molx — y — 10 mol — z

x 5 mol y 15 mol z 15 mol

São necessários 5 mol de fosfato de cálcio (apatita) e 15 molde ácido sulfúrico.

b) São produzidos 15 mol de sulfato de cálcio.

5 a) No sistema inicial temos três moléculas de CO e três de NO2.No sistema final temos três moléculas de CO2 e três de NO.Assim, a proporção entre as moléculas de CO (consumidas),de NO2 (consumidas), de CO2 (formadas) e de NO (formadas)é 3 : 3 : 3 : 3 ou, expressa por meio dos menores números in-teiros, 1 : 1 : 1 : 1. Portanto, a equação química é:

CO(g) NO2(g) CO2(g) NO(g)

b) Consultando a tabela periódica podemos determinar a massa molardo CO (28 g/mol), do NO2 (46 g/mol), do CO2 (44 g/mol) e doNO (30 g/mol). Assim, a massa de 1 mol de CO mais a de 1 molde NO2 é 74 g. E a massa de 1 mol de CO2 mais a de 1 mol de NOé 74 g.

c) As massas de reagentes e de produtos para essa reação, reali-zada em recipiente fechado, são iguais e, portanto, estão deacordo com a Lei de Lavoisier.

6 CaO H2SO4 CaSO4 H2O

Proporção: 1 mol 1 mol

Grandezas: Massa Massa56 g — 98 g

x — 4,9 106 g

⇒ x 2,8 106 g ou x 2,8 t

7 Obtemos a proporção estequiométrica a partir dos coeficientes daequação dada:

Cl2 2 NaOH NaClOProporção: 1 mol 2 mol 1 molGrandezas: Massa Massa Massa

71,0 g — 2 40,0 g — 74,5 g

x — y — 1.490 g

x 1.420 g 1,42 kg y 1.600 g 1,60 kg

8 2 H2 O2 2 H2OProporção: 2 mol 1 mol 2 molGrandezas: Quantidade Quantidade Número de

de matéria de matéria moléculas

2 mol — 1 mol — 2 6 1023

moléculas

Assim, são produzidas 1,2 1024 moléculas.

9 MnO2 4 HCl Cl2

Proporção: 1 mol 4 mol 1 molGrandezas: Massa Quantidade Número de

de matéria moléculas87 g — 4 mol — 6 1023 moléculas29 g — x — y

⇒ x 1,3 mol y 2 1023 moléculas

a) É necessário 1,3 mol de HCl.b) São produzidas 2 1023 moléculas de Cl2.

11 Por meio dos coeficientes, determinamos a proporção estequio-métrica entre as quantidades em mols:

C O2 CO2

Proporção: 1 mol 1 mol 1 mol

Grandezas: Massa Volume Volume

12 g — 24,5 L — 24,5 L

2,4 103 g — x — y

x y 4,9 103 L 4,9 m3 (pois 103 L 1 m3)

a) O volume de oxigênio gasto é 4,9 m3.b) O volume de gás carbônico formado também é 4,9 m3.

12 a) 2 H2O(l) 2 H2(g) O2(g) ou H2O(l) H2(g) 12

O2(g)

b) Porque os coeficientes estequiométricos não são iguais, ou seja,porque as quantidades em mols dos produtos formados nãosão iguais.

c) A proporção entre os coeficientes estequiométricos de H2(g) eO2(g) é de 2 : 1. Assim, a proporção entre os volumes de H2(g)

e O2(g) produzidos também é 2 : 1, o que significa que a rela-ção volume de H2 / volume de O2 vale 2.

13 Pelos dados, pode-se equacionar a reação:2 KClO3(s) 2 KCl(s) 3 O2(g) ou

KClO3(s) KCl(s) 32

O2(g)

E, pelos coeficientes, podemos executar o cálculo estequiométrico:

2 KClO3 3 O2

Proporção: 2 mol 3 mol


2 122,5 g — 3 25 L

x — 0,500 L⇒ x 1,63 g

14 4 moléculas de O2 2 moléculas de O2

4 moléculas de NO 4 moléculas de NO2

Inicial Final

a) As 4 moléculas de NO reagiram com apenas 2 moléculas deO2 para formar 4 moléculas de NO2. Assim, a equação é:

2 NO(g) O2(g) 2 NO2(g)

cujos coeficientes expressam uma proporção estequiométricaque está de acordo com o que mostra o esquema da questão.

b) O reagente O2 está em excesso.

15 a) Por meio da equação química:2 H2 O2 2 H2O

Capítulo 15

Aspectos quantitativos dasreações químicas

Excesso quenão reagiu

⇒

⇒

⇒

RESOLUCOES_069_080 6/14/05, 16:5575

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

76podemos estabelecer a proporção estequiométrica:

2 H2 O2 2 H2OProporção: 2 mol 1 mol 2 molGrandezas: Quantidade Quantidade Quantidade

de matéria de matéria de matéria2 mol — 1 mol — 2 mol

10 mol — 5 mol — 10 molApenas 5 molde O2 reagem;

o resto é excesso

Assim, podem ser obtidos 10 mol de água.b) O reagente em excesso é o gás oxigênio (O2). Há excesso de

5 mol desse reagente.

16 Vamos primeiramente averiguar se há excesso.4 NH3 5 O2

Proporção: 4 mol 5 molGrandezas: Quantidade Quantidade

de matéria de matéria4 mol — 5 mol10 mol — x

⇒ x 12,5 mol

Para reagir com 10 mol de NH3 haveria a necessidade de 12,5 molde O2. Isso indica que há O2 em excesso.Também chegaríamos a essa conclusão pelo seguinte cálculo:

4 NH3 5 O2


de matéria de matéria4 mol — 5 mol

y — 15 mol⇒ y 12 mol

do qual se conclui que para reagir com 15 mol de O2 haveria a ne-cessidade de 12 mol de NH3, mas há apenas 10 mol. A amônia é oreagente limitante e o oxigênio está em excesso.a) 4 NH3 5 O2 4 NO

Proporção: 4 mol 5 mol 4 molGrandezas: Quantidade Quantidade Quantidade

de matéria de matéria de matéria4 mol — 5 mol — 4 mol10 mol — 12,5 mol — z

z 10 mol

b) Haverá excesso de O2. Da quantidade de 15 mol reagem12,5 mol, sobrando 2,5 mol sem reagir.

17 a) NH3 CO2

Proporção: 1 mol 1 molGrandezas: Massa Massa

17 g — 44 g55 g — x

⇒ x 142,4 g

Para reagir com 55 g de NH3 são necessários 142,4 g de CO2,mais do que os 110 g mencionados no enunciado. Há excessode NH3.Outro modo de descobrir isso é o seguinte:

NH3 CO2


17 g — 44 gy — 110 g

⇒ y 42,5 g

que indica que para reagir com 110 g de CO2 são necessários42,5 g de NH3, quantia menor que os 55 g mencionados. OCO2 é o reagente limitante.

b) NH3 CO2 H2OProporção: 1 mol 1 mol 1 molGrandezas: Massa Massa Massa

17 g — 44 g — 18 g42,5 g — 110 g — z

⇒ z 45 g

c) NH3 CO2 NH4HCO3

Proporção: 1 mol 1 mol 1 molGrandezas: Massa Massa Massa

17 g — 44 g — 79 g42,5 g — 110 g — w

⇒ w 198 g

19 Zn H2

Proporção: 1 mol 1 molGrandezas: Massa Volume

65,4 g — 22,4 Lx — 0,560 L

⇒ x 1,64 g

Essa é a massa de zinco na liga. Com base nela, calculamos aporcentagem em massa de zinco.Grandezas: Massa Porcentagem

4 g — 100%1,64 g — y

⇒ y 41%

20 a) CaCO3 CO2


100 g — 25 Lx — 5,0 L

⇒ x 20 g

b) Temos a massa de CaCO3, calculada no item anterior, e a mas-sa total da amostra (25 g) de calcário. Assim, podemos deter-minar a porcentagem de CaCO3:Grandezas: Massa Porcentagem

25 g — 100%20 g — y

⇒ y 80%

21 Note que as quantidades mencionadas de ambos os reagentes es-tão na proporção estequiométrica.

Cr2O3 2 Al 2 CrProporção: 1 mol 2 mol 2 mol

75%Proporção: 1 mol 2 mol 1,5 molGrandezas: Quantidade Quantidade Quantidade

de matéria de matéria de matéria1 mol — 2 mol — 1,5 mol

50 mol — 100 mol — x

x 75 mol

22 Ag2S 2 AgProporção: 1 mol 2 mol

80%Proporção: 1 mol 1,6 molGrandezas: Quantidade Quantidade

de matéria de matéria1 mol — 1,6 mol

x — 16 mol⇒ x 10 mol

23 a) C12H22O11 4 CO2


342 g — 4 25 L6.840 g — x

⇒ x 2.000 L

Esse é o volume de gás que seria liberado se o rendimentofosse total. Com base nele, vamos calcular o rendimento:Grandezas: Volume Rendimento

2.000 L — 100%900 L — y

⇒ y 45%

b) A estimativa pode ser feita por cálculo estequiométrico a par-tir da massa de sacarose e do rendimento determinado.

C12H22O11 4 C2H6OProporção: 1 mol 4 mol

45%Proporção: 1 mol 1,8 molGrandezas: Massa Massa

342 g — 1,8 46 g6.840 g — z

⇒ z 1,7 103 g ou z 1,7 kg

⇒⇒

⇒

RESOLUCOES_069_080 6/14/05, 16:5676

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

77

Assim, temos a proporção estequiométrica entre as quantidadesde sulfeto de zinco e de zinco.

2 ZnS 2 ZnProporção: 2 mol 2 molProporção: 1 mol 1 molGrandezas: Quantidade Quantidade


8,5 mol — x⇒ x 8,5 mol

26 ZnS ZnProporção: 1 mol 1 molGrandezas: Massa Massa

97 g — 65 g291 kg — x

⇒ x 195 kg

27 Somando ambas as equações, temos:N2 3 H2 CO2 CO(NH2)2 H2O

Assim, temos a proporção estequiométrica entre gás nitrogênio euréia:

N2 CO(NH2)2



100 mol — x⇒ x 100 mol

28 Grandezas: Quantidade de matéria Massa1 mol — 60 g

100 mol — x

⇒ x 6,0 103 g ou x 6,0 kg

29 Na 1a etapa, temos:N2 2 NH3

Proporção: 1 mol 2 mol60%

Proporção: 1 mol 1,2 molGrandezas: Quantidade Quantidade


100 mol — x⇒ x 120 mol

E, para a 2a etapa, temos:NH3 CO(NH2)2


Proporção: 2 mol 0,80 molGrandezas: Quantidade Quantidade


120 mol — y⇒ y 48 mol

Essa é a quantidade em mols de uréia. A partir dela podemos cal-cular a massa desse produto.Grandezas: Quantidade Massa

de matéria1 mol — 60 g

48 mol — z

⇒ z 2,9 103 g ou z 2,9 kg

30 1 é falsa. A Teoria Atômica de Dalton considera que os átomos decada elemento têm massa característica, o que é suficiente paraexplicar as relações estequiométricas.2 é verdadeira. Essa afirmação faz parte da teoria.

3 é falsa. A partir da descoberta das partículas subatômicas (elé-trons, prótons etc.) passou-se a considerar o átomo como divisível.4 é verdadeira. Uma reação química consiste num rearranjo deátomos.

31 a) Na combustão do ferro forma-se óxido desse metal. Ocorre aincorporação de átomos de oxigênio e a massa do conteúdo dorecipiente aumenta. Na combustão do carvão, forma-se gáscarbônico. Com a saída de átomos de carbono sob a formadesse gás, a massa do conteúdo do recipiente diminui.O segundo desenho do enunciado mostra que o lado do recipienteB ficou com maior massa ao final do experimento. Portanto osólido era palha de ferro.

b) 4 Fe(s) 3 O2(g) 2 Fe2O3(s)

ou

2 Fe(s) 32

O2(g) Fe2O3(s)

ou2 Fe(s) O2(g) 2 FeO(s)

ou

Fe(s) 12

O2(g) FeO(s)

ou3 Fe(s) 2 O2(g) Fe3O4(s)

32 Alternativa D.A Lei de Lavoisier é enunciada para reações que ocorram em siste-ma fechado. No caso do experimento ilustrado no teste, ocorre areação do ácido com o ferro da esponja de aço:

2 H(aq) Fe(s) Fe2

(aq) H2(g)

A saída de H2 gasoso faz com que haja diminuição da massa dosistema que está sobre o prato da balança.

33 Alternativa A.Os dados referentes à massa inicial e à massa final, expressos nográfico, estão de acordo com proporções estequiométricas (emmassa) apenas para a reação equacionada na alternativa A.

NaHCO3(s) 12

Na2CO3(s) 12

CO2(g) 12

H2O(g)

84 g 53 g 22 g 9 g

Massa inicial Massa final Massa que saido sistema

34 Alternativa D.A equação da reação é:2 Al(OH)3 3 H2SO4 Al2(SO4)3 6 H2O

2 Al(OH)3 6 H2OProporção: 2 mol 6 molProporção: 1 mol 3 molGrandezas: Quantidade Quantidade

de matéria de matéria1 mol — 3 mol3 mol — x

⇒ x 9 mol

35 a) CO2(g) 2 LiOH(s) Li2CO3(s) H2O(l)

b) CO2 2 LiOHProporção: 1 mol 2 molGrandezas: Quantidade Massa

de matéria1 mol — 2 24 g

25 mol — x

⇒ x 1,2 103 g ou x 1,2 kg

36 Alternativa D.6 CO2 C6H12O6


6 44 g — 180 gx — 45,00 g

⇒ x 66,0 g

25 Vamos somar as equações, multiplicando a segunda por dois:

2 ZnS 3 O2 2 ZnO 2 SO2

2 ZnO 2 CO 2 Zn 2 CO2 ()

2 ZnS 3 O2 2 CO 2 Zn 2 SO2 2 CO2

⇒⇒

⇒

RESOLUCOES_069_080 6/14/05, 16:5677

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

7837 Alternativa A.

A equação corretamente balanceada é:Al2(SO4)3 3 Ca(OH)2 # 2 Al(OH)3 3 CaSO4

Assim, y 2, z 3 e w 5. Portanto:1 Al2(SO4)3 3 Ca(OH)2


342 g — 3 74 g5 kg — x

⇒ x 3,25 kg

38 Alternativa B.A equação corretamente balanceada é:4 NH3 5 O2 # 4 NO 6 H2OEntão:

5 O2 4 NOProporção: 5 mol 4 molGrandezas: Número de Número de

moléculas moléculas5 moléculas — 4 moléculas

3,60 1021 moléculas — x


39 Alternativa C.Usando a densidade do heptano, vamos determinar inicialmente amassa de heptano presente em 10 L.Grandezas: Massa Volume

0,70 g — 1 mLx — 1,0 104 mL

⇒ x 7,0 103 g ou x 7,0 kg

C7H16 7 CO2


100 g — 7 44 g7,0 kg — y

⇒ y 22 kg

40 Alternativa B.Nas representações de todas as alternativas, cada quadrinho re-presenta “um volume”. A única alternativa em que há um mesmonúmero de moléculas de H2, O2 e H2O representadas em cada qua-drinho é a B.

41 Alternativa C.A equação balanceada é:

C2H2(g) 52

O2(g) 2 CO2(g) H2O(g)

da qual deduzimos que, se 1 mol de acetileno (C2H2) reagir, serãoformados 3 mol de substâncias gasosas.

C2H2 produtos gasososProporção: 1 mol 3 molGrandezas: Volume Quantidade

de matéria22,4 L — 3 mol112 L — x

⇒ x 15 mol

42 2 H2 CH3OHProporção: 2 mol 1 molGrandezas: Volume Quantidade

de matéria2 22,4 L — 1 mol

x — 3 mol⇒ x 134 L

43 Alternativa D.H2SO4 2 CO2


98 g — 2 22,4 L196 g — x

⇒ x 89,6 L

44 a) 2 Al(s) 6 HCl(aq) 2 AlCl3(aq) 3 H2(g)

ou2 Al(s) 6 H

(aq) 2 Al3(aq) 3 H2(g)

b) Sim, pois as quantidades em mols de gás hidrogênio produzi-das em ambos os lados serão diferentes. A quantidade produ-zida no recipiente A será maior e, portanto, a pressão desselado será maior e, conseqüentemente, o nível do líquido serámais baixo desse lado.

1 Al 3 HCl AlCl3 32

H2

1 Mg 2 HCl MgCl2 1 H2

45 Alternativa C.2 NaN3 3 N2


2 65 g — 3 22,4 Lx — 11,2 L

⇒ x 21,67 g

46 Alternativa C.6 CO2 C6H12O6

Proporção: 6 mol 1 molGrandezas: Volume Massa

6 22,71 L — 180 g90,84 L — x

⇒ x 120 g

47 a) O enunciado afirma que a massa de hemoglobina contida em100 mL de sangue, que é 15 g, reage com 22,5 mL de O2. E odado da questão afirma que cada mol de O2 ocupa 25 L nascondições ambientes de pressão e temperatura. Assim:

Grandezas: Quantidade de matéria Volume1 mol — 25 L

x — 22,5 103 L

x 9,0 104 mol

b) 1 Hb 4 O2

Proporção: 1 mol 4 molGrandezas: Massa Quantidade de matéria

y — 4 mol15 g — 9,0 104 mol

y 6,7 104 g

Assim, concluímos que a massa molar da hemoglobina é:

M 6,7 104 g/mol

48 Alternativa C.2 NaN3 3 N2


2 65 g — 3 22,7 Lx — 10 L

⇒ x 19 g

49 Alternativa E.Na2S H2S


78 g — 22,4 L1,56 g — x

⇒ x 0,448 L

50 Alternativa B.C4H10 6,5 O2

Proporção: 1 mol 6,5 molGrandezas: Massa Volume

58 g — 6,5 22,4 L232,0 g — x

⇒ x 582,4 L

⇒

⇒

RESOLUCOES_069_080 6/14/05, 16:5678

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

feve

reiro

de

1998

.

79Grandezas: Volume (O2) Volume (ar)

20 L — 100 L582,4 g — y

⇒ y 2.912 L

51 Alternativa B.2 C6H5Cl C14H9Cl5


Proporção: 2 mol 0,80 molGrandezas: Massa Massa

2 112,5 g — 0,80 354,5 g1 t — x

⇒ x 1,26 t

52 Alternativa C.2 NH3 CO(NH2)2


2 17 g — 60 g340 t — x

⇒ x 600 t

Essa é a massa que seria produzida com um rendimento de 100%.Com base nela, podemos determinar o rendimento do processo.Grandezas: Massa Rendimento

600 t — 100%540 t — y

⇒ y 90%

53 a) NH3(g) CH4(g) # HCN(g) 3 H2(g)

b) NH3 CH4 HCNProporção: 1 mol 1 mol 1 mol

80%Proporção: 1 mol 1 mol 0,80 molGrandezas: Massa Massa Massa

17 g — 16 g — 0,80 27 gx — y — 2,70 kg

x 2,125 kg y 2,000 kg

54 a) A equação corretamente balanceada é:

C4H6O3 2 C7H6O3 # 2 C9H8O4 H2O

e, portanto, os coeficientes são 1, 2, 2 e 1.

b) 1 C4H6O3 2 C7H6O3


102 g — 2 138 gx — 1,0 kg

⇒ x 0,37 kg

Esse resultado indica que a massa de anidrido acético neces-sária para reagir com 1,0 kg de ácido salicílico é 0,37 kg.Como a massa disponível de anidrido acético é 2,0 kg, con-cluímos que ele é o reagente em excesso e, portanto, oreagente limitante é o ácido salicílico.

c) 2 C7H6O3 2 C9H8O4


2 138 g — 2 180 g1,0 103 g — y

⇒ y 1,3 103 g

Essa é a massa de aspirina, em gramas, obtida caso o rendi-mento seja 100%. Considerando rendimento de 86%, temos:

Grandezas: Massa Porcentagem

1,3 103 g — 100%z — 86%

⇒ z 1,1 103 g

Finalmente, podemos calcular quantos comprimidos de 0,5 gpodem ser feitos com essa massa:

Grandezas: Massa Quantidadede comprimidos

0,5 g — 1 comprimido1,1 103 g — w

⇒ w 2,2 103 comprimidos

55 O esquema a seguir mostra que o reagente em excesso é o NaCl.2 KMnO4 10 NaCl 8 H2SO4


2 158 g — 10 58,5 g — 8 98 g

316 g — 585 g — 784 gdez vezes menor

31,6 g — 58,5 g — 78,4 g

Em 32,6 g Reagente Em 80,4 ghá excesso limitante há excesso

de 1,0 g é NaCl de 2,0 gAgora, vamos determinar a massa de Cl2 que deveria ser produzi-da a partir de 58,5 g de NaCl caso o rendimento do processo fosse100%.

10 NaCl 5 Cl2


10 58,5 g — 5 71 g58,5 — x

⇒ x 35,5 g

Finalmente, a partir dessa massa, podemos determinar o rendi-mento do processo.Grandezas: Massa Porcentagem

35,5 g — 100%34,4 g — y

⇒ y 96,9%

56 Alternativa C.SiO2 3 C


60 g — 3 12 gou 60 g — 36 gou 5 g — 3 g

Com base nessa proporção entre massas, podemos analisar os da-dos e afirmar que nos experimentos I e II o reagente limitante éSiO2 e no experimento III os reagentes estão na proporçãoestequiométrica.Como no caso III reage a maior massa de SiO2, deduzimos que amaior massa de SiC será formada nesse experimento. Portanto, Ae B são falsas.Como em I e em II reagem massas iguais de SiO2 (que é o reagentelimitante), serão formadas massas iguais de SiC. Portanto, C éverdadeira e D e E são falsas.

57 Alternativa B.2 NO2 O3 # N2O5 O2

2 moléculas 1 molécula 1 molécula 1 molécula 4 4 4 4

8 moléculas 4 moléculas 4 moléculas 4 moléculas

No esquemado sistema inicial,

há excesso de2 moléculas de O3.

No esquema do sistema final,além de 4 moléculas de N2O5

e 4 moléculas de O2, haverá2 moléculas de O3 (excesso).

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

⇒

RESOLUCOES_069_080 6/14/05, 16:5679

Rep

rodu

ção

proi

bida

. Art

. 184

do

Cód

igo

Pen

al e

Lei

9.6

10 d

e 19

de

f eve

reiro

de

1998

.

8058 1 K2PtCl4 2 NH3 1 Pt(NH3)2Cl2


415 g — 2 17 g — 300 g10 g — x — y

x 0,8 g (massa de NH3 que reagirá se o rendimento for 100%)y 7,2 g (massa de Pt(NH3)2Cl2 formada, com rendimento 100%)Assim, temos:a) 7,2 gb) NH3 estará em excesso e K2PtCl4 será o reagente limitante.c) 0,8 g

59 Alternativa C.2 CH3CHO 1 O2 2 CH3COOH


2 44 g — 32 g — 2 60 g22 g — x — y

x 8,0 g (massa consumida de O2, reagente que está em ex-cesso; o reagente limitante é o CH3CHO, totalmenteconsumido)

y 30 g (massa produzida de ácido acético)

61 Alternativa C.O minério da região 3 tem teor de enxofre significativamente me-nor que o das outras, teor de ferro maior que o da região 1 e prati-camente equivalente ao da região 2.

62 Alternativa B.Grandezas: Massa Porcentagem

200 t — 100%x — 0,97%

⇒ x 1,9 t

Essa é a massa de sílica contida em 200 t de minério da região 1.Com base nela e na proporção fornecida, calculamos a massa decalcário necessária.Grandezas: Massa de Massa de

calcário sílica100 g — 60 g

y — 1,94 t⇒ y 3,2 t

63 A primeira assertiva é falsa, pois a massa de ácido sulfúrico é19,6 t.Grandezas: Massa Porcentagem

20 t — 100%x — 98%

⇒ x 19,6 t

A segunda assertiva é verdadeira. Trata-se de uma reação de duplatroca com formação de gás.A terceira assertiva é verdadeira, como mostram os cálculos:

H2SO4 CaCO3


98 g — 100 g19,6 t — y

⇒ y 20 t

A quarta assertiva é verdadeira, conforme indicado a seguir:Grandezas: Massa Porcentagem

20 t — 85%z — 100%

⇒ z 23,5 t ou z 23,5 103 g

64 Alternativa B.Onde o enunciado menciona “quilos” deve-se salientar ao alunoque se subentende “quilogramas”, já que, do ponto de vista cien-tífico, “quilo” é apenas um prefixo multiplicativo que indica 103.Em um mol de Al2O3 há dois mols de Al. Assim:

Al2O3 2 AlProporção: 1 mol 2 molGrandezas: Massa Massa

102 g — 54 gx — 2 105 g

⇒ x 3,78 105 g

De posse dessa massa, calculamos a massa do minério:

Grandezas: Massa de bauxita Massa de Al2O3

100 g — 50 gy — 3,78 105 g

⇒ y 7,56 105 g 756 kg

65 Alternativa C.2 KClO3 3 O2


2 122,5 g — 3 32 gx — 0,72 g

⇒ x 1,84 g

Grandezas: Massa Porcentagem2,45 g — 100%1,84 g — y

⇒ y 75%

66 Alternativa C.Grandezas: Tempo Massa

1 h — 12,8 kg24 h — x

⇒ x 307,2 kg

CaCO3 SO2


100 g — 64 gy — 307,2 kg

⇒ y 480 kg

67 Alternativa E.4 FeS2 # 8 SO2 # 8 SO3 # 8 H2SO4

Pelo esquema acima, estabelecemos a proporção em mols entreFeS2 e H2SO4.

1 FeS2 2 H2SO4


120 g — 2 98 g60,0 kg — x

⇒ x 98,0 kg

68 Por meio das equações fornecidas, podemos estabelecer a propor-ção entre as quantidades de SO2 e CaSO4 2 H2O.

1 SO2 1 CaSO4 2 H2OProporção: 1 mol 1 molGrandezas: Massa Massa

64 g — 172 g192 g — x

⇒ x 516 g

69 a) CaO CaC2


56 g — 64 g280,5 g — x

⇒ x 321 g

b) CaO C2H2


56 g — 26 g

280,5 g — y⇒ y 130 g

c) V n R TP

130 g

26 g

mol

0,082 atm Lmol K

300 K

1 atm V 123 L

⇒

70 Alternativa A.Em 1 t de (103 kg) de carvão há 10 kg de enxofre (1%). Pelasequações dadas, vem a proporção em massa:Grandezas: Massa de Massa de

enxofre hidróxido de cálcio32 g — 74 g

10 kg — x

⇒ x 23 kg

⇒

⇒

⇒

RESOLUCOES_069_080 6/14/05, 16:5680

manual do professor · sumÁrio subsÍdios didÁticos capítulo 1 – introdução ao estudo da...

Documents