modulo de quÍmica' 20100410112150 (condoeira,silva)

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Ncleo de Estudantes para a Interao Cientfica e Acadmica

GERAL ORGNICA & INORGNICA

Copyright Silva B. Condoeira Av./Rua Maputo n754, Esturro Beira Tel.: 23325400; +258825500480 2

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ndice

UNIDADE I.................................................................................................................... 12 1. ESTUDO DA MATRIA .......................................................................................... 12 1.1. Classificao ........................................................................................................ 12 1.1.1. Substncias puras ou simplesmente substncias ........................................... 12 1.1.2. Propriedades das substncias ........................................................................ 13 1.2. Misturas ............................................................................................................... 13 1.3. Tipos de mistura................................................................................................... 14 1.4. Mtodo de separao de misturas ........................................................................ 14 1.5. Matria e seus Estados ......................................................................................... 14 1.5.1. Estado slido ................................................................................................. 15 1.5.2. Estado lquido................................................................................................ 15 1.5.3. Estado gasoso ................................................................................................ 15 1.6. Transformaes qumicas e fsicas ...................................................................... 16 UNIDADE II .................................................................................................................. 17 2. TABELA PERIDICA .............................................................................................. 17 2.1. Caractersticas da Tabela Peridica ..................................................................... 17 2.2. Distribuio Electrnica e Posio no Quadro peridico .................................... 18 2.2.1. Caractersticas do tomo ............................................................................... 18 2.2.2. Istopos ......................................................................................................... 19 2.3. Teoria de Bohr ..................................................................................................... 19 3 2.4. Mecnica Quntica............................................................................................... 20

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2.4.1. Teoria de orbitais atmicas ........................................................................... 20 2.4.2. Diagrama de Linus Pauling ........................................................................... 21 2.5. Transies electrnicas ........................................................................................ 23 2.6. Tendncia estabilidade ...................................................................................... 24 2.6.1. Formao de ies........................................................................................... 24 2.7. Propriedades dos metais....................................................................................... 25 2.8. Ligas metlicas.................................................................................................... 26 2.9. PROPRIEDADES PERIDICAS ....................................................................... 26 2.9.1. Raio atmico ................................................................................................. 26 2.9.2. Raio inico ................................................................................................... 27 2.9.3. Carcter metlico e Carcter Ametlico........................................................ 27 2.9.4. Electronegatividade ....................................................................................... 28 2.9.5. Energia de Ionizao ..................................................................................... 29 EXERCICIOS................................................................................................................. 30 UNIDADE III ................................................................................................................. 31 3. FUNES INORGNICAS .................................................................................... 31 3.1. CIDOS............................................................................................................... 31 3.1.2. Classificao dos cidos ................................................................................ 31 3.1.3. Nomenclatura dos cidos .................................................................................. 33 1) Hidrcidos ........................................................................................................ 33 2) Oxicidos ......................................................................................................... 33 3.2. BASES OU HIDRXIDOS ................................................................................ 35 3.2.2. Classificao das bases ................................................................................. 35 3.2.3. Nomenclatura das bases .................................................................................... 36 4

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A) Quando o elemento forma apenas uma base .................................................... 36 B) Quando o elemento forma duas bases.............................................................. 36 3.3. SAIS ..................................................................................................................... 36 3.3.1. Reaco e frmula geral dos sais normais .................................................... 37 3.3.2. Nomenclatura dos sais normais ..................................................................... 37 3.3.3. Reaco de neutralizao parcial dos sais cidos.......................................... 38 3.3.4. Reaco de neutralizao parcial dos sais bsicos ........................................ 39 3.3.5. Outras classificaes dos sais........................................................................ 39 3.4. XIDOS .............................................................................................................. 40 3.4.1. Definio de xidos....................................................................................... 40 3.4.2. Frmula geral dos xidos .............................................................................. 40 3.4.3. Classificao dos xidos e nomenclatura ...................................................... 41 3.4.4. Nomenclatura dos xidos bsicos ................................................................. 41 3.4.5. xidos cidos ou anidridos ........................................................................... 42 3.4.6. Nomenclatura dos xidos cidos ................................................................... 43 3.4.7. xidos anfteros ........................................................................................... 43 3.4.8. xidos indiferentes ou neutros...................................................................... 44 3.4.9. xidos duplos, Misto ou Salinos .................................................................. 45 3.4.10. Perxidos ..................................................................................................... 45 3.4.11. Superxidos ................................................................................................. 46 3.5. OUTROS GRUPOD DE COMPOSTOS INORGNICOS ................................ 47 3.5.1. Hidretos ............................................................................................................. 47 3.5.1.2. Hidretos moleculares .................................................................................. 48 3.5.1.3. Hidretos metlicos ...................................................................................... 49 5

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3.5.2. Carbetos ............................................................................................................ 49 3.5.2.1. Carbeto inicos........................................................................................... 49 3.5.2.2. Carbetos moleculares ................................................................................. 49 3.5.2.3. Carbeto metlico ........................................................................................ 50 3.5.3. Nitretos.............................................................................................................. 50 3.5.3.1. Nitreto inico ............................................................................................. 50 3.5.3.2. Nitreto moleculares .................................................................................... 50 EXERCICIOS................................................................................................................. 52 UNIDADE IV ................................................................................................................. 53 LIGAES QUMICAS................................................................................................ 53 4.1. Teoria do octeto ................................................................................................... 53 4.2. Tipos de ligaes qumicas .................................................................................. 54 1. 2. 3. Ligao inica ou eletrovalente ....................................................................... 54 Ligao covalente ............................................................................................ 55 Ligao metlica .............................................................................................. 57

4.3. Tipos de Substncias ............................................................................................ 57 EXERCICIOS................................................................................................................. 59 UNIDADE V .................................................................................................................. 60 5. CINTICA QUMICA ............................................................................................... 60 5.1. Introduo ............................................................................................................ 60 5.2. Factores que influenciam a velocidade da reaco qumica ................................ 60 5.3. Definio da velocidade....................................................................................... 63 5.3.1. Velocidade mdia .......................................................................................... 63 5.3.2. Velocidade instantnea.................................................................................. 63 6

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5.4. Lei de aco de massas ou lei de Guldberg e Waage ......................................... 64 EXERCICIOS................................................................................................................. 65 UNIDADE VI ................................................................................................................. 66 6. EQUILBRIO QUMICO I ........................................................................................ 66 6.1. Reaces Reversveis ........................................................................................... 66 6.2. Factores que afectam o Equilbrio Qumico ........................................................ 67 1.3. O valor de Kc e a posio do equilbrio .............................................................. 70 EXERCICIOS................................................................................................................. 71 UNIDADE VII ............................................................................................................... 72 7. EQUILIBRO QUMICO II ........................................................................................ 72 7.1. Equilbrio Qumico em Soluo Aquosa ............................................................. 72 7.1.1. Teoria de cido/Base segundo Brnsted-Louwry ........................................ 72 7.2. cidos e Bases Conjugadas ................................................................................. 72 7.3. Electrlitos e Equilbrio Inico ............................................................................ 73 7.4. Produto inico da gua e Relao entre Ka, Kb e Kw .......................................... 73 7.5. Escala de pH ....................................................................................................... 74 EXERCICIOS................................................................................................................. 75 UNIDADE VIII .............................................................................................................. 76 8. HIDRLISE DE SAIS ............................................................................................... 76 8.1. Casos Fundamentais de Hidrlise ........................................................................ 76 3.2.Constante de Hidrlise e Relao entre Kh, Ka, Kb ............................................... 78 EXERCICIOS................................................................................................................. 79 UNIDADE IX ................................................................................................................. 80 9. SOLUO TAMPO ............................................................................................... 80 7

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9.1 Soluo Tampo.................................................................................................... 80 1. Tampes de cido fraco e seu sal ........................................................................ 81 2. Tampes de base fraca e seu sal .......................................................................... 81 EXERCICIOS................................................................................................................. 82 UNIDADE X .................................................................................................................. 83 10. SOLUES ............................................................................................................. 83 10.1. Conceitos Bsicos .............................................................................................. 83 10.2. Tipos de solues ............................................................................................... 83 10.3. SOLUBILIDADE E PRODUTO DE SOLUBILIDADE (KS) .......................... 85 10.3.1. Solubilidade................................................................................................. 85 10.3.2. Produto de solubilidade (Kps) ...................................................................... 86 10.3.3. Previso das Reaces de Precipitao ....................................................... 86 EXERCICIOS................................................................................................................. 88 UNIDADE XI ................................................................................................................. 89 11. REACO REDOX ................................................................................................ 89 11.1. O conceito de oxidao e reduo ..................................................................... 89 11.2. Nmero de oxidao (Nox)................................................................................ 90 11.3. Regras bsicas para determinar o Nox ............................................................... 90 11.4. Nmero de oxidao e a Tabela Peridica......................................................... 92 11.5. Pares redox ......................................................................................................... 92 11.6. Acerto de Equaes por Mtodo de Variao de nox ou semi-equaes .......... 93 11.7. Agentes Oxidantes e Redutores ......................................................................... 94 11.8. Classificao das reaces Redox...................................................................... 95 11.9. Pilhas de Daniel ou Clula Galvnica................................................................ 95 8

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11.10. Funcionamento da pilha do Daniel .................................................................. 96 11.11. Elctrodo .......................................................................................................... 98 11.12. Potencial normal dum par Redox..................................................................... 98 11.13. Espontaneidade da reaco numa pilha ........................................................... 99 EXERCICIOS............................................................................................................... 100 UNIDADE XII ............................................................................................................. 101 12. ELECTRLISE ...................................................................................................... 101 12.1. Leis de Faraday ................................................................................................ 102 EXERCICIOS............................................................................................................... 103 UNIDADE XIII ............................................................................................................ 104 13.1. TERMOQUMICA.............................................................................................. 104 13.2. Processos Exotrmicos e Endotrmicos........................................................... 104 13.3. Entalpia (H)...................................................................................................... 104 13.4. Variao da entalpia (H) ............................................................................... 105 13.5. Propriedades de uma Equao Termoqumica................................................. 106 13.6. Lei de Hess....................................................................................................... 106 EXERCICIOS............................................................................................................... 106 14.1. ESTEQUIOMETRIA OU CLCULO ESTEQUIMTRICO ............................ 108 14.2. Regras para clculos estequiomtricos ............................................................ 108 14.3. Casos gerais de clculo estequimtrico............................................................ 108 EXERCICIOS............................................................................................................... 111 UNIDADE XV ............................................................................................................. 112 15. QUMICA ORGNICA ........................................................................................ 113 15.1. HIDROCARBONETOS .................................................................................. 113 9

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15.2. Alcanos ou Parafinas ....................................................................................... 113 15.2.1. Isomeria ..................................................................................................... 114 15.2.2 PROPRIEDADES QUMICAS ..................................................................... 114 15.2.3 Reaco de Substituio ................................................................................ 114 1. Halogenao (F2, Cl2, Br2 e I2) ....................................................................... 115 3. Sulfonao (adio de H2SO4) .......................................................................... 115 4. Nitrao (adio de HNO3) ............................................................................... 115 15.2.4. Reaco de combusto .................................................................................. 115 15.3. Alcenos ou Alquenos ou Olefinas ................................................................... 115 15.3.1. Nomenclatura IUPAC e Usual (ou Trivial) .................................................. 115 15.1.3.1. Isomeria .................................................................................................. 116 15.1.3.2. PROPRIEDADES QUMICAS ................................................................. 117 b) c) d) e) Reaco de combusto....................................................................................... 117 Adio de halogneos (F2, Cl2, Br2 e I2) ............................................................ 118 Adio de haletos de hidrognio ....................................................................... 118 Hidratao (adio da gua) .............................................................................. 118

15.1.4. Alcinos ou Alquinos ..................................................................................... 118 15.1.4.1. Nomenclatura IUPAC e Usual (ou Trivial) ............................................... 119 15.1.4.2. Isomeria .................................................................................................. 119 15.1.4.3. PROPRIEDADES QUMICAS ................................................................. 119 15.2. Nomenclatura de Hidrocarbonetos Ramificados ............................................. 120 15.2.1. Hidrocarbonetos de Cadeia Aberta ............................................................... 120 15.2.2. Hidrocarbonetos Saturados ........................................................................... 121 15.3. Hidrocarbonetos Insaturados ........................................................................... 122 10

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15.4. Hidrocarbonetos Aromticos ........................................................................... 123 15.4.1 Nomenclatura ................................................................................................. 123 15.4.2. PROPRIEDADES QUMICAS .................................................................... 124 15.5. lcoois ............................................................................................................. 125 15.5.3. Classificao dos lcoois: ........................................................................ 126 15.5.4. PROPRIEDADES QUMICAS .................................................................... 126 15.6. Fenis ............................................................................................................... 128 15.6.2. Nomenclatura ................................................................................................ 129 15.9. cidos Carboxlicos ....................................................................................... 134 15.9.1 Nomenclatura ............................................................................................... 135 15.9.2. PROPRIEDADES QUMICAS ................................................................. 135 15.10. steres ....................................................................................................... 136 15.10.1. Nomenclatura ........................................................................................ 136 15.10.2. PROPRIEDADES QUMICAS ........................................................... 136 1. 2. 3. 4. Hidrlise cida e hidrlise alcalina............................................................. 136 Reaces entre cloretos de cidos e lcool ou fenol ................................... 137 Reaco com lcool (alcolise) .................................................................... 137 Reaco com amonaco (amonlise)............................................................ 137

EXERCICIOS............................................................................................................... 138 XVI. PLANO TEMTICO-QUMICA ....................................................................... 139 XVII. FICHA DE EXERCICIOS ................................................................................. 140 XVIII. APNDICES .................................................................................................... 141 XVIII. REFERENCIA BIBLIOGRFICA .................................................................. 144

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UNIDADE I

1. ESTUDO DA MATRIA

O universo inteiro consiste de matria e energia. Todo dia entramos em contacto com incontveis formas de matria. Ar, comida, gua, rochas, solo, vidro, so todas diferentes formas de matria. Definindo de forma vaga, matria qualquer coisa que tem massa e ocupa espao. A matria pode ser bem invisvel. Por exemplo, se um tubo de ensaio aparentemente vazio imerso de cabea para baixo num recipiente com gua, observa-se que o nvel de gua no interior do tubo aumenta apenas ligeiramente. A gua no consegue subir mais porque o tubo est cheio, com uma matria invisvel: o ar.

Matria tudo que tem massa e ocupa espao, se pode sentir, cheirar e tocar.

1.1. Classificao A matria classifica-se em substncia e mistura

1.1.1. Substncias puras ou simplesmente substncias uma parte da matria que em determinadas condies tem propriedades qumicas e fsicas bem definidas ou uma espcie da matria constituda por molculas iguais, ou tomos. Exemplo: agua, acar, ferro, lcool, H2SO4, etc.

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Ela pode ser simples ou composta

a) Simples / Elementares so aquelas que apresentam um nico tomo e no podem ser decompostas em outras substncias. Ex.: Fe, O2, O3, Cl2, Br2, etc. b) Compostas so aquelas que tm tomos de elementos diferentes e podem ser decompostas em outras substncias. Ex.: H2SO4, HCl, CaCO3, H2O, etc.

1.1.2. Propriedades das substncias Existem propriedades gerais e particulares a) So propriedades gerais as que podemos encontrar em qualquer tipo de matria. Exemplo: impenetrabilidade, divisibilidade, massa, inrcia.

b) So propriedades particulares as que podemos encontrar em algumas substncias.

Para cada substncia. Existem duas propriedades: 1) Fsicas so as que apercebemos atravs dos rgos de sentido. Exemplo: temperatura, dureza, cor, mudana de estados fsicos para outra.

2) Qumica so aquelas que caracterizando a actividades que de cada substncia permite prever o comportamento dessa substncia em presena de outras. Exemplo: oxidao, corroso, reaco, com outras substncias, combusto em presena etc.

1.2. Misturas 13 Misturas so substncias constitudas por duas ou mais espcies qumicas diferentes.

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1.3. Tipos de mistura a) Homognea cuja composio igual em toda parte. b) Heterognea cuja composio diferente em toda parte.

1.4. Mtodo de separao de misturas

1) Filtrao consiste em passar a mistura atravs de um filtro que retm partculas slidas, mas no retm o lquido. 2) Decantao uma tcnica usada para separar a mistura quando o slido se deposita no fundo do recipiente. 3) Cromatografia uma tcnica usada para separar substncias aromticas e corantes. 4) Separao Magntica um recurso usado para separar componentes que tm propriedades magnticas das que no tm. 5) Destilao Simples a separao da mistura feita por meio de um condensador e um balo de destilao; no balo se depositam resduos slidos das substncias que no vaporizam. por meio deste processo que se consegue obter a gua potvel a partir da gua do mar. 6) Destilao fraccionada um recurso que se usa para separar componentes de uma mistura homognea.

1.5. Matria e seus Estados Slido, Liquido, Gasoso.

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1.5.1. Estado slido

As partculas esto muito prximas umas das outras, havendo maior foro de interaco entre elas; as partculas dispem-se no espao segundo uma ordem, razo pelo qual os slidos apresentam uma forma regular quando visto ao microscpio. Os slidos tm forma e volume bem definidos

1.5.2. Estado lquido As molculas estao pouco prximas umas das outras, apresentando o menor esforo de interaco comparativamente aos slidos. Em consequncia, as molculas dos lquidos comprimem se muito pouco e podem movimentar se com facilidade apresentando forma varivel e volume constante.

1.5.3. Estado gasoso As distncias entre as partculas so muito maiores, a ponto de no se fazer sentir as foras de interaco. As molculas no se mantm unidades ocupando todo o volume do recipiente onde adquire a forma deste, portanto, os gases no tem forma nem volume definido.

Mudana de um estado fsico para o outro

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Ponto de fuso - a temperatura da passagem do estado slido para lquido. A temperatura da passagem do estado lquido, para gasoso chama-se ponto de ebulio (p. eb.)

1.6. Transformaes qumicas e fsicas Fenmeno ou Transformao so modificaes que a matria sofre sobre influncias qumicas ou fsicas.

Os fenmenos classificam-se em:

a) Qumicos so a transformao que ocorre com a alterao das propriedades da matria, formando uma nova matria com propriedade especficas diferentes da inicial. Ex.: a queima de um bolo; O amadurecimento de uma fruta; A oxidao do ferro, etc.

b) Fsicos so transformaes em que as propriedades da matria no estado inicial e final no se alteram, porm, alteram-se a aparncia e a forma. Ex.: Fe( s ) t Fe( l ) H 2O( l ) H 2O( s )

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UNIDADE II

2. TABELA PERIDICA

2.1. Caractersticas da Tabela Peridica A tabela peridica constituda por colunas verticais (grupos) e colunas horizontais (perodos), tambm encontra-se dividida em duas partes por uma linha em forma de escada. Esta linha separa os metais dos ametais. Normalmente os elementos que se encontram no mesmo grupo ou famlia possuem propriedades semelhantes.

Exemplo de grupos de elementos: Grupo IA: (metais alcalinos): Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Grupo IIA: (metais alcalinos terrosos): Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra. Grupo VIA: (calcognios): O, S, Se, Te, Po. Grupo VIIA: (halogneos): F, Cl, Br, I, At. Grupo VIIIA: (gases nobres): He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn.

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2.2. Distribuio Electrnica e Posio no Quadro peridico

2.2.1. Caractersticas do tomo O tomo caracterizado pelas seguintes grandezas: Nmero atmico (Z) identifica o elemento. Massa atmica (Ar) geralmente um nmero decimal, que se obtm a partir da massa mdia ponderal dos istopos estveis de um determinado elemento. Nmero de massa atmica (A) um nmero inteiro, que se obtm por contagem de nmero de protes e neutres.

Em qualquer tomo, o nmero de protes sempre igual ao nmero de electres e tambm igual ao nmero atmico.

O nmero de massa (A) dado pela soma do nmero de nuclees, isto , protes e neutres. A massa atmica praticamente igual a massa do ncleo, porque os electres tm massa desprezvel. Assim, um tomo e um io tm praticamente a mesma massa. A IUPAC1 convencionou que o tomo deve ser representado pela seguinte forma:

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Unio Internacional de Qumica Pura e Aplicada do ingls International Union of Pure and Applied Chemistry.

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2.2.2. Istopos Istopos so tomos do mesmo elemento, que tm o mesmo nmero atmico e deferem no nmero de massa, ou seja, tm diferente nmero de neutres. Exemplo:35 17

Cl

e

37 17

Cl

2.3. Teoria de Bohr Os electres movem-se em redor do ncleo em orbitas circulares e somente certas orbitas so permitidas. O electro quando est numa orbita no perde e nem ganha energia por si s. Para um electro passar de uma orbita permitida para outra preciso fornecer energia (K L, L M), ou retirar energia (L K, M L). Um tomo pode ser destrudo devido a radioactividade emisso espontnea de partculas positivas ( 4 ), negativas ( 20 1

) e neutras ( 0 ).

Um tomo pode ter no mximo 7 nveis de energia (camadas de energia), como mostra-nos a figura a seguir:

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Nveis N

K 1

L 2

M 3

N 4

O 5

P 6

Q 7

nmax. de e- = 2n2 2.(1)2 2.(2)2 2.(3)2 2.(4)2 2.(5)2 2.(6)2 2.(7)2

Exemplo:17Cl

Z = 17; p+ = 17 e e- = 17

O nmero de electres da ltima camada indica o grupo. O nmero de camadas (nveis) de energia indica o perodo.

2.4. Mecnica Quntica

2.4.1. Teoria de orbitais atmicas Orbital uma regio do espao onde h maior probabilidade de se localizar um electro. Um nvel de energia (n) constitudo por subnveis (orbitais): s, p, d e f.

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Princpio de excluso de Pauli: cada orbital atmico pode ser ocupado por dois electres que tero os spins opostos. Ou dois electres num tomo no podem ter os quatro nmeros qunticos iguais.

Princpio da energia mnima: as orbitais atmicas (spins opostos) so preenchidas de forma que a energia total seja mnima.

Regra de Hund: na ocupao de orbitais do mesmo nvel, ocorre primeiro a ocupao de orbitais vazios, isto , cada electro ocupa uma orbital e s aps preenchimento completo de orbitais do mesmo subnvel que ocorre compartilhamento electrnico.

2.4.2. Diagrama de Linus Pauling Para elementos de transio: camada de valncia orbitais de nvel principal ocupado (n mximo) e orbitais do subnvel parcialmente preenchidos. Electres de valncia - so electres que esto na camada de valncia (ltima camada). Electres do cerne - so electres do tomo que no pertencem a camada de valncia (so electres de camadas internas).

A colocao dos elementos no quadro peridico pela ordem em que os electres ocupam subnveis.

Exemplo:

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Um elemento que termina em n -s ou n -p designa-se elemento representativo (grupo A- grupo principal). Se a distribuio electrnica terminar em (n-1)d, temos elementos de transio (grupo B- grupo secundrio). Se terminar em (n-2)f, temos elementos de transio interna (Lantandio ou Actindio).

Nota: Para elementos de transio soma-se os electres do ltimo subnvel preenchidos com os do subnvel mximo.

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Exemplo:

2.5. Transies electrnicas Quando um electro dum tomo no se encontra na sua posio normal, isto , se violar a regra de Hund, o tomo diz-se excitado. Um electro pode passar dum nvel para o outro ou de uma orbita para outra dentro do mesmo nvel. O estado de energia mais baixo chama-se estado fundamental, o mais estvel.

O carbono tem valncia II e IV, isto explica-se de seguinte modo:

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2.6. Tendncia estabilidade

2.6.1. Formao de ies 2.6.1.1. Regra de octeto Todo o tomo tem a tendncia de captar ou ceder electres perifricos de forma a atingir a estrutura de octeto (8 electres perifricos), tpica dos gases nobres ou em alguns casos 2 electres perifricos.

Qualquer tomo instvel pode compartilhar ou ceder electres com objectivo de atingir a estabilidade. Grupo I: Tem 1e- perifrico, perdem 1e- para formar um io monopositivo.

Na Na + + 1e ; K K + + 1e Grupo II: Tem 2 electres perifricos, cedem 2 electres formando ies 2+. Ca 0 Ca 2+ + 2e ; Mg 0 Mg 2+ + 2e 24

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Grupo III: Al 0 Al 3+ + 3e Grupo IV: Tem 4 electres perifricos. Teoricamente podem ceder 4 electres ou captar 4 electres teoricamente. Na realidade no tem tendncia a ceder e nem captar electres, mas sim partilham os seus electres formando ligaes covalentes.

Grupo V: Tem 5 electres perifricos, podem captar 3 electres formando ies trinegativos. N + 3e N 3 ; N 2 + 6e 2 N 3 Grupo VI: O + 2e O 2 ; O2 + 4e 2O 2

Grupo VII: Cl + 1e Cl ; Cl2 + 2e 2Cl Grupo VIII: Os elementos mais electronegativos da tabela ( F e O), podem captar os electres dos gases nobres formando compostos. Trata-se de partilha foradas de electres, no tendncia estabilidade, pois, em muitos destes compostos, o tomo central viola a regra de octeto.

PtF6 - Hexafluoreto de platinaXePtF6 - Fluoroplatinato de xnon XeOF4 - Oxitetrafluoreto de xnon Na4 XeO6 - Perxenato de sdio

KrF4 - Tetrafluoreto de crpton XeF2 - Difluoreto de xenon H 2 XeO4 - cido xnico Xe2O3 - Trixido de xenon

2.7. Propriedades dos metais Slidos com ponto de fuso e ebulio elevados. Possuem uma cor metlica, esbranquiada, (Cu), amarelada(Au), avermelhado (Cu), acinzentado (Fe). O brilho metlico visvel quando polido. Bons condutores de calor e electricidade. Podem ser soldados (ligados por soldadura). 25

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Podem ser fundidos e misturados formando ligas metlicas. So maleveis (podem ser dobrados). No so solveis em gua, apenas alguns reagem com gua.

2.8. Ligas metlicas Fe + C ao (pouco carbono). Ao + 20% Cr ou Ni ao inox Pb + Sn sada (erradamente designada como estanho) Fe + Sn folha-de-flandres (lata de cerveja) Ag, Au, Pt metais preciosos (nobres) Cu, Hg metais semi preciosos Cu + Zn lato (torneiras douradas) Fe + Zn ferro galvanizado (erradamente conhecido como zinco para construo) Ti e Al produo de avies

2.9. PROPRIEDADES PERIDICAS

2.9.1. Raio atmico O raio atmico aumenta de cima para baixo ao longo do grupo, devido ao aumento de nmero de camada (nveis) de energia.

Ao longo do peridico atmico aumenta da direita para a esquerda, pela diminuio de carga nuclear.

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2.9.2. Raio inico O raio inico tem o mesmo comportamento que o raio atmico, porque o tomo e io se diferem no nmero de electres. 2.9.3. Carcter metlico e Carcter Ametlico O carcter metlico a tendncia que um metal tem de ceder electres para formar o io positivo (electropositividade). Entre Na e K, qual dos dois se ioniza facilmente? Ou qual dos dois mais metal?

O electro perifrico do K esta mais afastado do ncleo, por isso e menos atrado por este e sendo assim pode ser facilmente cedido. K e ma9is metal que o Na.

Ao longo do perodo toma-se em considerao a fora de Coloumb: FMg > FNa. Menor fora de atraco implica maior facilidade de ionizao.

Ora vejamos:

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mais coerente falar em carcter metlico nos metais e carcter ametlico para ametais.

2.9.4. Electronegatividade A electronegatividade a capacidade que os tomos tm de atrair electres para si numa ligao qumica. O elemento mais electronegativo aquele que atrai mais os electres. Lembre se que o ncleo que tem o poder de atrair os electres, uma vez que est carregado positivamente. Para o ncleo poder atrair electres tem de atravessar a barreira electrnica a sua volta.

8O

2e-

6e-

9F

2e- 7e-

17Cl

2e-

8e- 7e-

A electronegatividade F maior que a electronegatividade do O2, pelo aumento 28 da carga nuclear.

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A electronegatividade F maior que a electronegatividade do Cl, pela maior blindagem no cloro (3 camadas).

2.9.5. Energia de Ionizao Energia de ionizao a energia necessria para remover electres de um tomo qualquer (metal ou ametal).

Primeira energia de ionizao a energia necessria para remover o primeiro electro.

Segunda energia de ionizao a energia necessria para remover o segundo electro. Para os metais foi provado que a energia de ionizao mais fcil quando se desce na tabela, isto quer dizer que a energia de ionizao diminui de cima para baixo (aumenta de baixo para cima) devido a diminuio da distncia entre electro perifrico e o ncleo quando se sobe na tabela.

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EXERCICIOS

Exame de 2009 1. A estrutura electrnica do Nquel (Ar) 3d84s2. A estrutura electrnica do Ni2+ : A. (Ar) 3d84s24p2 B. (Ar) 3d8 C. (Ar)3d10 D. (Ar)3d84s2

Exame de 2008 2. Um conjunto de tomos apresenta: (a) mesmo n atmico; (b) mesmo n de massa; e (c) mesmo n de neutres. Para esses tomos pode se afirmar que, eles correspondem respectivamente, s definies de: A. Isotonia, isobaria e elemento qumico B. Isobaria, Isotonia e elemento qumico C. Elemento qumico, isobaria e Isotonia D. Elemento qumico, Isotonia e isobaria

3. Quais os elementos com a configurao electrnica dada (s electres valentes) so metais? A. 4s1 B. 3d5 4s2 C. 4s2 4p5 D. 4s2 4p6

Exame de 2008 3. Em que tomo preenche-se o subnvel electrnico p: A. Ba B. Ti C. Fe D. Po

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UNIDADE III

3. FUNES INORGNICAS

Devido ao grande nmero de compostos inorgnicos as substncias inorgnicas se subdividem em agrupamentos menores denominado funes qumicas inorgnicas.

Funo qumica um conjunto de substncias com propriedades qumicas semelhantes, denominados propriedades funcionais.

As principais funes orgnicas que iremos estudar so: cidos Bases Sais xido

3.1. CIDOS 3.1.1. Regra geral de formulao dos cidos:

cido uma espcie qumica capaz de ceder (doar) protes.

3.1.2. Classificao dos cidos 1) De acordo com o nmero de hidrognios ionizveis Monocidos: na ionizao, a molcula produz apenas um H+ (HCl, HNO3, etc.) Dicidos: na ionizao, a molcula produz dois H+ (H2SO4, H2CO3, etc.) Tricidos: na ionizao, a molcula produz trs H+ (H3PO4, H3BO3, etc.) Tetrcidos: na ionizao, a molcula produz quatro H+ (H4P2O7, H4SiO4, etc.) 31

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No so comuns cidos com mais de quatro hidrognios ionizveis por molculas.

2) De acordo com a presena ou no de oxignio na molcula Hidrcidos: no contm oxignio. Ex.: HCl, HBr, H2S, etc. Oxicidos: contm oxignio. Ex.: HNO3 H2SO4, H2CO3, etc. 3) De acordo com o grau de ionizao cidos fortes: quando cidos semi-fortes: quando Ex.: HCl ( = 92% ), H2SO4 ( = 61% ) Ex.: HF ( = 8% )Ex.: HCN ( = 0,008% ), H2CO3

cidos fracos: quando( = 0,18% )

Com respeito a fora dos cidos podemos dizer que, dentre os hidrcidos:

So fortes: HCl, HBr, HI; semi-forte apenas o HF; So fracos: todos os demais.E, dentre os oxicidos, a fora tanto maior quanto maior for a seguinte diferena: (Nmero de tomos de oxignio) (Nmero de tomos de hidrognio)

Uma excepo importante regra acima a do cido carbnico (H2CO3), que fraco ( = 0,18% ).

4) De acordo com a volatilidade cidos fixos: ou so slidos ou lquidos pouco volteis. Por exemplo: 32 H2C2O4 um slido;

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H2SO4 um lquido que ferve a 338C ( o mais fixo dos cidos comuns) cidos volteis: ou so lquidos volteis ou gases. Por exemplo: HNO3 um lquido que ferve a 86C; HCl, HCN, H2S so gases.

3.1.3. Nomenclatura dos cidos

1) Hidrcidos O nome dos hidrcidos feito com a terminao drico:

2) Oxicidos Quando um elemento forma apenas um oxicido, usa-se a terminao ico:

Quando o elemento forma dois oxicido:

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Nesses casos, Nox maior em geral coincide com o nmero onde o elemento est situado na tabela peridica e o Nox menor igual a esse nmero menos dois. Frequentemente, o cido em Nox maior o mais comum e o mais importante. Quando o elemento forma trs ou quatro oxicidos:

Certos elementos formam vrios oxicidos que diferem entre si no pelo Nox do elemento central, mas sim pelo chamado grau de hidratao, que indica a "quantidade da gua" que estaria envolvida na formao dos oxicidos. Nesse caso, usam-se os prefixos:

Por exemplo, existem trs oxicidos do fsforo (H3PO4, H4P2O7 e HPO3) em que o Nox do fsforo sempre o mesmo, ou seja, +5: H3PO4 chama-se cido ortofosfrico, pois o mais hidratado dos trs; H4P2O7 chama-se cido pirofosfrico; HPO3 chama-se cido metafosfrico. 34

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3.2. BASES OU HIDRXIDOS

3.2.1. Regra geral de formulao das bases:

Base uma espcie qumica capaz de captar (receber) protes. 3.2.2. Classificao das bases 1) De acordo com o nmero de hidroxilos (OH-) Monobases: possuem apenas um OH- . Exemplos: NaOH, NH4OH, etc. Dibases: possuem dois OH-. Exemplos: Ca(OH)2, Fe(OH)2, etc. Tribases: possuem trs OH-. Exemplos: Al(OH)3, Fe(OH)3, etc. Tetrabases: possuem quatro OH-. Exemplos: Sn(OH)4, Pb(OH)4, etc. No bases com mais de quatro hidroxilos na molcula.

2) De acordo com o grau de ionizao Bases fortes: cujo grau de ionizao praticamente 100%. o caso de bases de metais alcalinos (NaOH, KOH, etc.) e alcalino-terrosos (Ca(OH)2, Ba(OH)2, etc.) que j so inicos por natureza.

Bases fracas: cujo grau de ionizao , em geral, inferior a 5%; o caso de hidrxido de amnio (NH4OH) e o dos hidrxidos dos metais em geral (excluindo os de metais alcalinos e alcalino-terrosos).

3) De acordo com a solubilidade em gua Solveis: hidrxidos dos metais alcalinos e hidrxido de amnio; Pouco solveis: hidrxidos dos metais alcalino-terrosos; Praticamente insolveis: todos os demais.

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3.2.3. Nomenclatura das bases

A) Quando o elemento forma apenas uma base Hidrxido de. NaOH hidrxido de sdio NH4OH hidrxido de amnio

B) Quando o elemento forma duas bases

Em lugar das terminaes ico e oso, podemos usar, tambm, algarismos romanos indicando o nmero de oxidao do elemento.

3.3. SAIS Sais so compostos inicos que possuem, pelo menos, um catio diferente de H+ e um anio diferente de OH-.

Por exemplo:

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De facto, j vimos que a reaco entre um cido e uma base de Arrhenius chamada de reaco de neutralizao ou de salificao forma um sal para alm de gua:

Salientemos que existem outros tipos de reaco que tambm formam sais.

3.3.1. Reaco e frmula geral dos sais normais Representando o cido genericamente por HxA e a base por B(OH)y, teremos:

Nessa equao, Bx Ay a frmula geral do sal normal ou neutro, formado p+elo catio B da base (de carga +y) e pelo anio A do cido (de carga -x). Esquematicamente:

3.3.2. Nomenclatura dos sais normais O nome de um sal normal deriva dos nomes do cido e base que lhes do origem. Assim, para obter o nome de um sal, basta alterar a terminao do nome do cido correspondente, de acordo com o seguinte cdigo:

cido -drico -oso -ico

Sal -eto -ito -ato

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Esquematicamente, o nome de um sal normal :

Ex.: NaCl Cloreto de sdio KNO2 Nitrito de potssio Ca3(PO4)2 Ortofosfato de clcio Note que a nomenclatura do radical bsico no sofre nenhuma alterao: SnCl2 Cloreto estanoso ou de estanho (II) FeCl3 Cloreto frrico ou de ferro (III)

3.3.3. Reaco de neutralizao parcial dos sais cidos Quando um di, tri ou tetrcido reage com uma base e nem todos os hidrognios ionizveis so neutralizados, dizemos que houve uma neutralizao parcial do cido. Por exemplo:

O nome dos sais cidos semelhante ao dos sais normais, porm: a) Ou indicamos o nmero de caties pelos prefixos mono, di, tri: NaH2PO4 ortofosfato monossdico Na2HPO4 ortofosfato dissdico b) Ou indicamos o nmero de H+ pelas expresses (mono)cido, dicido, tricido: NaH2PO4 ortofosfato dicido de sdico 38 Na2HPO4 ortofosfato (mono)cido de sdico

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c) Ou indicamos o nmero de H+ pelas expresses (mono)hidrogeno, dihidrogeno, trihidrogeno: NaH2PO4 dihidrogeno-ortofosfato de sdico Na2HPO4 (mono)hidrogeno-ortofosfato de sdico

3.3.4. Reaco de neutralizao parcial dos sais bsicos Quando uma di, tri ou tetrabase reage com um cido e nem todos as hidroxilas so neutralizadas, dizemos que houve uma neutralizao parcial da base:

Exemplos:

Os nomes dos sais bsicos so semelhantes aos dos sais normais, porm devemos indicar o nmero de hidroxilas presentes: a) Ou pelas expresses (mono)bsico, dibsico, tribsico Al(OH)Cl2 cloreto (mono)bsico de alumnio Al(OH)2Cl cloreto dibsico de alumnio b) Ou pelas expresses (mono)hidroxi, dihidroxi, trihidroxi: Al(OH)Cl2 (mono)hidroxi-cloreto de alumnio Al(OH)2Cl dihidroxi-cloreto de alumnio

3.3.5. Outras classificaes dos sais Alm da classificao em sais normais, cidos e mistos que acabamos de ver, os sais podem ser classificados segundo outros critrios, como nos exemplos seguintes.

1) Quanto a presena ou no de oxignio: a) Sais oxigenados (Na2SO4 K3PO4, etc.); 39 b) Sais no-oxigenadas (NaCl, CaBr2, etc.).

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2) Conforme contenham dois, trs, quatro ou mais elementos qumicos: a) Sais binrios (NaCl, PtCl4, etc): b) Sais ternrios (Na2SO2 K3PO4 Al(SO4)3, etc.): c) Sais quaternrios (NaCNO, K4[Fe(CN)]6, etc.).

3.4. XIDOS

3.4.1. Definio de xidos xidos so compostos binrio nos quais o oxignio o elemento mais electronegativo. Por exemplo: H2O, CO2, Fe2O3, SO2, P2O5, etc. Os xidos constituem um grupo muito numeroso, pois praticamente todos os elementos qumicos formam xidos (at mesmo gases nobres como, por exemplo, o XeO3). Apenas os compostos oxigenados do flor (como, por exemplo, OF2 e O2F2) no so considerada xidos, mais sim fluoretos de oxignio, pois, como j vimos, o flor mais electronegativo que oxignio .

Sendo assim, outra definio possvel para os xidos seria :

xidos so compostos binrios do oxignio com qualquer outro elemento qumico, excepto o flor.

3.4.2. Frmula geral dos xidos Considerado um elemento qumico E, de numero de oxidao +z, e lembrando que o oxignio tem numero de oxidao -2 (com excepo dos perxidos), teremos:

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3.4.3. Classificao dos xidos e nomenclatura xidos bsicos so xidos que reagem com gua produzindo uma base ou reagem com um cido produzindo sal e gua.Na2O + H 2O 2 NaOH Na2O + 2 HCl 2 NaCl + H 2O

Ex.:

Os xidos bsicos so formados por metais com nmeros de oxidao baixos (+1,+2 ou +3) so compostos slidos, inicos, que encerram o anio oxignio (O2-), e apresentam pontos de fuso e ebulio elevados. Os xidos dos metais alcalinos e alcalino-terrosos reagem com a gua; os demais xidos bsicos so pouco solveis em gua.

3.4.4. Nomenclatura dos xidos bsicosQuando o elemento forma apenas um xido, dizemos:

Na2O xidos de sdio Quando elemento forma dois xidos, dizemos:

Al2O3 - xidos de alumnio

Por exemplo:

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Quando e o elemento forma dois ou mais xidos, podemos indicar o nmero de oxidao do elemento por um algarismo romano, como se mostra a seguir:

Quando o elemento forma dois ou mais xidos, podemos ainda indicar o nmero de tomo de oxignio e o nmero de tomos do elemento com o auxlio dos prefixos mono, di, tri, etc. Frequentemente, o prefixo mono omisso.

Exemplo:

3.4.5. xidos cidos ou anidridos2 xidos cidos ou anidridos so xidos que reagem com gua produzindo um cido, ou reagem com uma base produzindo sal e gua. Exemplos:

Os xidos cidos ou so formados por no-metais (e, nesse caso, so compostos geralmente gasosos) ou por metais com nmeros de oxidao elevadas, como, por exemplo, CrO3, MnO2, Mn2O, etc.

Os xidos cidos so compostos moleculares e, em geral, solveis em gua. 42

2

O anidrido considerado como um "cido sem gua " (do grego anhydros que significa sem gua)

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3.4.6. Nomenclatura dos xidos cidos

Quando o elemento forma apenas um anidrido, usa-se a terminao ico: CO2 anidrido carbnico B2O3 anidrido brico No caso dos anidridos, podemos tambm usar as nomenclaturas gerais, citadas anteriormente: SO3 xido de enxofre (VI) ou trixido de (mono)enxofre. SO2 xido de enxofre (IV) ou dixido de (mono)enxofre.

3.4.7. xidos anfteros xidos anfteros so xidos que podem se comportar como ora como xidos bsicos ora como xidos cidos.

Exemplo:

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Os xidos anfteros so, em geral, moleculares, insoluveis na gua e formados: Ou por metais: ZnO; Al2O3; SnO e SnO2; PbO e PbO2.

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Ou por semi-metais: As2O3 e As2O3; Sb2O3 e Sb2O5. A nomenclatura idntica a dos xidos bsicos: ZnO xido de zinco SnO xido estnico ou xido de estanho II ou (mono)xido de (mono)estanho.

Quando um metal forma vrios xidos, interessante notar que o carcter do xido passa, gradativamente, de bsico para anfteros e depois para cido, medida que o Nox do metal vai crescendo:

3.4.8. xidos indiferentes ou neutros xidos indiferentes (ou neutros) so xidos que no reagem nem com gua, nem com cidos e nem com bases. Assim, os xidos neutros no apresentam nem carcter cido nem bsico. So pouco os xidos dessa classe. Os comuns so:

CO monxido de carbono N2O xido nitroso

CO2 dixido de carbono NO oxido ntrico.

So compostos gasosos, moleculares formados por no-metais. Mas o facto de serem indiferente ou neutros no significa que esses xidos no possam participar de outras reaces. O CO, por exemplo, queima com muita facilidade:

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3.4.9. xidos duplos, Misto ou Salinos xidos duplos so xidos que se comportam como se fossem formados por dois outros xidos, do mesmo elemento qumico. Por exemplo.

Eles reagem como se fossem mistura de dois xidos.

So sempre xidos metlicos, slidos e de estrutura inica. A nomenclatura preferida, nesse caso, : Fe3O4 tetrxido de triferro

3.4.10. Perxidos Perxidos so xidos que reagem com a gua ou com cidos diludos produzindo gua oxigenada ( H 2O2 ).

A nomenclatura e feita com a prprio palavra perxido por exemplo.Na2O2 Perxido de sdio

Os perxidos mais comuns so: 45

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Perxidos de hidrognio. Na2O2 (quando em soluo aquosa se chama gua oxigenada). Perxidos dos metais alcalinos. Na2O, K 2O2 , etc.Perxidos dos metais alcalinos-terrosos. BaO2, etc. O H 2O2 liquido e molecular. Os demais perxidos so slidos inicos, nos quais encontramos o anio O2 2 , do estrutura O O .O N nox do oxignio nos perxidos e -1

A gua oxigenada se decompe, com o passar do tempo, e principalmente sob a aco da luz (dai a necessidade de guarda-la em lugares frascos e escuros), segundo a equao

2 H 2O2 2 H 2O + O2. isso tambm ocorre quando colocamos a gua oxigenada sobre um ferimento, ele parece ferver devido a libertao do O2 .

3.4.11. SuperxidosSuperxidos so xidos que reagem com gua ou com cidos diludos produzindo gua oxigenada ( H 2O2 ) e oxignio.

Por exemplo:FO2 Superxidos de potssio

Os superxidos so slidos inicos, formados pelos caties alcalinos ou alcalinos terrosos e pelo anio superxido( O 2 ) O

1 N nox do oxignio nos polixidos . 2

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3.5. OUTROS GRUPOD DE COMPOSTOS INORGNICOS

Alm dos quatros grandes funes inorgnicas que acabamos de estudar, existem outros grupos de compostos inorgnicos, como, por exemplo os hidretos, os carbetos, os nitretos, etc.

3.5.1. Hidretos Hidretos - so compostos binrios de hidrognio.

Por exemplo: NaH (hidreto de sdio); CaH 2 (hidretos de clcio); NH 3 (amonaco); H 2O (gua);HCl (cloridreto), etc. os hidretos podem ser classificados como

descrevemos a seguir.

3.5.1.1. Hidretos inicos So formados pelos metais alcalinos e alcalino-terrosos (colunas IA e IIA da classificao peridica). So slidos, cristalinos e apresentam o hidrognio com nox igual a -1 tem carcter bsico, pois reagem com gua produzindo bases exemplos.

Mais correcto seria dizer que o carcter bsico decore do io hidreto ( H )

(Existem inclusive hidretos mistos, como, por exemplos, LiaIH 4 , hidreto de ltio e alumnio.) 47

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3.5.1.2. Hidretos moleculares So, em geral, formados pelos semi-metais e no-metais (colunas de IIIA a VIIA). So, em geral, lquidos ou gasosos e apresentam o hidrognio com N nox iguais a +1. A seguir citamos algum dos exemplos importantes.

Na coluna IIIA, so comuns hidretos com formulas mltiplas, como ( BH 3 ) ou B2 H 6 ,o ( AIH 3 ) X ,etc.

Na coluna IVA, o carbono forma desde o CH 4 , que seu hidretos mais simples, at compostos CxHy nos quais x e y assumem valores bastante elevados. Esses compostos tem o nome genrico de hidrocarbonetos, so indiferentes as reaces cido-base, e os estudaremos na qumica orgnica (volume 3 desta obra).

Na coluna VA, o nitrognio forma o NH3, composto molecular gasoso e de carcter bsico pois reage com gua formando o hidrxido de amnio:

(composto semelhante ao NH3 so a fosfina, PH3 e a arsina, AsH3) Na coluna VIA, o oxignio forma a gua, composto molecular, liquido e de carcter anfteros, os demais elementos da coluna VIA formam hidretos cidos: H2S, H2Se, H2Te. Na coluna VIIA os hidretos so moleculares, gasosos e fortemente cidos : HCl, HBr, HI.

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3.5.1.3. Hidretos metlicos So em geral formados pelos metais de transio (coluna B de classificao peridica ) neles o H2 fica preso no reticulado cristalino do metal, e especialmente na superfcie metlica ( o fenmeno chamado de absoro do hidrognio pelo metal); por isso, esses hidretos no tm em geral, frmula definida.

3.5.2. Carbetos Carbetos: so compostos binrios de carbono.

Por exemplo: CaC2 (carbeto de clcio), Al4C3 (carbeto de alumnio), SiC (carbeto de silcio), etc. os carbetos podem ser classificados como descritos a seguir:

3.5.2.1. Carbeto inicos So formados por metais muito electropositivos (colunas IA, IIA, IIIA), so slidos, cristalino e reagem com a gua de dois modos diferentes: Os carbetos que contm o io metaneto produzem CH4 (metano); por exemplo:

E os carbetos que contem o io acetileto produzem C2H2 (acetileno); por exemplo:

3.5.2.2. Carbetos moleculares Exemplo clssico de carbeto molecular o carbeto de silcio (SiC), que tem estrutura covalente macromolecular semelhante ao diamante e dureza bastante elevada (s 49

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perdendo para o diamante) por isso usado na indstria, com o nome de carborundum, para fabricar lixas, rebolos de esmeris, etc.

3.5.2.3. Carbeto metlico So formados em geral com metais de transio. Nos carbetos metlicos, o carbono fica nos interstcios da rede cristalina do metal aumentando sua dureza. Exemplo: o carbeto de tungstnio (WC), que usado em ferramentas de corte.

3.5.3. Nitretos Nitretos so compostos do nitrognio. Por exemplo: Li3N (nitreto de ltio), Mg3N2 (nitreto de magnsio), etc. os nitretos podem ser classificados como se descreve a seguir:

3.5.3.1. Nitreto inico So formados por metais muito electropositivos (colunas IA, IIA, IIIA), so slidos, cristalinos e reagem com gua produzindo NH3, tal como mostra o exemplo a seguir:

Nos nitretos inicos o nitrognio tem Nox igual a 3 como ocorre, com NH3. Por isso, podemos considera-los derivados do NH3 trocando-se o hidrognio por tomos de metal, como, por exemplo: NH3 Li3N

3.5.3.2. Nitreto moleculares So compostos covalentes formados com os no-metais ou com os semi-metais. Exemplo: BN, S4N2, P3N5, etc. 50

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A tabela a seguir resume as frmulas dos principais compostos ao longo da tabela peridica: Coluna Nox mximo Nox mnimo H3BO3 IA (B) IIA (B) +1 +2 IIIA (B) +3 IVA (B) +4 VA (B) +5 VIA (B) +6 VIIA (B) +7

-4 H4XO4 H2XO3

-3 H3XO4 H4X2O7 HXO3 H3XO3

-2 H2XO4 H2XO3 H2X

-1 HXO4 HXO3 HXO2 HXO HX

cidos

BOH Bases

B(OH)2

B(OH)3

B(OH)4 B(OH)2

E2O xidos

EO

E2O3

EO2 EO

E2O5 E2O3 EH3

EO3 EO2 E2H

E2O7 E2O5 HE

Hidretos

EH

EH2

EH3

EH4

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EXERCICIOS

EXAME 2009 1. A frmula qumica do Pirofosfato de clcio Ca2P2O7. As frmulas do Pirofosfato de sdio e do Pirofosfato frrico so respectivamente: A. Na2(P2O7)2 e Fe4(P2O7)3 B. Na4P2O7 e Fe4(P2O7)2 C. Na4(P2O7)2 e Fe4(P2O7)3 D. Na4P2O7 e Fe4(P2O7)3

EXAME DE 2005 1. A frmula do xido contendo 50% do enxofre (massa atmica S=32; O=16) : A. SO3 B. SO2 C. SO D. S2O3

EXAME DE 2008 1. Dois elementos X e T apresentam somente covalncia simples nos compostos oxigenados de frmulas X2O e TO2. Assinale a opo correcta: A. X pode formar hidrxidos d frmulas XOH e X(OH)2 B. T pode formar cidos de frmulas HT e H2T C. X pode formar oxicidos de frmulas HXO e HXO4 D. T pode formar hidrxidos de frmulas TOH e T(OH)2

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UNIDADE IV

LIGAES QUMICAS

As ligaes qumicas so unies estabelecidas entre tomos para formarem as molculas, que constituem a estrutura bsica de uma substncia ou composto. Na Natureza existem aproximadamente uma centena de elementos qumicos. Os tomos destes elementos qumicos ao se unirem formam a grande diversidade de substncias qumicas.

4.1. Teoria do octeto Na natureza, todos os sistemas tendem a adquirir a maior estabilidade possvel. Os tomos ligam-se uns aos outros para aumentar a sua estabilidade. Os gases nobres so as nicas substncias formadas por tomos isolados, consequentemente, so os nicos estveis, pois possuem a camada da valncia completa. A configurao electrnica com a camada da valncia completa chamada configurao estvel.

Teoria do octeto - Os tomos dos elementos se ligam uns aos outros na tentativa de completar a camada da valncia de seus tomos. Isso pode ser conseguido de diversas maneiras, dando origem a diversos tipos de ligaes qumicas: Ligao inica ou eletrovalente Ligao covalente Ligao metlica

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4.2. Tipos de ligaes qumicas

1. Ligao inica ou eletrovalente Ligao inica ou eletrovalente a que ocorre com transferncia de electres dos tomos de um elemento para os tomos de outro elemento.

Para se formar uma ligao inica, necessrio que os tomos de um dos elementos tenham tendncia a ceder electres e os tomos do outro elemento tenham tendncia a receber electres. Os que apresentam tendncia a ceder electres apresentam um, dois ou trs electres na camada da valncia; so todos tomos de metais, com excepo dos tomos de H e He. Os tomos com tendncia a receber electres apresentam quatro, cinco, seis e sete electres na camada da valncia; so os tomos dos no-metais e do H.

Os tomos dos metais, cedendo electres, transformam-se em ies positivos ou caties, e os tomos dos no-metais ou do H, recebendo electres, transformam-se em ies negativos ou anies. Todo anio monoatmico tem configurao estvel, semelhante de um gs nobre, porque, na formao do anio, o tomo recebe exactamente o nmero de electres que falta para ser atingida a configurao estvel. Nem todo catio monoatmico tem configurao estvel. O tomo, ao ceder os electres de sua camada da valncia, nem sempre fica com configurao estvel. Os caties dos metais alcalinos e alcalinos-terroso, bem como o catio de alumnio, tm configuraes estveis. Os caties dos metais de transio no tm, em sua maioria, configurao estvel.

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Exemplo: ligao inica no fluoreto de ltio.

O Ltio tem um electro em sua camada de valncia, mantido com dificuldade porque sua energia de ionizao baixa. O Flor possui 7 electres em sua camada de valncia. Quando um electro se move do ltio para o flor, cada io adquire a configurao de gs nobre. A energia de ligao proveniente da atraco electrosttica dos dois ies de cargas opostas tem valor negativo suficiente para que a ligao se torne estvel. O mesmo acontece na molcula de NaCl (cloreto de sdio)

Valncia o poder de combinao dos elementos. O conceito de valncia foi criado por Berzelius, em 1820.

Electrovalncia a valncia do elemento na forma inica. igual carga do seu io monoatmico.

2. Ligao covalente Ligao covalente aquela em que um par de electres compartilhado por dois tomos, sendo um electro de cada tomo participante da ligao. 55

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Exemplo: formao de ligao covalente na molcula de H2O

Ligao covalente polar aquela que constitui um dipolo elctrico. Forma-se quando as electronegatividades dos elementos ligados so diferentes.

Ligao covalente apolar aquela que no constitui dipolo elctrico. Neste caso, as electronegatividades dos tomos ligados so iguais.

Ligao covalente dativa ou coordenada aquela em que um par de electres compartilhado por dois tomos, no qual os dois electres so fornecidos apenas por um dos tomos participantes da ligao. Forma-se quando um dos tomos j tem o seu octeto completo e o outro ainda no.

Electronegatividade de um elemento uma medida da sua capacidade de atrair os electres das ligaes covalentes das quais ele participa.

Quanto maior for a capacidade de um tomo de atrair os electres das ligaes covalentes das quais ele participa, maior ser a sua electronegatividade.

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3. Ligao metlica

o tipo de ligao que ocorre entre os tomos de metais. Os tomos dos elementos metlicos apresentam forte tendncia a doarem seus electres de ltima camada. Quando muitos destes tomos esto juntos num cristal metlico, estes perdem seus electres da ltima camada. Forma-se ento uma rede ordenada de ies positivos mergulhada num mar de electres em movimento aleatrio. Se aplicarmos um campo elctrico a um metal, orientamos o movimento dos electres numa direco preferencial, ou seja, geramos uma corrente elctrica. A ligao metlica ocorre entre metais, isto , tomos de alta electropositividade.

Ligao metlica constituda pelos electres livres que ficam entre os caties dos metais (modelo do gs electrnico ou do mar de electres).

A ligao metlica explica a condutividade elctrica, a maleabilidade, a ductilidade e outras propriedades dos metais.

4.3. Tipos de Substncias Substncia inica ou eletrovalente toda substncia que apresenta pelo menos uma ligao inica. Mesmo as substncias que apresentam ligaes inicas e covalentes so classificadas como inicas. Substncia molecular apresenta somente ligaes covalentes e formada por molculas discretas. Substncia covalente apresenta somente ligaes covalentes e formada por macromolculas.

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Propriedade das substncias inicas Alto ponto de fuso (PF) e ponto de ebulio (PE). Slidas temperatura ambiente. Conduzem a corrente elctrica no estado fundido e no no estado slido. Cristais duros e quebradios.

As substncias moleculares no apresentam as propriedades acima. As substncias covalentes, ao contrrio das moleculares, tm PF e PE altssimos (analogia com as inicas).

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EXERCICIOS

EXAME 2009 1. Pela sublimao da naftalina quebram-se as ligaes: A. Inicas B. Atmicas (covalentes) C. Intermoleculares D. Metlicas

EXAME 2005 1. Uma substncia A conduz corrente elctrica em soluo aquosa. Outra substncia, B, conduz corrente no estado slido e uma terceira, C, nunca conduz corrente elctrica. O tipo de ligao qumica existente nessas substncias respectivamente: A. Inica; metlica; covalente polar B. Metlica; inica; covalente apolar C. Covalente polar; inica; covalente apolar D. Inica; metlica; covalente apolar

EXAME DE 2008 1. Que molcula apresenta a ligao covalente apolar? 1. CO A. 2 e 4 2. CO2 B. 3 e 4 3. O2 C. 2 e 5 4. Cl2 D. 2, 3 e 5 5. HF

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UNIDADE V

5. CINTICA QUMICA

5.1. Introduo Cintica qumica o captulo da qumica que estuda a velocidade e o mecanismo das reaces qumicas.

H reaces lentas rpidas, outras to rpidas que at chegam a ser explosivas.

Reaces lentas Oxidao do ferro (corroso do ferro), Combusto da vela. Reaces explosivas Exploso ou combusto do gs (CH4 + ar, C4H10 + ar); H2 + ar ( O2) = H2O

Reaces rpidas Reaco de Na ou K com gua. Reaco cido - base.

5.2. Factores que influenciam a velocidade da reaco qumica Os factores que influenciam na velocidade de uma reaco qumica so: Natureza dos reagentes, Superfcie de contacto, Temperatura, Presso, Concentrao, Catalisador, Luz.

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Passemos agora a analisar cada um dos factores:

a) Natureza dos reagentes So mais rpidas as reaces que devido natureza dos seus reagentes, h menos ligaes qumicas para quebrar. b) Superfcie de contacto (estado de diviso dos reagentes) ao aumentar a superfcie de contacto, aumenta a probabilidade de ocorrncia de choques eficazes/efectivas e aumenta a velocidade da reaco. c) Temperatura Ao aumentara temperatura, aumenta a energia cintica das partculas (movimento das partculas) e isso provoca ou aumenta a probabilidade de ocorrncia de choques eficazes, o que resulta no aumento da velocidade da reaco.

5.2.1. Regra de Vant Hoff A dependncia da velocidade da reaco (ou da constante de velocidade da reaco) da temperatura pode ser expressa atravs da equao:

Onde: vt e K t so a velocidade e a constante de velocidade temperatura t C vt + t e K t + t so a velocidade e a constante de velocidade temperatura (t + t) C

o coeficiente trmicoExemplo: quantas vezes aumenta a velocidade da reaco quando a temperatura passa de 20C para 75C?

t = (75 - 20) C

v = 10 = 287 v

t

v = 2,8 10 = 287 v55

c) Concentrao dos reagentesAo aumentar a concentrao dum reagente, aumenta a energia cintica das partculas por unidade de volume e consequentemente aumenta-se a

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probabilidade de ocorrncia de choques, o que resultam num aumento da velocidade.

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d) Presso e/ou Volume Ao aumentar a presso dum sistema (ou diminuir o volume, a consequncia a mesma), resulta num aumento da concentrao e a velocidade aumenta pela explicao dada na concentrao dos reagentes.PV = nRT e) Catalisador

Um catalisador numa reaco qumica diminui a energia de activao (encurta o caminho da reaco), por isso, aumenta velocidade da reaco.

Ea1 energia de activao da reaco directa com catalisador Ea2 energia de activao da reaco inversa sem catalisador de activao. Ea1 < Ea2 Inibidor substancia que diminui a velocidade de uma reaco, pois aumenta a energia

Lembre-se que um catalisador no age como reagente, por isso no se gasta durante a reaco, ele recuperado no fim do processo. Um catalisador tem aco especfica, quer dizer, cada catalisador actua numa determinada reaco e pode no actuar noutras.

As reaces biolgicas so catalisadas por enzimas. As enzimas so substncias de natureza proteica.

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f) Luz H reaces que s decorrem na presena de luz, portanto, no podem decorrer no escuro. Ex.: halogenao de hidrocarbonetos

5.3. Definio da velocidade 5.3.1. Velocidade mdia (Vm): Para a equao:

O sinal negativo nos reagentes provm do facto de se ter convencionado que a velocidade da reaco deve ser uma grandeza positiva. Como a concentrao dum reagente diminui ao longo do tempo (os reagentes gastamse), ento: C = C f Ci < 0 A concentrao do produto vai aumentando no decorrer da reaco (o produto formase), ento: C = C f Ci > 0

5.3.2. Velocidade instantnea (V)

Como a velocidade de uma reaco varia no decurso desta, importante definir a velocidade em cada instante, isto , a velocidade instantnea, trata-se da derivada da 63 concentrao do reagente em ordem ao tempo, calculada para o instante considerado.

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Para a equao:

As velocidades instantneas podem ser medidas pela inclinao da tangente, em cada ponto, curva da concentrao dos reagentes em funo do tempo. Em particular, a velocidade inicial da reaco obtida traando a tangente curva para t = 0.

5.4. Lei de aco de massas ou lei de Guldberg e Waage Para a reaco:

K- a constante da velocidade. K S depende da temperatura. x e y so ordem da reaco em relao a A e B, respectivamente.

x e y nem sempre so coeficientes estequiomtricos da reaco, no entanto em certas reaces podem coincidir com os coeficientes. x e y determinam-se experimentalmente.

Numa reaco que decorre em vrias etapas, a etapa mais lenta a que determina a velocidade da reaco. Neste caso x e y so coeficientes estequiomtricos da etapa mais lenta.

A ordem da reaco pode ser : 0, 1, 2, 3, -1, -2,-3,1/2, 2/3, -1/2, isto , pode tomar 64 qualquer valor.

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EXERCICIOS

1. A reaco A + 2 B C decorre com a velocidade V. Se a concentrao de A for duplicada e a de B for reduzida metade, ento a reaco decorre com a velocidade: a) 0, 20V b) 0,25V c) 0,30V d) 0,50

2. 10g de zinco so colocados num frasco. Qual dos seguintes voc adicionaria para produzir 50 cm3 de hidrognio o mais rpido possvel? a) 800cm3 de cido sulfrico 0,5M c) 200cm3 de cido sulfrico 2,0M b) 400cm3 de cido sulfrico 1,0M d) 100cm3 de cido sulfrico 4,0M

3. Objectos de ferro (Fe) enferrujam mais rapidamente em gua salgada (gua que contm sal NaCl) do que em gua pura. O sal neste processo : a) um reagente reaco b) um indicador c) um catalisador d) um produto da

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UNIDADE VI

6. EQUILBRIO QUMICO I

Quando consideramos alteraes qumicas pensando no sentido dos reagentes para os produtos. Isto significa que as reaces param? No. Um soluto dissolve-se at que a soluo se torne saturada. Uma vez que um slido permanece no - dissolvido em um recipiente, o sistema aparente estar em repouso. O corpo humano uma maravilhosa fbrica qumica, e mesmo assim aparentemente permanece inalterado dia aps dia. Por exemplo, o sangue mantm um PH constante, embora todo tipo de reaco qumica esteja ocorrendo, ou um anticido que absorve o cido estomacal em excesso e no muda o pH do estmago. Nos dois casos esto ocorrendo reaces, embora os sinais de alterao qumica estejam ausentes. Quando o sistema est em equilbrio, as reaces qumicas so dinmicas.

6.1. Reaces Reversveis So reaces que se processam em dois sentidos (directo e inverso).

Representao grfica:

1- Reaco Directa 2- Reaco Inversa

Escrevendo a lei da velocidade para os dois sentidos da reaco teremos:

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Sentido directo (1):

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Sentido inverso (2):

Durante a reaco directa (V1) diminui e a velocidade da reaco inversa (V2) aumenta, devido ao consumo das concentraes A e B e a formao constante de C e D. Quando as concentraes A, B, C e D permanecem inalteradas, as duas velocidades (V1 e V2) tornam-se iguais, neste momento o sistema alcana o equilbrio qumico.

Fig.1: Representao grfica de um sistema em equilbrio qumico.

Quando a velocidade da reaco directa aumenta dizemos que o equilbrio est deslocado para a direita e quando ela diminui aumentando V2 dizemos que o equilbrio para a esquerda:

Equilbrio para a direita

Equilbrio para a esquerda

6.2. Factores que afectam o Equilbrio Qumico Alterao das concentraes de um ou mais participantes do equilbrio. Alterao da presso total sobre o sistema. Adio de um catalisador. 67

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A adio desses factores no equilbrio obedece o princpio de Le Chatelier3.

6.2.1. Aumento de um dos reagentes. Se se aumentar concentrao de um dos reagentes, o sistema de tal maneira que vai diminuir a concentrao deste reagentes.

Ex.: Equilibro qumico entre nitrognio, hidrognio e amonaco.

Junta-se ao sistema N2. assim, a velocidade da formao de NH3 aumenta de tal maneira que se forma mais NH3 do que se dissocia. Num novo equilbrio tem-se mais NH3 do que antes da adio de N2 e as concentraes de N2 e H2 vo diminuir. Diz-se que o equilbrio de deslocou para o lado de NH3 (lado direito).

6.2.2. Retirada de um dos reagentes Retirando um dos reagentes, o sistema reage de forma que formado mais deste reagente. Ex.: Equilibro qumico entre nitrognio, hidrognio e amonaco.

Retira se H2 do sistema. Assim existe em falta o H2, o sistema ter que produzir mais H2 diminuindo NH3 e aumentando N2 e H2. o equilbrio se desloca para o lado de H2 (sentido inverso), produzindo o mais.

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Henry lus Le Chatelier 1850-1936 Engenheiro Qumico Metalrgico

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6.2.3. Variao de temperatura

Aumentando a temperatura o equilbrio se desloca para o sentido endotrmico, consumindo o calor. Ao baixar a temperatura o equilbrio se desloca para o lado exotrmico produzindo calor.

Ex.: Equilibro qumico entre nitrognio, hidrognio e amonaco.

A dissociao de NH3 (processo inverso) endotrmico, entretanto o aumento da temperatura favorece o deslocamento de equilbrio no sentido de formao de N2 e H2 ( lado esquerdo) e a diminuio da temperatura desloca o equilbrio para a directa favorecendo o processo exotrmico, que a formao de NH3

6.2.4. Variao do volume e da presso

Quando se aumenta o volume, o equilbrio se desloca de tal maneira que se forma mais partculas e sua diminuio equilbrio se desloca de maneira o n de partculas. Ex.: Equilibro qumico entre nitrognio, hidrognio e amonaco.

Quando se aumenta o volume, a concentrao das partculas diminui. O equilbrio se desloca para a esquerda (no sentido de maior n de partculas). Ao diminuir o volume o equilbrio se desloca para a directa para diminuir a concentrao das partculas.

A mesma avaliao se pode fazer para a presso levando em considerao que o aumento do volume implica a diminuio da presso e a diminuio do volume implica o aumento da presso.

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6.2.5. Adio de um catalisador

A adio de um catalisador no tem influncia sobre a posio do equilbrio, apenas aumenta a velocidade das reaces diminuindo o tempo necessrio para se estabelecer o equilbrio.

1.3. O valor de Kc e a posio do equilbrio 1) Se Kc>1, o equilbrio encontra-se a direita, porque a concentrao dos produtos maior que a dos reagentes: [P] > [R] 2) Se Kc 1 B. direita porque Keq 1 D. esquerda porque Keq

modulo de quÍmica' 20100410112150 (condoeira,silva)

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