NEEJA: NÚCLEO DE EDUCAÇÃO DE JOVENS E ADULTOS

CONSTRUINDO UM NOVO MUNDO”

APOSTILA DE QUÍMICA

PROPRIEDADES DA MATÉRIA

Conforme as condições em que se encontram, as substâncias podem se apresentar em um dos três

estados físicos: sólido, líquido ou gasoso.

No estado sólido, a água apresenta forma e volume constantes; as entidades que a formam se

encontram compactadas,, o que lhes tira a liberdade de movimento.

Já no estado líquido, a água apresenta volume constate e forma variável; as entidades não se

encontram compactadas, havendo certa liberdade de movimento.

Entretanto no estado gasoso, a água apresenta forma e volume variáveis; as entidades se encontram

livres umas das outras, possuindo total liberdade de movimento.

MUDANÇA DE ESTADO.

A substância no estado sólido é um conjunto de entidades unidas entre si, bem arrumadas e com

movimento vibratório discreto. Com o aquecimento, as entidades vão conseguindo deslizar umas

sobre as outras e o sólido vai “derretendo”,pois o aumento de energia faz com que as entidades se

agitem tanto que,pouco a pouco, vão se separado umas das outras, mas sem conseguir sair do

conjunto – é a substância no estado líquido. Continuando o aquecimento,as entidades passam a se

movimentar com tanta rapidez que muitas que conseguem vencer a atração das entidades vizinhas e,

assim, saem do conjunto- é a substância no estado gasoso.

Fusão e solidificação

A fusão é a passagem do estado sólido para o líquido, enquanto a solidificação é a passagem do

estado líquido para o sólido.

Vaporização e condensação

A vaporização é a passagem do estado líquido para o gasoso. Ela pode ocorrer de três modos:

Evaporação: vaporização lenta que ocorre espontaneamente á temperatura ambiente;

Ebulição: vaporização que ocorre quando fornecemos calor a um líquido; é rápida e violenta (há

formação de bolhas de vapor no líquido);

Calefação: vaporização que ocorre quando se borrifa um líquido numa chapa aquecida, por exemplo.

A condensação é a passagem do estado gasoso para o líquido e pode ocorrer de duas maneiras:

Condensação propriamente dita: ocorre quando a substância no estado gasoso é o resultado de um

líquido vaporizado; o retorno ao estado líquido se dá unicamente através de resfriamento. Assim pelo

resfriamento o vapor de água converte-se em água líquida.

Liquefação: ocorre quando a substância, em condições ambientes, é um gás; na passagem para o

estado líquido deve-se comprimir o gás (aumento de pressão). Assim, para convertemos gás oxigênio

líquido, devemos conjugar um resfriamento com uma compressão. Então o gás oxigênio sofre uma

liquefação.

Sublimação

É a passagem direta do estado sólido para o gasoso e vice-versa. Esse fenômeno ocorre com várias

substâncias, por exemplo naftalina, iodo e cânfora.

Exercícios:

1.O naftaleno, comercialmente conhecido como naftalina, empregado para evitar baratas em

roupas, funde em temperaturas superiores a 80 graus. Sabe-se que bolinhas de naftalina, à

temperatura ambiente, têm suas massas constantemente diminuídas, terminando por

desaparecer sem deixar resíduo. Essa observação pode ser explicada pelo fenômeno da?

2. Quais são as propriedades da matéria ?

3. Dê a denominação de cada mudança de estado descrita abaixo.

a) Secar a roupa no varal.

b) Transformar o suco de limão em sorvete.

c) Derreter o ferro em fornos de altíssima temperatura.

d) Formação de gotículas de água do lado de fora de um copo com água gelada.

e)Diminuição do tamanho das bolinhas de naftalina no armário.

f) Espirrar água sobre uma panela vazia que está sendo aquecida há algum tempo.

g) Água fervendo.

SUBSTÂNCIA PURA E MISTURA: DIFERENÇA PRÁTICA.

Quando a temperatura de fusão e a temperatura de ebulição são constantes, estamos em presença de

uma substância pura. Portanto, durante a mudança de estado físico de uma substância pura, a

temperatura permanece constate, caracterizado o ponto de fusão (PF) e o de ebulição (PE).

A quantidade de calor fornecida para que ocorra a mudança de estado recebe o nome de calor latente,

que é aproveitado pela substância para mudar de estado e não produz aquecimento.

Já para uma mistura,durante a sua mudança de estado físico, a temperatura de fusão e de ebulição

variam.

Misturas

Entende-se por misturas uma associação de duas ou mais substâncias diferentes, sem proporções

fixas e definidas.

Para classificar as misturas, usamos o método da observação visual, a olho nu com o auxílio de lentes

e microscópios potentes. Quando conseguimos distinguir as partes que formam a mistura,dizemos

que ela é heterogênea; quando não é possível distinguir as partes, dizemos que ela é homogênea.

Cada aspecto distinto que podemos observar numa mistura chamamos de fase. As misturas

homogêneas, portanto, têm sempre uma única fase, ou seja, são monofásicas. As heterogêneas têm

sempre duas ou mais fases, são polifásicas (bifásicas, trifásicas, etc.).

Misturas homogêneas ou solução é a mistura que apresenta sempre as mesmas características em toda

sua extensão; apresenta um único aspecto ( monofásica), não sendo possível distinguir seus

componentes nem por meio do mais potente microscópio.

Misturas heterogêneas é a mistura que não apresenta as mesmas características em toda sua

extensão; apresenta vários aspectos ( polifásica), sendo possível distinguir os seus componentes, às

vezes com o uso de microscópio.

Exercícios:

1. Dê exemplos de misturas homogêneas e heterogêneas observadas durante as refeições de um

dia.

2.Analise cada mistura e classifique-as conforme o número de fases.

a) água e sal de cozinha.

b) água e serragem.

c) água e álcool.

d) água, açúcar areia.

e) água, sal,óleo e areia.

3.O gás de botijão denominado GLP( gás liquefeito do petróleo), é uma mistura de dois gases:

propano e butano. Como você classifica essa mistura

4. O ar atmosférico é uma mistura gasosa que contém principalmente nitrogênio e oxigênio.

Mas o ar que respiramos, além disso, apresenta outros constituintes, como poeira, fumaça,

vapor de água, monóxido de carbono, dióxido de enxofre e tantas outras substâncias

poluidoras. Como você classificaria a mistura que respiramos?

5.Classifique as misturas de acordo com as alternativas.

Alternativas.

a)mistura homogênea gasosa.

b) mistura homogênea líquida e sólida.

c)mistura heterogênea líquido e sólido.

d) mistura heterogênea sólida e gás.

Misturas.

( ) leite

( ) gás de botijão

( )água do mar filtrada

( ) ar atmosférico( )ar atmosférico filtrado

MÉTODOS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS.

Análise imediata.

As amostras de matéria que retiramos da natureza geralmente são misturadas e é importante conhecer

os componentes que as formam. Desse modo, quando um químico retira uma amostra e constata que

se trata de uma mistura, seu primeiro trabalho é separar esses componentes, aplicando o que chama

de análise imediata, um conjunto de processos que se baseiam nas propriedades físicas da matéria e

visam separar os componentes de uma mistura, sem alterá-los.

A separação das substâncias ocorre graças às diferenças em suas propriedades físicas. Vejamos

algumas.

Tamanho da partícula.

Para separar substâncias em função do tamanho de suas partículas, utiliza-se a técnica da filtração. O

filtro retém as partículas maiores e deixa passar os menores.

Ponto de ebulição.

A separação das substâncias ocorre pela diferença nos pontos de ebulição, e o processo usado é a

destilação.

No caso de uma mistura homogênea composta de sólido e líquido,usamos a destilação simples:

aquecendo a mistura em um balão apropriado, ao qual se adaptou um condensador, o líquido entra

em ebulição, passando para o estado gasoso.

Assim, os vapores do líquido, ao entrarem no condensador, sofrem condensação e são recolhidos

num béquer. Com isso, temos o sólido no balão e o líquido no béquer.

Para uma mistura homogênea composta de líquido e líquido, utiliza-se a destilação fracionada:

aquece-se a mistura colocada num balão com a mesma aparelhagem da destilação simples, mas

adaptando-se um termômetro ao balão. Como os pontos de ebulição são diferentes, fica fácil separar

os líquidos, controlando a temperatura de aquecimento da mistura. Caso os PE sejam muito

próximos, adapta-se ao balão uma coluna de fracionamento ( na qual estão cacos de cerâmica ou

bolinhas de vidro, constituindo um obstáculo à passagem dos vapores do líquido com menor PE

vencer esses obstáculos e passar para o condensador).

Densidade

Para separar substâncias por diferença de densidade, utiliza-se a decantação: após certo tempo, a

substância mais densa se deposita no fundo do recipiente.

Solubilidade.

Para separar substâncias por diferença de solubilidade, utiliza a técnica chamada dissolução

fracionada, usada no caso de misturas sólidas em que só um deles se dissolve em determinado

líquido.

Considerando uma mistura de areia e sal (cloreto de sódio). Para separar a areia do sal, usamos a

dissolução fracionada, tendo como líquido a água. Adicionando água à mistura, o sal se dissolve.

Usando a filtração, retemos a areia no filtro e, aquecendo o filtrado ( sal dissolvido na água),

recuperamos o sal pela evaporação da água.

Catação: usado para separar os componentes sólidos de uma mistura heterogênea. É bastante

rudimentar, sendo empregado somente quando as partículas são bem distintas e podem ser separadas

com as mãos ou com pinças. É o que ocorre quando uma pessoa escolhe feijão.

Tamisação ou peneiração: usado também para separar os componentes sólidos mais sólidos de uma

mistura heterogênea, quando esses componentes, sendo submetidos á peneiração.

Separação magnética: usada para separar metais que podem ser atraídos por um ímã ou eletroímã (

metais ferrosos, níquel e cobalto) de metais não ferrosos ou de componentes que não são atraídos

pelo ímã ou eletroímã(portanto, misturas heterogêneas de sólido mais sólido);

Ventilação: também usado para separar os componentes sólidos de uma mistura heterogênea, por

diferença de densidade; uma corrente de ar arrasta o componente menos denso. É o que ocorre, por

exemplo no beneficiamento de cereais, para separar as cascas;

Levigação: também empregado quando o componente sólido de uma mistura heterogênea tem

densidade diferente, só que usado uma corrente de água, que arrasta o componente menos denso.

Usado, por exemplo, nos garimpos para lavar o cascalho.

EXERCÍCIOS:

1.Um químico recebe uma amostra de uma mistura homogênea de água e açúcar e é incumbido

de separar os componentes dessa mistura. Como você acha que ele irá proceder?

2.Temos uma mistura homogênea de água( líquido) e acetona (líquido). Qual é o processo de

fracionamento mais indicado para separar os componentes dessa mistura?

3. Você e seus amigos foram a um piquenique. Depois do lanche, resolveram tomar café. Havia

quase tudo o que era necessário: pó de café, açúcar, panela e fogareiro, mas esqueceram o

coador e não havia nada para substituí-lo. Como se poderia contornar a situação?

4.Em um acampamento um estudante deixou cair na areia todo o sal de cozinha disponível.

Entretanto, tendo conhecimento sobre separação de misturas, conseguiu recuperar

praticamente todo o sal. Que operações esse estudante pode ter realizado?

5.Indique qual a técnica mais utilizada para separar as misturas abaixo.

a) água e sal.

b)limalha de ferro e serragem.

c) água e clorofórmio (líquido imiscíveis)

d) sal e carvão em pó.

e) sal e naftalina em pó.

6. Para separar uma mistura de dois líquidos completamente miscíveis, qual dos processos a

seguir você escolheria?

a)filtração b) levigação. c)centrifugação d) catação

e) destilação.

FENÔMENO E REAÇÃO QUÍMICA.

Fenômeno

Para a ciência, fenômeno é qualquer acontecimento da natureza. Quando ocorre um fenômeno, uma

transformação, pode haver ou não alteração no sistema que se está estudado, ou seja, a matéria dos

estados inicial e final pode ser a mesma ou não. Consideramos como sistema um conjunto de

materiais isolados para fins de estudo.

Costuma-se classificar os fenômenos em:

Físicos: quaisquer transformações sofridas por um material sem que haja alteração de sua

constituição íntima, ou seja, a matéria é a mesma antes e após a transformação.

Químicos: quaisquer transformações sofridas por um material de modo que haja alteração de sua

constituição íntima. O tipo de matéria não é o mesmo antes e após a transformação.

EXERCÍCIOS:

1. Indique na relação abaixo as transformações físicas e químicas.

a)queima da gasolina nos motores dos carros.

b) digestão dos alimentos ingeridos.

c) acender uma lâmpada.

d) formação de ferrugem.

e) quebra de um objeto.

f) enfiar um prego na madeira.

g) derretimento de um cubo de gelo

h)crescimento de uma planta.

2.Numa indústria uma barra de ferro é aquecida até a fusão e o líquido é recolhido numa

fôrma esférica. Após o resfriamento tem-se uma bola de ferro. Que transformação ocorreu?

3.Analise a frase: O leite deixa de existir e no seu lugar surge a coalhada. Ela representa uma

transformação física ou química? Justifique.

4. Tem-se uma enorme pedra na qual se colocam, em posições estratégicas, bananas de

dinamite e a enorme pedra se converte em um montão de pedrinhas.

a) que transformação ocorreu?

b) O que aconteceu com a matéria?

TABELA PERIÓDICA

Após os trabalhos de Lavoiser, Dalton e outros, o estudo dos elementos químicos desenvolveu-se de

tal forma que se tornou necessário classificá-los de acordo com suas propriedades. A observação

experimental tornou evidente que certos elementos têm propriedades muito semelhantes, o que

permite reuni-los em grupos.

Um dos tipos mais importantes de classificação é aquele que se preocupa em agrupar os elementos de

tal forma que possamos prever várias de suas propriedades. Assim surgiu a classificação periódica

dos elementos.

Desde o início do século XIX, várias tentativas, sem grande sucesso, foram feitas para organizar os

elementos. O trabalho mais detalhado foi feito, em 1869, pelo químico russo

DmitriIvanovitchMendeleev(1834-1907), tornando-se a base da classificação atual. Ele ordenou os

elementos em função de suas massas atômicas crescentes, respeitado suas propriedades químicas.

Com os conhecimentos sobre a estrutura atômica, ficou demonstrado que a verdadeira identidade de

um elemento está relacionada com o número de prótons, ou seja, o número atômico. Isso implicou

uma reformulação na tabela de Mendeleev. Hoje os elementos são ordenados em função de seus

números atômicos crescentes.

Períodos.

Denomina-se período ou série cada uma das linhas da tabela.

Famílias.

As dezoito colunas da tabela são denominadas famílias apresentam propriedades químicas

semelhantes, pois possuem a mesma quantidade de elétrons na última camada.

Família 1 (1A): Alcalinos

Família 2(2A) Alcalinos-terrosos

Família 13(3A) família do boro

Família 14(4A) família do carbono

Família 15(5A) família do nitrogênio

Família 16(6A) calcogênios

Família 17 (7A) halogênios

Família 18 gases nobres

Exercícios:

1.Indique a família e o período dos elementos abaixo?

a) 15P

b) 18Ar

c) 20Ca

d) 50Sn

e) 87Fr

2.Quantas famílias e quantos períodos existem na tabela periódica?

3.Qual a família e qual o período do elemento cálcio?

4.Determine o número atômico dos elementos que se encontram no:

a) Quinto período, família dos metais alcalino-terrosos.

b) Terceiro período, família dos metais alcalinos.

c) Terceiro período, família dos halogênios.

d) Quarto período, família dos calcogênios

e) Terceiro período, família do carbono.

5.Qual o único metal líquido em condições ambiente?

6.Indique quatro metais alcalinos terrosos?

7.Qual o metal mais valioso que existe na natureza porque?

8.Cite dois metais que são usados na fabricação de panelas?

9.Pesquise em livros ou na internet as propriedades dos metais?

FUNÇÕES INORGÂNICAS:

Ácidos.

Todo ácido de Arrhenius provém de um composto molecular que, na presença de água, sofre

ionização, liberando unicamente,na foram de cátion, o íon H+. O ânion que se forma tem carga igual

ao número de H+ . Veja:

HCl------------------H+

+ Cl-

Exemplos de ácidos: HCl ácido clorídrico, H2 SO4 ácido sulfúrico, HI ácido iodídrico, HF ácido

fluorídrico e HBr ácido bromídrico .

Nomenclatura dos ácidos.

Pelo menos para os principais ácidos, você precisa saber associar fórmulas e nomes, ou seja, dada

uma fórmula, saber o nome e vice-versa.

Genericamente, a fórmula de um ácido pode ser representada por HX A sendo A o ânion formado por

um ou mais elementos.

Veja a relação entre os nomes do ânion e do ácido correspondente e alguns exemplos:

Terminação

ÂNIOM ÁCIDO

ato ico

eto ídrico

Ito oso

Bases

De acordo com Arrhenius, base é qualquer composto que em meio aquoso se dissocia ionicamente,

liberado como ânions exclusivamente íons OH-

EXEMPLO:

Al(OH)3.............Al3+

+ 3OH-

Nomenclatura das bases:

A nomenclatura das bases, ao contrário da dos ácidos, é muito simples, pois basta escrever a palavra

hidróxido seguida da preposição de e do nome do cátion correspondente.

Exemplos:

a) NaOH: hidróxido de sódio

b) KOH: hidróxido de potássio

c) Al(OH)3

EXERCÍCIOS:

1.Equacione a ionização de ácidos:

a) HCl

b) HI

c) HF

d) H2 SO4

2.Dê o nome para os seguintes ácidos:

a)HCl b)HBr c)HF d) HI e)HCN

3.Identifique quais substâncias são ácidas e quais são básicas?

a) HCl

b) NaOH

c) HCN

d) HI

e) KOH

f) Al(OH)3

4.Dê o nome para as seguintes bases:

a) NaOH

b) KOH

c) Mg(OH)2

SAL:

Sal é toda substância iônica que resulta da mistura de um ácido com uma base pela eliminação de

água.

Exemplos de sais.

NaCl: cloreto de sódio

KCl: cloreto de potássio

NaI: iodeto de sódio

MgCl: cloreto de magnésio

Óxido:

Óxido são compostos formados por dois elementos ( compostos binários), e o mais eletronegativo

desses elementos deve ser o oxigênio.

Exemplos de óxidos.

CO2: dióxido de carbono

Na2:O Óxido de sódio

CaO: óxido de cálcio

EXERCÍCIOS:

1.A que função inorgânica pertence o pigmento de fórmula Pb3 O4 ?

2.Monte fórmulas de possíveis saís normais associados os íons Mg2+

Na+ ?

3.Identifique quais substâncias são sais e quais não são?

a) NaCl

b) CO

c) MgCl2

d) KCl

e) KI

f) KBr

CÁLCULOS QUÍMICO

A função do químico.

O papel do químico, em relação ás transformações químicas, não é o de estudar somente aquelas

que ocorrem na natureza, mas também o de provocar transformações queproduzam novas substâncias

com propriedades características. O químico provoca essas transformações não ao acaso, como um

mero misturador de materiais, mas usado a integração razão e experimentação, ou seja, aliando teoria à

prática.

Assim o químico constrói uma transformação que a natureza não construiu, por um motivo justo,

pois ela é harmoniosa, não teve a “ ousadia” de construir.

É assim que surgem os medicamentospara curar ou prevenir doenças, os plásticos, os fertilizantes, os

produtos de limpeza e de higiene pessoal.’

Quando se estudam as transformações, verifica-se que existem relaçõesentre as quantidades das

substâncias que participam dessas transformações. Conhecer essas relações e determinar essas

quantidades é importante e faz parte do trabalho do químico.

Na indústria, a fabricação de certo produto exige cálculos antecipados para conhecer a quantidade

exata da matéria-prima a ser usada e, assim, evitar desperdícios- é a importância econômica.

Fórmulas

Como consequência direta dessas leis, pode-se estabelecer a composição centesimal em massa de uma

substância e assim tem-se a fórmula porcentual dessa substância

A partir da fórmula porcentual, outros tipos de fórmulas são obtidos, como a fórmula mínima e a

fórmula molecular.

Fórmula porcentual

A fórmula porcentual indica a percentagem em massa de cada elemento que forma uma substância.

Ela pode ser obtida a partir de resultados experimentais. Por exemplo, verifica-se experimentalmente

que 4g de hidrogênio reagem com 32g de oxigênio, produzindo 36g de água.

Hidrogênio+ oxigênio....................água

4g 32g 36

Xg yg 100

Xg yg 100

X=11,11g(11,11%)

Y=88,88g(88,88%)

Às vezes pode acontecer de a fórmula mínima ser igual à fórmula molecular do composto; no entanto, isso

nem sempre é verdadeiro.

Por exemplo, a fórmula empírica ou mínima da água é H2O, indicando que há a proporção de 2:1 entre os

elementos que formam as moléculas de água. E, coincidentemente, essa também é a fórmula molecular da

água. Porém, para você ver que isso não ocorre sempre, observe os dois exemplos a seguir:

Visto que a fórmula mínima é somente a relação dos átomos de cada elemento e não a quantidade real deles

na fórmula molecular, pode ocorrer de compostos diferentes terem a mesma fórmula empírica e até mesmo

a fórmula mínima de um composto pode ser igual à fórmula molecular de outro. Observe, no exemplo

abaixo, como isso pode ocorrer:

Veja que a fórmula mínima CH2O é a mesma para todas as substâncias, isto é, essa fórmula mínima expressa

que, em todos os casos, os átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio estão presentes nas fórmulas

moleculares em uma relação de 1:2:1. Além disso, o único que apresenta a fórmula molecular igual à fórmula

empírica é o formaldeído.

Cálculo da Fórmula Mínima ou Empírica:

Para determinar a fórmula empírica de um composto é necessário saber primeiro qual é a sua fórmula

percentual ou centesimal. Isso pode ser feito medindo a massa de cada elemento em 100g de uma amostra.

O texto “Fórmula Percentual ou Centesimal” esclarece melhor esse assunto.

Por exemplo, digamos que a composição centesimal de determinado composto é dada por: 40,00% de C,

6,67% de H e 53,33% de O. Passamos esses valores para grama, considerando uma massa de 100 g de

amostra do composto. Assim, temos: 40 g de C, 6,67 g de H e 53,33 g de O.

Agora é necessário passar esses valores para a quantidade de matéria (mol). Fazemos isso dividindo cada um

dos valores encontrados por suas respectivas massas molares:

C: 40/12 = 3,33

H: 6,67/1 = 6,67

O: 53,33/16 = 3,33

Visto que os valores não são inteiros, usamos o seguinte artifício: dividimos todos os valores pelo menor

deles, pois dessa maneira a proporção existente entre eles não é alterada.

Nesse caso, o menor valor é 3,33, de modo que o resultado será:

C: 3,33/3,33 = 1

H: 6,67/3,33 = 2

O: 3,33/3,33 = 1

Assim, a fórmula mínima dessa substância desconhecida é igual a: C1H2O1 ou CH2O.

Resumidamente, os passos necessários para encontrar a fórmula empírica ou mínima de uma substância são:

Fórmula molecular

A fórmula molecular indica a quantidade de átomos de cada elemento que forma uma molécula de

determinada substância.

A fórmula mínima do ácido acético é CH2Oe sua massa molar é 60g/mol. Então:

( CH2O)n

(12+2+16)n= 60

30n=60

n=2

fórmula mínima= (CH2O )2

Fórmula molécula C2H4O2

Exercício

1.Determine a composição centesimal do:

a) Ácido sulfúrico H2SO4

b) Ácido clorídricoHCl

c) Hidróxido de sódio NaOH

2.Determine as fórmulas mínimas das substâncias a partir das respectivas composições centesimais:

a)1,54% de hidrogênio

49,23% de enxofre

49,23% de oxigênio

3. Um dos gases responsáveis pela chuva ácida apresenta 50% de enxofre e 50% de oxigênio em massa.

Descubra a fórmula molecular desse gás, sabendo que suamassa molar é 64g/mol.

INTRODUÇÃO À ESTEQUIOMETRIA

Estequiometria ou cálculo estequiométrico (do grego: stoikheion – elemento; metron – medição) é o termo usado para descrever as relações quantitativas na química. Ou seja, quando se refere a “quanto” de uma substância será consumida ou formada durante uma reação química é um problema de estequiometria. Para relacionar a estequiometria com o nosso cotidiano podemos citar a preparação de um bolo, onde para que ocorra a reação entre os ingredientes teremos que usar as quantidades adequadas, ou seja, ao aumentarmos algum ingrediente teremos que aumentar os demais na mesma proporção. Para resolvermos problemas com cálculos estequiométricos devemos seguir as seguintes regras:

Montar a equação química; Fazer o balanceamento da equação; Escrever as proporções em mols; Montar a estequiometria com dados e descobrir o que o problema quer resolver; Conferir se os dados do problema estão nas unidades corretas:

I. Volume = L II. Massa = g III. Moléculas, átomos = mol

Resolver a regra de três. Os exercícios 1. Quantas moléculas de gás carbônico podem ser obtidas pela queima completa de 4,8 g de

carbono puro? (massa atômica: C = 12) C + O2 → CO2 12g 6,02x10

23moléculas

4,8g x x= 2,4x10

23moléculas de CO2

2. Quantos mols de N2(g) são necessários para produzir 5 mols de NH3(g)?

N2 + 3H2 → 2NH3 1mol 2mol x 5 mols x= 2,5 mols de NH3 3. Calcule o número de mols de CO2(g) que pode ser obtido na combustão completa de 2,4 mols

de C3H8(g)? C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O 1mol 3mols 2,4 mols x x= 7,2 mols 4. Calcule a massa de óxido cúprico (CuO) obtida a partir de 2,54 g de cobre metálico (Cu).

Dados: (O = 16; Cu = 63,5). 2Cu + O2 → 2CuO 127g 159g 2,54g x x= 3,18g de CuO 5. Para transformar mármore em gesso, precisamos atacá-lo com ácido sulfúrico, segundo a

reação: H2SO4 + CaCO3 → CaSO4 + CO2 + H2O Para 2 kg de mármore, quantos de gesso precisamos produzir? Dados: (Ca = 40; C = 12; S = 32; O = 16) 100Kg 136g 2Kg x x= 2,72Kg 6. Combustível e importante reagente na obtenção de amônia e compostos orgânicos saturados,

o hidrogênio pode ser obtido pela reação: NaH(s) + H2O(l) → NaOH(aq) + H2(g) Quantos litros do gás, nas condições ambiente podem ser obtidos pela hidrólise de 60,0 g de

hidreto de sódio. Dados: (volume molar = 24,5L/mol; massa molar = 24 g/mol. 24g/mol 24,5L/mol 60,0 g x x= 61,25L/mol 7. Considerando a reação: N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) Calcule quantos litros de NH3(g) são obtidos a partir de 3 litros de N2(g). Considere todos os

gases nas CNTP. 22,4L 44,8L 3L x x= 6L 8. Quantos mols de ácido clorídrico são necessários para produzir 23,4 gramas de cloreto de

sódio? (massas atômicas: Na = 23; Cl = 35,5)

HCl + NaOH → NaCl + H2O 1mol 58,5g x 23,4g x= 0,4mol 9. (UCB-MS) Dada a equação química não-balanceada:

Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2 + H2O

A massa de carbonato de sódio que reage completamente com 0,25 mol de ácido clorídrico é:

a) 6,62 g b) 26,50 g c) 13,25 g d) 10,37 g e) 20,75 g 106g 2mol x 0,25mol x= 13,25g 10. Quantos mols de níquel (Ni) há em 4,50 g deste elemento? 1mol 59g x 4,50g x= 0,076mol 11. Quantos gramas de ouro (Au) existem em 0,250 mol deste metal? 1mol 197g 0,250mol x x= 49,25g 12. O alumínio é obtido pela eletrólise da bauxita. Nessa eletrólise, ocorre a formação de

oxigênio que reage com um dos eletrodos de carbono utilizados no processo. A equação não

balanceada que representa o processo global é: 2Al2O3 + 3C → 3CO2 + 4Al. Para dois mols de Al2O3, quantos mols de CO2‚ e de Al, respectivamente, são produzidos esse

processo? a) 3 e 2 b) 1 e 4 c) 2 e 3 d) 2 e 1 e) 3 e 4 13. Dados: massas molares em g/mol de MgO = 40 e SO‚ = 64 MgO(s)+ SO2(g)+ 1/2O2(g) → MgSO4(s) Quantas toneladas de óxido de magnésio são consumidas no tratamento de 9,6x10

3 toneladas de

SO2? a) 1,5 x 10

3 b) 3,0 x 10

3 c) 1,0 x 10

3 d) 6,0 x 10

3 e) 2,5 x 10

3 40t 64t x 9,6x10

3 x= 6x10

3t de MgO

14. Quantos gramas de NH3(g) serão produzidas a partir de 12 g de H2(g)? (massas molares em g/mol: H2

= 2 e NH3 = 17. N2 + 3 H2 → 2 NH3 6g 34g 12g x

x= 68g 15. Calcule a massa, em gramas de CO2 que pode ser obtida na combustão completa de 2,4 mols de

C3H8. Dados: CO2 = 44 g/mol (massa molar) C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O 1mol 132g 2,4mols x x= 316,8g 16. Quantos mols de O2 reagem com 8átomos de Fe? 1 mol 6,02x10

23 átomos

X 8 átomos X= 1,3x10

23 átomos

17. Qual a massa de CO2 obtida da queima de 6 mols de carvão? 1 mol 44g 6 mol x x= 264g 18. Considere a combustão completa de propano, C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4H2O. Se 3,04 mols de propano são queimados no ar, qual será a quantidade de matéria de CO2 produzida?

Qual será a quantidade de matéria de O2 consumida? 1mol 132g 3,04 mol x x= 401,28 g 1 mol 160 g 3,04 mols x x= 486,4g 19. Que massa do composto desconhecido é formada nas seguintes reações?a) C2H4 + H2 → C2H6. 3,4 g de C2H4 reagem para produzir x g de C2H6. 28g 30g 3,4g x X= 3,6g b) CS2 + 3Cl2 → CCl4 + S2Cl2 5,78 g de Cl2 reagem para produzir x g de S2Cl2. 210g 134g 5,78g x X= 3,68g

X= 3,68g 20. Para as seguintes reações, determine o valor de x .

a) 4C + S8 → 4CS2 3,2 mols e S8 produzem x mols de CS2 1 mol 4 mols 3,2mols x x= 12,8mols b) CS2 + 3O2 → CO2 + 2SO2 1,8 mols de CS2 produz x mols de SO2 1 mol 2 mols 1,8mols x

x= 3,6mols c) N2H4 + 3O2 → 2NO2 + 2H2O 7,3 mols de O2 produzem x mols de NO2 3 mols 2 mols 7,3mols x x= 4,9mols

SOLUÇÕES: SOLUTO, SOLVENTE, CONCENTRAÇÃO E CURVA DE SOLUBILIDADE

Aproximadamente 90% das reações químicas acontecem com os reagentes dissolvidos em algum líquido. Muitas das coisas que consumimos também são soluções. Daí a importância de entendermos algumas coisas sobre soluções.

Uma solução é sempre composta de duas coisas: uma que dissolve, que chamaremos de solvente, e outra que é dissolvida, que chamaremos de soluto. Assim, quando tomamos um susto e nossa avó prepara um copo de água com açúcar para que nos acalmemos, ela prepara uma solução onde a água é o solvente e o açúcar é o soluto. O que talvez ela não saiba é que água com açúcar não tem o mínimo efeito calmante...

Nosso "calmante da vovó" pode estar muito ou pouco doce. Quimicamente falando, o que está variando é a concentração. Quanto mais doce estiver, mais açúcar encontra-se dissolvido e mais concentrada a solução estará.

Concentração

A concentração é a relação entre a quantidade de soluto e o volume da solução. É bastante óbvio que se colocarmos uma colher de chá de açúcar em um copo com água o resultado será menos doce do que se colocarmos uma colher de sopa de açúcar no mesmo copo com água. A primeira solução é menos concentrada que a segunda, ou seja, possui menos massa de soluto do que a segunda, para o mesmo volume de solvente.

Matematicamente podemos escrever uma expressão para calcular a concentração:

Todos sabemos que a quantidade de soluto que pode ser adicionado a um solvente não é infinita. Se nossa avó, ao preparar nosso copo de água com açúcar, exagerar no açúcar, parte dele não será dissolvido, permanecendo sólido no fundo do copo. Podemos então concluir que existe um limite para a quantidade de soluto. É o que chamamos de coeficiente de solubilidade.

As coisas agora podem parecer meio confusas, mas leia com atenção que você entenderá esses conceitos com clareza:

Concentração máxima

Temos um certo volume de solvente puro, ou seja, não adicionamos nada nele - ainda. Começamos a colocar vagarosamente pequenas quantidades de soluto. À medida que isso é feito, a concentração começa a aumentar. Continuamos adicionando soluto, a concentração continua aumentando até que colocamos uma pitada do soluto e este não mais se dissolve. Atingimos a máxima concentração que essa solução pode ter e, mesmo que adicionemos mais soluto, a concentração não se alterará mais.

Entenda que a concentração é a relação da massa do soluto dissolvido em um certo volume de solução. Se colocamos soluto em excesso e ele não se dissolver, ele não fará parte da solução, ficará depositado no fundo do recipiente no estado sólido e portanto não influenciará na concentração.

Perceba que isso nos remete a algo muito interessante: se gostamos de café bem doce, existe um limite de quantidade de açúcar que podemos colocar no café para que ele dissolva. Toda a quantidade que colocarmos a mais ficará depositada no fundo da xícara e não tornará o café mais doce, apenas desperdiçará mais açúcar.

Concentração e densidade

Algum leitor deve ter batido os olhos na figura da lousa e se perguntado: A relação da massa e volume não é a densidade?

É sim, mas fique atento ao seguinte detalhe: embora possamos escrever as duas expressões como m/V, na concentração "m" representa a massa apenas do soluto, enquanto que na densidade o "m" representa a massa total da solução (soluto + solvente). Perceba também que quando a concentração aumenta (adição de soluto), a densidade também aumenta, pois estamos adicionando mais massa à solução.

Tipos de soluções

Dependendo da quantidade de soluto que uma solução contém, podemos classificar as soluções. Tenha novamente em mente que existe um limite para a quantidade de soluto que pode ser adicionado a um determinado volume de solvente e que chamamos isso de coeficiente de solubilidade.

Quando uma solução contém soluto abaixo do coeficiente de solubilidade, dizemos que essa solução é insaturada. Quando a quantidade de soluto é igual ao coeficiente de solubilidade, ou seja, está no limite, dizemos que ela é saturada. Finalmente, quando a quantidade de soluto supera o limite, dizemos que ela é super-saturada.

Você deve estar se perguntando como é possível ter uma quantidade de soluto superior ao limite. Afinal é o limite ou não? As soluções ditas super-saturadas, que contêm uma quantidade de soluto superior ao coeficiente de solubilidade são extremamente difícies de preparar e muito instáveis.

Imagine a seguinte situação: você quer empilhar latas de refrigerante e, o máximo que consegue empilhar são quatro latas. Você tentou empilhar milhões de vezes e o limite é quatro latas. De repente, você utiliza toda concentração e cuidado dignas de um monge budista e consegue empilhar a quinta lata. Nesse momento alguém bate a porta do seu laboratório e a quinta lata cai, restando apenas quatro empilhadas. Você se concentra novamente e consegue empilhar não cinco, mas seis latas! Nesse momento vem se aproximando da sua pilha um mosquito e pousa em cima dela, derrubando duas delas e restando novamente quatro empilhadas.

É isso que acontece nas soluções super-saturadas. Em condições especiais conseguimos dissolver uma quantidade de soluto superior ao coeficiente de solubilidade (CS) mas, na primeira perturbação o excedente se precipita restando dissolvida apenas a quantidade limite, o que torna a solução saturada.

Curva de solubilidade

A solubilidade varia de soluto para soluto e também com o tipo de solvente. Além disso, o principal fator que influencia na solubilidade é a temperatura. O coeficiente de solubilidade varia com a temperatura, podendo aumentar ou diminuir com a elevação de temperatura, depedendo do soluto em questão. A variação do coeficiente de solubilidade em função da temperatura é representado em um gráfico que chamamos de curva de solubilidade.

Na curva de solubilidade podemos identificar ainda:

Como alterar a concentração?

Se você preparar uma solução qualquer, sua concentração não se altera se você, por exemplo, dividi-la em dois frascos. Se isso fosse verdade e tivéssemos adoçado demais uma xícara de café, bastaria dividir o conteúdo em duas xícaras que o café ficaria menos doce.

Para alterar a concentração de uma solução, podemos:

Aumentar a quantidade de soluto, aumentando a concentração;

Aumentar a quantidade de solvente, diminuindo a concentração;

Diminuir a quantidade de solvente, aumentando a concentração.

Estranhou o terceiro método? Como podemos diminuir a quantidade de solvente? Evaporá-lo pode ser um excelente método. Coloque uma colher de chá de sal de cozinha em um copo com água. Você verá que todo o sal se dissolve. Coloque sua solução em uma panela e leve ao fogo. Você verá que, à medida que a água (solvente) evapora, a solução vai se tornando mais concentrada, até tornar-se saturada e posteriormente começar a precipitar sal, indicando que a concentração está acima do limite. Você já deve ter estudado ou até presenciado esse procedimento em laboratório, muito conhecido como destilação simples e utilizado para separar os componentes de uma solução.

Exercícios

1) Calcule a concentraçãoem g/L de uma solução que apresenta volume de 800cm3 e contém

20g de soluto.

2) São dissolvidos 400g de cloreto de sódio em água suficiente para 2L de solução. Qual é a

concentração em g/L?

3) A concentração de uma solução é de 20g/L. Determine o volume dessa solução sabendo

que ela contém 75 g de soluto?

4) Defina solução?

5) O que é uma solução super saturada?

6) Determine a massa de NaOH dissolvido em água suficiente para 600cm3 de solução, cuja

concentração comum é de 700g/L?

Reações endotérmicas e exotérmicas

Todas as reações químicas e bioquímicas liberam ou absorvem energia do ambiente de alguma forma. Os processos que liberam calor são denominados exotérmicos e nos transmitem sensação de aquecimento. É o caso, por exemplo, das combustões.

Por outro lado, a sensação de frio que sentimos ao sair de um banho, ou quando pegamos um cubo de gelo, está associada a processos endotérmicos. Tais processos - evaporação e fusão da água - absorvem calor do ambiente e isso pode ser percebido pelo nosso corpo.

Reações exotérmicas:

Ao contrário das reações endotérmicas, as reações exotérmicas possuem um balanço negativo de energia quando se compara a entalpia total dos reagentes com a dos produtos. Assim, a variação entálpica final é

negativa (produtos menos energéticos do que os reagentes) e indica que houve mais liberação de energia, na forma de calor, para o meio externo que absorção – também sob forma de calor.

A temperatura final dos produtos é maior que a temperatura inicial dos reagentes.

O esquema de uma reação exotérmica pode ser representado da seguinte forma:

Reações endotérmicas

Já numa reação endotérmica, o fornecimento de energia desloca o equilíbrio para a formação de produtos. Uma vez que este processo absorve calor do meio.

As reações endotérmicas têm como característica possuírem balanço energético positivo quando é comparado a energia entálpica dos produtos em relação aos reagentes. Assim, a variação dessa energia (variação de entalpia) possui sinal positivo (+ΔH) e indica que houve mais absorção de energia do meio externo que liberação. Ambas em forma de calor.

Como consequência, a temperatura dos produtos finais é menor que a dos reagentes. O esquema de uma reação exotérmica pode ser representado da seguinte forma:

Exercícios :

1) Diferencie reação endotérmica de exotérmica?

CINÉTICA QUÍMICA.

Existe um ramo na ciência que estuda a velocidade das reações químicas e os fatores que a

influenciam, é a chamada Cinética Química. Pode se definir reações químicas como sendo um conjunto de

fenômenos nos quais duas ou mais substâncias reagem entre si, dando origem a diferentes compostos.

Equação química é a representação gráfica de uma reação química, onde os reagentes aparecem no primeiro

membro, e os produtos no segundo.

A + B C + D

Reagentes Produtos

O conhecimento e o estudo das reações, além de ser muito importante em termos industriais,

também estão relacionados ao nosso dia a dia.

A velocidade de uma reação é a rapidez com que os reagentes são consumidos ou rapidez com que os

produtos são formados. A combustão de uma vela e a formação de ferrugem são exemplos de reações

lentas. Na dinamite, a decomposição da nitroglicerina é uma reação rápida.

As velocidades das reações químicas são determinadas através de leis empíricas, chamadas leis da

velocidade, deduzidas a partir do efeito da concentração dos reagentes e produtos na velocidade da reação.

As reações químicas ocorrem com velocidades diferentes e estas podem ser alteradas, porque além da

concentração de reagentes e produtos, as velocidades das reações dependem também de outros fatores

como:

Concentração de reagentes: quanto maior a concentração dos reagentes maior será a velocidade da reação.

Para que aconteça uma reação entre duas ou mais substâncias é necessário que as moléculas se choquem,

de modo que haja quebra das ligações com consequente formação de outras novas. O número de colisões irá

depender das concentrações de A e B. Veja a figura:

Moléculas se colidem com maior frequência se

aumentarmos o número de moléculas reagentes.

É fácil perceber que devido a uma maior concentração haverá aumento das colisões entre as moléculas.

Superfície de contato: um aumento da superfície de contato aumenta a velocidade da reação. Um exemplo é

quando dissolvemos um comprimido de sonrisal triturado e ele se dissolve mais rapidamente do que se

estivesse inteiro, isto acontece porque aumentamos a superfície de contato que reage com a água.

Pressão: quando se aumenta a pressão de um sistema gasoso, aumenta-se a velocidade da reação.

Um aumento na pressão de P1 para P 2 reduziu o volume de V1 para V1/2, acelerando a reação devido à

aproximação das moléculas.

A figura acima exemplifica, pois com a diminuição do volume no segundo recipiente, haverá um aumento da

pressão intensificando as colisões das moléculas e em consequência ocorrerá um aumento na velocidade da

reação.

Temperatura: quando se aumenta a temperatura de um sistema, ocorre também um aumento na velocidade

da reação. Aumentar a temperatura significa aumentar a energia cinética das moléculas. No nosso dia a dia

podemos observar esse fator quando estamos cozinhando e aumentamos a chama do fogão para que o

alimento atinja o grau de cozimento mais rápido

Catalisadores: os catalisadores são substâncias que aceleram o mecanismo sem sofrerem alteração

permanente, isto é, durante a reação eles não são consumidos. Os catalisadores permitem que a reação

tome um caminho alternativo, que exige menor energia de ativação, fazendo com que a reação se processe

mais rapidamente. É importante lembrar que um catalisador acelera a reação, mas não aumenta o

rendimento, ou seja, ele produz a mesma quantidade de produto, mas num período de menor tempo.

Exercícios

1. O que é cinética química?

2. Por que o cálculo da velocidade média deve ser calculado em módulo?

3. O que acontece com a concentração dos reagentes em uma reação química, à medida que vai se formando os produtos?

4. O que é velocidade de consumo e de produção?

5. Quais são as principais condições para que uma reação química ocorra?

6. Quais são os tipos de colisões entre as moléculas que existe? Qual o mais efetivo? Por quê?

7. O que é complexo ativado?

8. O que é energia de ativação?

9. Por que o aumento da energia de ativação retarda a velocidade da reação química?

10. Por que uma palha de aço enferrujará mais rápido do que um pedaço de prego com mesma massa?

Alcanos Alcenos e Alcinos

introdução:

Introduzimos com um pouco de hidrocarbonetos e teoria do orbital molecular que fundamental para o

entendimento do trabalho e o que de origina os compostos que irão ser citados nesse trabalho.

Hidrocarbonetos, como o sugere o nome, são compostos cujas moléculas contêm apenas átomos de

carbono e hidrogênio. Metano (CH4) e etano (C2H6) são hidrocarbonetos. Eles também pertencem a um

subgrupo de hidrocarbonetos conhecidos como alcanos, cujos membros não possuem ligações múltiplas

entre os átomos de carbono. Hidrocarbonetos cujas moléculas possuem uma ligação dupla carbono-carbono

são chamados alcenos e aqueles com uma ligação tripla são chamados alcinos. Hidrocarbonetos que

contêm um anel especial, são chamados hidrocarbonetos aromáticos.

Geralmente, compostos como os alcanos, cujas moléculas possuem apenas ligações simples, são chamados

de compostos saturados pois contêm o número máximo de átomos de hidrogênio que um composto de

carbono pode possuir. Compostos com ligações múltiplas, tais como alcenos, alcinos e hidrocarbonetos

aromáticos, são chamados de compostos insaturadospois possuem menos que o número máximo de átomos

de hidrogênio, podendo ser hidrogenados em condições apropriadas.

Alcanos - As principais fontes de alcanos são o gás natural e o petróleo. Os alcanos menores (metano até

butano) são gases a temperatura ambiente. Os alcanos de maior peso molecular são obtidos principalmente

através do refinamento do petróleo.

Alcenos - Eteno e propeno, os dois alcenos mais simples, estão entre os mais importantes produtos

químicos industriais produzidos nos Estados Unidos. A cada ano as indústrias químicas produzem mais de 15

milhões de toneladas de eteno e cerca de 7,5 milhões de toneladas de propeno. Eteno é usado como

matéria-prima para a síntese de diversos compostos industriais, incluindo etanol, óxio de etileno, etanal e o

polímero polietileno. Propeno é usado na preparação do polímero polipropileno e, além de outros usos, o

propeno é a matéria-prima para a síntese de acetona e cumeno.

Eteno também ocorre na natureza como hormônio de plantas. É produzido naturalmente por frutos tais como

tomates e bananas, estando ainda envolvido no processo de amadurecimento dessas frutas. Hoje em dia se

faz muito uso de eteno no comércio de frutas para causar o amadurecimento de tomates e bananas colhidos

ainda verdes, já que frutas verdes são menos suscetíveis a danos durante o transporte.

Alcinos – O Alcino mais simples é o etino (também chamado acetileno). Alcinos ocorrem na natureza e

podem ser sintetizados em laboratório. Um exemplo de aplicação do acetileno é a produção do PVC

(policloreto de vinila), etanol e ácido acético.

Hidrocarboneto aromático – São hidrocarbonetos cíclicos insaturados. Um exemplo é o composto

conhecido como benzeno. O benzeno é utilizado amplamente na industria de polímeros, solventes,

defensivos agrícolas e indústria química em geral.

A tabela Abaixo Melhor Explica:

Classe Tipo de cadeiacarbônica Exemplo

ALCANO ouPARAFINA alifática saturada CH3CH2CH2CH3butano

ALCENO ouALQUENOouOLEFINA alifáticainsaturadaetênica

com um

CH3CH=CHCH32-buteno

H2C=CHCH2CH31-

buteno

ALCADIENO ouDIOLEFINA alifáticainsaturadaetênica

com 2

H2C=C=CHCH31,2-

butadieno

H2C=CHCH=CH21,3-

butadieno

ALCINO ouALQUINO alifáticainsaturadaetínica

com um

H3CCCCH32-butino

HCCCH2CH31-butino

ALCENINO ouALQUENINO

alifáticainsaturadaetenínica

com um e

um

H2C=CHCCHbutenino

CICLOALCANO ouCICLANOouCICLOPARAFINA alicíclica saturada

H2 C C H2

|

|

H2 C C H2

ciclobutano

CICLOALQUENO

ouCICLOALCENOouCICLENOouCICLOOLEFINA

alicíclicainsaturadaetênica

com um

H2 C C H2

|

|

H C C H

ciclobuteno

ARENO ouHIDROCARBONETOAROMÁTICO cadeia aromática

benzeno

Teoria do Orbital Molecular (TOM)

A teoria do orbital molecular (TOM) é uma maneira para demonstrar como as ligações entre átomos ocorrem.

A TOM utiliza algumas regras, tais como: a Equação de Onda de Schrödinger, que assume que os elétrons

são ondas e não partículas; Princípio da Exclusão de Pauli, que define o número máximo de elétrons por

orbital e seus respectivos spins; as Regras de Hund, que são usadas para a distribuição de elétrons nos

orbitais moleculares. Com essa teoria é possível definir qual ligação é feita por dois átomos, quantas ligações

são feitas, e onde há a maior probabilidade de se encontrar elétrons nessa molécula.

Para se ter uma ligação covalente são necessários, no mínimo, dois átomos e que estes estejam

sobrepostos. Quando essa sobreposição ocorre, os elétrons sofrem influência de seus núcleos, do núcleo do

outro átomo e dos elétrons dessa molécula. A ligação entre os átomos é gerada pelos elétrons.

De acordo com a TOM, essa ligação gera dois tipos de orbitais moleculares: os ligantes e os antiligantes. Os

orbitais ligantes possuem energia menor que os orbitais atômicos geradores desse orbital. Já os orbitais

antiligantes são de energia maior.

Quando os elétrons estão no orbital ligante, de menor energia, eles produzem uma força de atração

elétron-núcleo. No orbital antiligante é produzida uma força de repulsão elétron-elétron, por isso esse orbital é

de maior energia e dá instabilidade à molécula.

As ligações covalentes ocorrem a partir da sobreposição dos orbitais atômicos s e p. Quando ocorre no

orbital s, que tem o formato de uma esfera, a sobreposição do orbital atômico é sempre sobre o eixo de

ligação. Mas como o orbital p tem o formato de um 8, nem sempre o seu eixo está na mesma direção do eixo

de ligação. Quando isso ocorre, são formadas duas ligações, uma chamada de PI (π), e outra chamada de

sigma (σ), sendo que a primeira é mais fraca.

Depois da formação dos Orbitais Moleculares, a TOM rege a distribuição dos elétrons. Alguns conceitos são

necessários nessa parte: o Princípio de Exclusão de Pauli, que diz que um orbital suporta no máximo dois

elétrons e com spin opostos (+1/2, -1/2); O princípio da Estabilidade, onde é expresso que os elétrons

ocupam orbitais de menor energia antes de ocuparem os de maior energia; Regra de Hund, que explica a

distribuição eletrônica nos sub-níveis de cada orbital, pela qual os elétrons devem ocupar o maior número

possível de sub-nível antes de começar a dividir o sub-nível.

O avanço da ciência e da tecnologia, somado à Teoria do Orbital Molecular, têm permitido a criação

de novos fármacos com maior precisão e com menores gastos. Também podemos pensar que em um futuro

não muito distante será indispensável o conhecimento da TOM para explicar, prever e descobrir o mundo ao

nosso redor!

Alcanos

Os alcanos, também chamados parafinas, são hidrocarbonetos alifáticos saturados, de fórmula geral CnH2n+2.

Estes se apresentam em cadeias lineares ou ramificadas. Os alcanos lineares são designados, na

nomenclatura oficial, através de prefixos, geralmente gregos, seguidos do sufixo "ano". Nos alcanos , os

átomos de carbono usam quatro orbitais híbridos, equivalentes sp³, para se ligar tetraedricamente a quatro

outro átomos (carbono ou hidrogênio).

Nomenclatura

Sistema IUPAC (Atual)

O nome de todos os alcanos termina com -ano. Alcanos de cadeia normal com oito ou menos carbonos são

nomeados conforme a seguinte tabela, que também dá o nome do radical alcoila, alquila, ou

ainda alquilo (em Portugal), formado pelo destacamento de uma ligação de hidrogênio. Deve-se trocar a

terminação em il ou -ila, (dos nomes apresentados para -ilo, de modo a obter o nome dos radicais em

português de Portugal).

Nome do alcano Fórmula do Alcano Grupo alcoil Fórmula do grupo alcoil P.F. (°C) P.E. (°C)

metano CH4 metil(a) CH3 -183 -162

etano C2H6 etil(a) C2H5 -172 -88

propano C3H8 propil(a) C3H7 -190 -45

butano C4H10 butil(a) C4H9 -135 +0,6

pentano C5H12 pentil(a) C5H11 -131 +36

hexano C6H14 hexil(a) C6H13 -94 +69

heptano C7H16 heptil(a) C7H15 -90 +98

octano C8H18 octil(a) C8H17 -58 +126

Isomerismo com Alcanos

Os átomos nos alcanos com mais de três ligações carbônicas podem ser arranjados de múltiplas maneiras,

formando diferentes isômeros. Alcanos "normais" possuem uma configuração linear, não ramificada. O

número de isomeros cresce rapidamente com o número de átomos de carbono; para alcanos com 1 a 12

átomos de carbonos, o número de isômeros é igual a 1, 1, 1, 2, 3, 5, 9, 18, 35, 75, 159, e 355,

respectivamente.

OBS:Isômeros: são compostos com a mesma fórmula molecular, mas com arranjos atômicos diferentes;

portanto com propriedades diferentes.

Número teoricamente possível de isômeros para alguns alcanos na Tabela abaixo:

Fórmula do Alcano Número de isômeros possíveis

C4H10 2

C5H12 3

C6H14 5

C7H16 9

C8H18 18

C9H20 35

C10H22 75

C15H32 4.347

C20H42 336.319

C30H62 4.111.846.763

C40H82 62.491.178.805.831

Alcanos Ramificados

Regras

1) Localizar a cadeia mais comprida, a qual determina o nome principal do

alcano.

a)cadeias com o mesmo comprimento: escolher a com o maior número de substituintes.

b)Duas possibilidades de numerar a cadeia

principal: escolher a que fornece o menor número, no primeiro ponto de

diferença.

2) Numerar a cadeia, iniciando o mais próximo do substituinte.

3) Com base na regra 2, designar a localização do grupo substituinte. Primeiro

o grupo substituinte depois o nome principal.

4) Para mais de um substituinte, um número para cada um deles. Substituintes

em ordem alfabética.

5) Dois ou mais substituintes idênticos: utilizar di-, tri-, tetra-, etc. Os prefixos

não são considerados na ordem alfabética.

Cicloalcanos

Propriedades físicas

Ponto de Ebulição (Estado liquido para gasoso)

Lembrando Alguns conceitos

Ponto de Ebulição (Sólido para Liquido)

Propriedades físicas tabela:

Densidade

Alcanos são os menos densos de todos os grupos de compostos orgânicos (0,6-

1. 1

2. 2

3. 3

4. 4

5. 5

FUNÇÕES OXIGENADAS

O oxigênio, depois do carbono e do hidrogênio, é um dos elementos mais frequentemente encontrados em

moléculas orgânicas. Veremos agora as funções oxigenadas, ou seja, que têm o oxigênio como componente.

Álcool

Na química orgânica o grupo –OH é conhecido como hidroxila, e quando ligado a um átomo de carbono (C) saturado numa cadeia carbônica, forma um álcool.

O nome dos alcoóis é obtido juntando o prefixo do número de carbonos na cadeia principal com o infixo da ligação e o sufixo ol. Observe o exemplo do etanol:

Et (dos dois C na cadeia) + an (das simples ligações) + ol (sufixo para os alcoóis) = etanol

O etanol, também conhecido como álcool de cereais, é um dos alcoóis mais produzidos. Ele é obtido através da fermentação de carboidratos de cereais, como o milho, tubérculos como a beterraba, e cana-de-açúcar. Grande parte do etanol serve para produção de bebidas alcoólicas por ser o menos tóxico dos alcoóis.

Éter

A ligação característica de um éter é um grupo –O– que conecta dois radicais de hidrocarbonetos, sendo, portanto, um heteroátomo (um átomo é heteroátomo quando está no meio de carbonos numa cadeia, mas não é um carbono nem um hidrogênio).

A nomenclatura dos éteres é dada unindo o nome da cadeia mais simples (prefixo + oxi) + o nome da cadeia mais complexa (prefixo + infixo + o). Veja o exemplo do metoxietano:

met (do C da cadeia da esquerda) + oxi (sufixo da cadeia mais simples) + et (dos 2 C da cadeia da direita) + an (das simples ligações) + o (sufixo da cadeia mais complexa)

Os éteres estão entre os mais perigosos produtos químicos, principalmente devido à sua inflamabilidade e natureza explosiva.

Aldeído

Os aldeídos são caracterizados pela carbonila (grupo composto por um C e um O por dupla ligação) ligada ao H na ponta de uma cadeia.

O nome dos aldeídos é feito usando o número de C juntamente com o infixo do tipo de ligação e o sufixo al. Ex.: metanal

met (do C ) + an (das simples ligações da cadeia principal) + al (sufixo dos aldeídos) Os aldeídos são muito utilizados na indústria de cosméticos em geral.

Cetona

O grupo funcional que apresenta uma carbonila entre os carbonos da cadeia principal é chamado de cetona. O nome das cetonas é composto do número de carbonos unido ao infixo das ligações e à terminação ona. Ex.: propanona.

prop (dos 3 C da cadeia principal) + an (das simples ligações) + ona (sufixo das cetonas)

A proapanona é conhecida comercialmente como acetona, uma substância inflamável, volátil, muito usada como solvente de esmaltes.

Ácido carboxílico

O grupo funcional dos ácidos carboxílicos é conhecido como grupo carboxila e é representado por –COOH. Este grupo forma a base dos ácidos orgânicos.

De acordo com o sistema IUPAC, o nome do ácido carboxílico é gerado escrevendo-se ácido e o nome do hidrocarboneto principal com terminação óico. Ex.:

ácido metanóico = ácido + met (um carbono) + an (simples ligações) + óico (sufixo)

Nesse grupo temos vários ácidos de importantes, como o ácido acético, um dos componentes do vinagre, muito importante em reações metabólicas; o ácio cítrico, encontrado nas frutas cítricas; o ácido lático, encontrado no soro do leite, usado na fabricação de queijos; ácido pirúvico, produzido durante a fase anaeróbica da oxidação da glicose; o ácido oxálico, usado para remover manchas de ferrugem e permanganato de potássio em tecidos, venenoso quando ingerido; o ácido tartárico, encontrado em várias frutas como a uva; o ácido salicílico, muito utilizado no tratamento de fungos e também na remoção de verrugas e calos.

Éster

Os ésteres são caracterizados pelo C que faz ligação dupla com o O e uma ligação simples com outro O, que por sua vez está ligado à cadeia carbônica principal. São produzidos através da reação de um ácido orgânico e um álcool. A nomenclatura é feita usando o prefixo na ligação unido à terminação oato com o nome do radical ligado ao oxigênio com terminação ila. Ex.: metanoato de metila

Metanoato de metila = met (um C ) + an (ligações simples) + oato (sufixo) + met (um C) + ila (sufixo) Os ésteres encontram-se abundantemente distribuídos na natureza, e muitos deles, são responsáveis pelos perfumes naturais e pelos odores e aromas de frutas.

Fenol

Todo composto que tiver em sua estrutura uma hidroxila ligada a um anel benzênico é chamado de fenol. Geralmente os fenóis são semelhantes aos alcoóis, mas são tratados como uma classe particular de compostos por serem ácidos fracos, diferentemente dos alcoóis.

Para dar nome ao fenol, primeiro é preciso identificar a localização do –OH, em seguida, acrescentar o prefixo hidroxi e o nome do anel benzênico. Ex.: hidroxibenzeno

1 (da posição da –OH) + hidroxi (prefixo) + benzeno (nome do anel benzênico).

O fenol é hoje muito utilizado como desinfetante para instrumentos e utensílios cirúrgicos, roupas, pisos,

banheiros e lavatórios, além de ser usado comercialmente na fabricação de corantes e plásticos.

FUNÇÕES NITROGENADAS

Aos compostos químicos que contém nitrogênio ligado a um carbono ou uma cadeia carbônica dá-se o nome

de funções nitrogenadas.

Aminas

Aminas são compostos orgânicos derivados da amônia. Existem três tipos de aminas: primárias, secundárias e terciárias. Esses termos referem-se diretamente ao número de átomos de hidrogênio na amônia que forma substituídos por grupos alquila (radical orgânico formado pela remoção de um átomo de hidrogênio de um hidrocarboneto saturado).

Aminas primárias são aquelas nas quais um dos átomos de hidrogênio da amônia (NH3) foi substituído por um grupo alquila.

No sistema IUPAC, o grupo –NH é chamado grupo amino e é indicado numericamente de acordo com sua posição na cadeia mais longa. Se há mais de uma cadeia carbônica ligada ao nitrogênio, então a cadeia mais longa é usada como cadeia principal. Ex.: metilamina

met (1 grupo alquila CH3) + il (infixo) + amina (sufixo para aminas)

Aminas secundárias são aquelas nas quais dois dos átomos de hidrogênio da amônia forma substituídos por grupos alquila. Ex.: dimetilamina

dimetil (2 grupos alquila CH3) + il (infixo) + amina (sufixo)

Aminas terciárias são aquelas nas quais todos os três átomos de hidrogênio da amônia foram substituídos por grupos alquila. Ex.: trimetilamina

trimetil (3 grupos alquila CH3) + il (infixo) + amina (sufixo)

No grupo amina também fazem parte as aminas aromáticas, substâncias que contêm um grupo amino ligado a um anel benzênico. O nome IUPAC é anilina.

As aminas em geral são compostos básicos e reagem com ácidos inorgânicos para formar sais. Além disso, são um dos componentes dos aminoácidos, unidades que formam as proteínas.

Amida

A reação entre ácidos orgânicos com amônia ou com aminas forma uma classe de compostos chamados amidas. Amidas apresentam uma ligação entre um grupo carbonila (-C=O )e um nitrogênio. A nomenclatura das amidas é dada pelo prefixo do número de carbonos da cadeia principal com o infixo do tipo de ligação e o sufixo amida. Ex.: metanamida

met (um C na cadeia principal) + an (ligações simples) + amida (sufixo)

No grupo das amidas temos a uréia, uma substância muito importante para o ramo da Química Orgânica pelo fato de ter sido o primeiro composto orgânico sintetizado em laboratório. A uréia é bastante utilizada como hidratante, umectante, fertilizantes agrícolas e na síntese de outros compostos orgânicos. No organismo, ela é produzida através do metabolismo das proteínas e, devido à sua toxidade, eliminada na urina. Fórmula estrutural:

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS :

LOPES, CésarV. M. Proposta para o ensino de química: Poluição do ar e lixo. Porto Alegre. SE/

CECIRS, 1997.

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO . PCN- Parâmetros curriculares nacionais – Ensino Médio.Brasília, 1999.

MULLER, Maria ReginaÁvila ; MACHADO, Viviane Prestes. Química, Teoria e Prática. 3 edição: LEW, 2OOO.

TELECURSO 2OOO. Biologiae Química: Globo – Fundação Roberto Marinho.