quimica aplicada

QUMICA APLICADA

Prof Flvia Vasconcelos 1

O estudo da Qumica, de modo geral, consiste na compreenso de tudo o que se tem ao redor. Quando inserida em diferentes reas na engenharia, indstria, medicina, etc. a pesquisa aplicada surge no intuito de resolver determinado problema prtico, que muitas vezes so solucionados a partir das tcnicas desenvolvidas nos laboratrios.

Deste modo, esta disciplina consiste no entendimento da cincia qumica, atravs da aprendizagem de seus conceitos relacionados ao contexto das tcnicas utilizadas em um laboratrio de anlises clnicas.

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1. Estrutura do tomo Por volta de 478 a.C., o filsofo grego Leucipo apresentou uma teoria para a formao da matria e, Demcrito, seu discpulo, a aperfeioou e propagou a idia de que todas as coisas do universo so formadas por

grozinhos muito pequenos que no podemos enxergar e, dessa forma, temos a impresso de que elas so contnuas. A esses grozinhos foi dado o nome de tomos (do grego a, que significado no, e tomos, que quer dizer divisvel). Assim, ficou-se a idia de que o tomo seria algo indivisvel. Hoje mais de dois sculos depois, da primeira teoria sobre o tomo, sabe-se que esta menor parte da matria divisvel, e formada por subpartculas:

prtons, nutrons e eltrons, que so organizados em duas partes deste tomo, o ncleo (centro) e a eletrosfera (periferia).

Na imagem ao lado, os eltrons se encontram ao redor do ncleo. Eles se movimentam em rbitas elpticas variao de energia. Quando h uma excitao externa, os eltrons recebem energia e geralmente liberam na forma de luz

(espetros de luz). Cada tomo apresenta uma quantidade de prtons, nutrons e eltrons. O nmero de prtons indica a quantidade de partculas

positivas que o tomo possui, e esta quantidade nica em cada tomo, ou seja, cada tomo diferente

apresenta quantidades de prtons diferentes. Por exemplo, o tomo de carbono apresenta 6 prtons em seu ncleo e o tomo de oxignio apresenta 8 prtons, o que os torna extremamente diferentes.

O conjunto de tomos que apresentam a mesma quantidade de prtons e

caractersticas idnticas entre si chamado de elemento qumico.

fundamentalQuando , a quantidade de eltrons igual

quantidade o tomo se encontra no estado de prtons. Quando h uma incidncia de energia no tomo, o mesmo se

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excita e tende a liberar energia, o estado excitado. Este fenmeno tambm pode ocorrer em uma ligao qumica, onde h ganho, perda ou compartilhamento de eltrons. Os elementos qumicos podem ser representados por smbolos. Todos eles esto organizados por ordem crescente de nmero atmico, na tabela peridica.

O nmero atmico (Z) de um tomo igual ao seu nmero de prtons (P).

Alguns tomos apresentam istopos, ou seja, tomos que apresentam mesmo nmero de prtons, porm diferentes nmeros de massa e nutrons. Como a massa de um tomo est concentrada em seu ncleo, pois a massa (A) de um tomo determinada pela soma de seus prtons (P ou Z) com seus nutrons (N), podendo tambm ser determinada pela mdia aritmtica das massas dos seus istopos com sua abundncia na natureza.

O nmero de nutrons, geralmente, no representado na simbologia do elemento qumico.

Alguns istopos so largamente utilizados e com diferentes aplicaes, vejamos algumas:

O tomo de carbono 14 (14C) utilizado na datao de fsseis orgnicos e na reconstituio de eventos histricos;

O urnio 238 (238U) pode ser utilizado na produo de energia nuclear; O iodo 131 (131I) utilizado como tratamento em pacientes portadores

de hipertioreodismo;

O fsforo 32 (32P) utilizado na identificao de tumores malignos; O cobalto 60 (60Co) usado no tratamento de cncer;

Etc.

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2. Tabela peridica A tabela peridica ou classificao peridica dos elementos um arranjo que permite no s verificar as caractersticas dos elementos e suas repeties, mas tambm fazer previses. Em 1869, um professor de Qumica da Universidade de So Petersburgo (Rssia), Dimitri Ivanocich Mendeleev (1834 1907), estava escrevendo um livro sobre elementos conhecidos na poca cerca de 63 -, cujas propriedades ele havia anotado em fichas separadas.

Em 1913, atravs do trabalho do fsico ingls Henry G. J. Moseley, que mediu as freqncias de linhas espectrais especficas de raios X de um numero de 40 elementos contra a carga do ncleo (Z), pode-se identificar algumas inverses na ordem correta da tabela peridica, sendo, portanto, o primeiro dos trabalhos experimentais a ratificar o modelo atmico de Bohr. O trabalho de Moseley serviu para dirimir um erro em que a qumica se encontrava na poca por desconhecimento: at ento os elementos eram ordenados pela massa atmica e no pelo nmero atmico.

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A tabela moderna ordenada segundo o nmero atmico baseada nos trabalhos de Moseley.

Famlias A ou zero

Os elementos que constituem essas famlias so denominados elementos representativos, e seus eltrons mais energticos esto situados em subnveis s ou p.

Nas famlias A, o nmero da famlia indica a quantidade de eltrons na camada de valncia. Elas recebem ainda nomes caractersticos.

Observaes: 1. A famlia 0 recebeu esse nmero para indicar que sua reatividade nas

condies ambientes nula. 2. O elemento hidrognio (H), embora no faa parte da famlia

dos metais alcalinos, est representado na coluna IA por apresentar 1 eltron no subnvel s na camada de valncia.

3. O nico gs nobre que no apresenta 8 eltrons na camada de valncia o He: 1s2.

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Famlias B Os elementos dessas famlias so denominados genericamente elementos

de transio. Uma parte deles ocupa o bloco central da tabela peridica, de IIIB at IIB (10 colunas), e apresenta seu eltron mais energtico em subnveis d.

A outra parte deles est deslocada do corpo central, constituindo as sries dos lantandeos e dos actindeos. Essas sries apresentam 14 colunas. O eltron mais energtico est contido em subnvel f (f1 a f14).

Localizao na Tabela Peridica

Vejamos um exemplo de como se pode localizar o elemento qumico a partir da distribuio eletrnica:

35Br 1s2 2 s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5

Classificao dos elementos qumicos Uma outra maneira de classificar os elementos qumicos agrup-los segundo suas propriedades fsicas e qumicas, que pode ser em: metais, ametais (semi-metais e no metais), gases nobres e hidrognio. Vejamos suas principais caractersticas:

Metais - Formam ctions ao produzir substncias simples ou compostas.

Propriedades:

- Elevada condutividade eltrica e trmica;

camadas (nveis): K = 2 L = 8 M = 18 N = 7

os Os eltrons so distribudos segundo estudos de Linus Paulli ng (1901 - , que 1994)

subnveis nveis eltrons e nos os distribuiu de Bohr e determinados Niels estudos pelos

colaboradores. Esta distribuio conhecida ficou como diagrama de Linus Paulling representado ao lado.

Assim, os eltrons tomos dos so distri budos seguindo uma ordem de crescente energia.

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- Brilho metlico;

- Maleveis e dcteis;

- Nas condies normais de temperatura e presso (CNTP) so slidos, com exceo do mercrio (Hg), que lquido.

Ametais - Formam nions ao produzir substncias compostas.

Propriedades:

- Em geral so opacos e no apresentam brilho, exceto o carbono na forma diamante e o iodo;

- So maus condutores de eletricidade, exceto o grafite e o selnio;

- Nas condies ambientes apresentam-se nos seguintes estados fsicos:

Slidos: C, P, S, Se, I, At

Lquidos: Br

Gasoso: N, O, F, Cl

Semi-metais ou metalides - So em nmero de sete (B, Si, Ge, As, Sb, Te, Po) e tornam-se melhores condutores em temperaturas elevadas e na presena de impurezas em suas estruturas.

As propriedades que apresentam so intermedirias s dos metais e ametais. Por esse motivo so chamados de metalides.

- Brilho semimetlico;

- Semiconduo de corrente eltrica.

Gases nobres - Formam um conjunto de 6 elementos: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn. Apresentam como principal caracterstica a inrcia qumica. So relativamente raros e os nicos a serem encontrados na forma de tomos isolados. O mais abundante na atmosfera o argnio.

Propriedades:

- So gases monoatmicos;

- Apresentam grande estabilidade;

- No possuem tendncia de doar ou receber eltrons.

- Hidrognio - um elemento atpico, deveria ocupar uma posio particular na tabela. Apresenta a propriedade de se combinar com metais, ametais e semimetais. Nas CNTP, extremamente inflamvel. Acredita-se que o elemento mais abundante em todo o Universo (~90% em massa).

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3. Ligaes Qumicas Na natureza so raros os elementos encontrados de forma livre, ou seja, puros e estabilizados. Geralmente os tomos esto ligados a outros tomos, formando assim as mais variadas substncias. As substncias que se formam a partir de

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um grupo de tomos de elementos qumicos iguais ou diferentes possuem equilbrio de carga eltrica, isto , so eletricamente neutras.

Quando um tomo, ou grupo de tomos, perde a neutralidade eltrica,

passa a ser denominado on.

Os ons so divididos em ctions ou nions.

nions quando um tomo ou conjunto de tomos ganha eltrons e fica com excesso de carga negativa. Por exemplo, o tomo de cloro possui 17 prtons e 17 eltrons, portanto neutro.

Se o tomo de cloro ganhar 1 eltron, ficar com excesso de 1 carga negativa e se tornar um nion monovalente.

Exs.:

NOME FRMULA

Cloreto Cl-

nion oxignio O2-

nion nitrognio N3-

Sulfato (SO4)2-

Fosfato (PO4)3-

Cianeto (CN)-

Hidroxila (OH)-

Acetato (CH3COO)-

Ctions quando um tomo perde eltrons e fica com falta de carga eltrica negativa. Por exemplo, o tomo de sdio possui 11 eltrons e 11 prtons, portanto neutro.

Se o tomo de sdio ceder 1 eltron, ficar com falta de 1 carga negativa e se tornar um ction monovalente.

Exs.:

NOME FRMULA

Ction sdio Na+

Ction magnsio Mg2+

Ction alumnio Al3+

Ction potssio K+

on frrico Fe3+

Amnio (NH4)+

Hidrnio (H3O)+

Em uma ligao qumica, no h transferncia de prtons, apenas de eltrons. O nmero de prtons varia apenas em fenmenos radioativos, como a emisso de partculas ou por elementos radioativos ou por bombardeamento de ncleos atmicos com partculas aceleradas. Podemos dizer, de modo geral, que valncia o nmero de eltrons que os tomos de um elemento ganham ou perdem para formar uma substncia estvel. Por conveno, a carga eltrica sobrescrita direita do smbolo. O nmero que indica a quantidade de carga (nmero de eltrons ganhos ou perdidos) deve vir antes do sinal. O sinal negativo (-) indica recebimento de eltrons; o sinal positivo (+) perda de eltrons.

A partir da associao de elementos ganharem ou perderem eltrons, como tambm compartilhar eltrons, com a estabilidade dos gases nobres que apresentam oito eltrons na ultima camada, em 1916, os cientistas, Lewis e Kossel, propuseram a Teoria da Regra do Octeto:

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Um grande nmero de tomos adquire estabilidade eletrnica quando apresenta oito eltrons na sua camada mais externa.

Ligao inica - ocorre entre ons,

positivos (ctions) e negativos (nions), e caracterizada pela existncia de foras de atrao eletrosttica entre os ons.

Na maioria das vezes, os tomos que perdem eltrons so os metais das

famlias IA, IIA e IIIA e os tomos que recebem eltrons so os ametais das famlias VA, VIA e VIIA. O hidrognio (Z = 1) apresenta, na sua primeira e nica camada, um eltron, atingindo a estabilidade, nesse tipo de ligao, ao receber mais um eltron.

Os compostos assim formados so denominados compostos inicos. Constituem estruturas eletricamente neutras. A interao entre os ons produz aglomerados com forma geomtrica definida, denominados retculos cristalinos, caractersticos dos slidos. A existncia do retculo inico determina as principais caractersticas desses compostos:

a) Como apresentam forma definida, so slidos nas condies ambientes

(temp. de 25C e presso de 1 atm);

b) Os compostos inicos apresentam elevadas temperatura de fuso e temperatura de ebulio;

c) Quando submetidos a impacto, quebram facilmente, produzindo faces planas; so, portanto, duros e quebradios;

d) Apresentam condutibilidade eltrica quando dissolvidos em gua ou quando puros no estado lquido (fundidos), devido existncia de ons com liberdade de movimento, que podem ser atrados pelos eletrodos, fechando o circuito eltrico.

e) Seu melhor solvente a gua.

H uma maneira prtica, portanto rpida, de determinar a quantidade

necessria de cada on para escrever a frmula inica correta:

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Ligao Covalente - ocorre quando os tomos envolvidos tendem a receber

eltrons. Como impossvel que todos os tomos recebam eltrons sem ceder nenhum, eles compartilham seus eltrons, formando pares eletrnicos. Cada par eletrnico constitudo por um eltron de cada tomo e pertence simultaneamente aos dois tomos. Como no ocorre ganho nem perda de eltrons, formam-se estruturas eletricamente neutras, de grandeza limitada, denominadas molculas. Por esse motivo, essa ligao tambm denominada molecular. Esquematicamente, a ligao covalente pode ser assim representada:

A relao entre a posio na tabela e o nmero de ligaes indicada a seguir:

Ligao metlica - a maioria slida temperatura ambiente (25 C) e

apresenta cor prateada. As excees so o mercrio nico metal encontrado no estado lquido, cujo brilho caracterstico denominado aspecto metlico , o cobre (Cu) e o ouro (Au), os quais apresentam, respectivamente, cor avermelhada e dourada. Caractersticas:

condutibilidade so excelentes condutores de corrente eltrica e de calor;

maleabilidade capacidade de produzir lminas, chapas muito finas; ductibilidade capacidade de produzir fios.

Os materiais formados pelas ligas metlicas so: bronze; lato; amlgama; ao.

4. Estudo das substncias

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Os tomos combinados formam substncias com caractersticas prprias e

definidas. As combinaes entre os tomos variam, assim, formam uma infinidade de combinaes diferentes Ex.: O2, HCl, H2O, KBr ...

Substncia Pura um material formado por molculas iguais entre si (s um tipo de molcula constitui essa substncia). Toda substncia pura tem propriedades constantes como PE, PF e densidade. Sabendo que molcula a menor partcula de uma substncia pura que conserva suas caractersticas.

As substncias puras podem ser simples ou compostas.

Substncias Puras e Simples: So formadas por um nico tipo de elemento qumico e no podem ser reduzidas a substncias menores. Ex.: O2, H2, Fe, N2...

Substncias Puras e Compostas: So formadas por 2 ou mais elementos qumicos diferentes e podem ser reduzidas a substncia menores. Ex.: H2SO4, H2O, NH3, Al2O3...

Grfico das mudanas de estado de uma substncia pura.

Misturas Resultam de associaes de substncias puras, isto , apresentam mais de uma espcie de molcula. Ex.: H2O+NaCl; HCl+H2O.

As misturas, ao contrrio das substncias puras, no possuem propriedades

invariveis e, consequentemente, possuem PF, PE variveis nas mudanas de estado fsico; sua temperatura no constante, ao contrrio da substncia pura.

Sistema uma parte do Universo considerada como um todo para efeito de estudo.

Fase toda etapa visvel do sistema.

Misturas Homogneas - Apresenta aspecto uniforme ao ser examinado ao microscpio ou a olho nu. Apresenta as mesmas propriedades em qualquer parte de sua extenso em que seja examinado.

Ex.: gua, gua + sal de cozinha, gua + lcool...

*Toda mistura gasosa homognea.

Misturas Heterogneas - no apresenta aspecto uniforme as ser examinado

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Misturas Eutticas Misturas de slidos que apresentam ponto de fuso constante e ponto de ebulio variado. Ex.: a solda usada em eletrnica uma mistura euttica; chumbo (37%), estanho (63%).

Grfico das mudanas de estado de uma mistura euttica.

Misturas Azeotrpicas Misturas de lquidos que apresentam ponto de fuso variado e ponto de ebulio constante. Ex.: O lcool de supermercado mistura azeotrpica; lcool (96%), gua (4%).

Grfico das mudanas de estado de uma mistura azeotrpica. Foras Intermoleculares

ao microscpio ou a olho nu. Ex. : gua + Gasolina; gua + gelo; gua + areia , f umaa, leite, sangue, granito...

Grfico das mudanas de estado de uma mistura comum.

O Sangue

Visualmente, enxergamos o sangue co um mo sendo intenso. vermelho colorao com viscoso, lquido o Mas,

sangue lquida uma sendo partes, duas por formado ( plasma ( ) e a outra slida glbulos brancos e vermelhos, e as plaquetas ) . Por isso classifica - se sendo como sangue o uma mistura heterog nea , pois no microscpio conseguimos visualizar as suas partes.

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As foras intermoleculares tm origem eletrnica: surgem de uma atrao eletrosttica entre

nuvens de eltrons e ncleos atmicos. So fracas, se comparadas s ligaes covalentes ou inicas. Mas forte o suficiente para sustentar uma lagartixa no teto da sala.

Podem ser de trs tipos: dipolo-dipolo; dipolo-dipolo induzido; foras de disperso e ligao hidrognio (ponte de hidrognio). Esta ltima a que mais nos interessa, pois est presente na molcula de DNA e na gua, sendo a mais forte de todas. A ligao hidrognio ocorre entre molculas que apresentam H ligado a F, O ou N, atravs da interao positiva de uma molcula com a parte negativa de uma outra.

Por exemplo, a gua possui uma parte positiva (H) que interage com a parte negativa (oxignio) da outra molcula de gua, resultando em uma forte rede de ligaes intermoleculares.

Interao presente nas molculas de gua.

Devido presena das ligaes de hidrognio, a gua apresenta diversas caractersticas particulares, como por exemplo: tenso superficial (coeso entre as molculas da superfcie, formando uma "rede".), capilaridade (capacidade de penetrar em espaos reduzidos, o que

permite gua percorrer os

microporos do solo, tornando-se acessvel s razes das plantas; e, calor especifico elevado (as molculas de gua podem absorver grande quantidade de calor sem que sua temperatura fique elevada, pois parte desta energia utilizada no enfraquecimento das ligaes de hidrognio).

Substncias eletrolticas e no eletrolticas

As substncias que apresentam ligaes inicas, na presena de gua se transformam novamente nos ons originais, o que permite a passagem da corrente eltrica em sua soluo. Logo, as substncias so classificadas como eletrolticas ou substncias

inicas . Ex.:

H2O

NaCl (aq) Na+(aq) + Cl-(aq) As que apresentam ligaes covalentes, no conduzem corrente eltricas, pois sua formao atravs de radicais e no se formam ons na presena de gua, com exceo das substncias classificadas como cidos, que veremos no tpico 5. Essas substncias

so gerlamente

chamadas de moleculares e no eltrolticas.H2O

C12H22O11(s) C12H22O11(aq)

5. Funes Inorgnicas

Por volta de 1777, ocorreu a primeira separao da qumica orgnica da inorgnica, proposta pelo sueco Torben Olof Bergman (17351784).

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A qumica orgnica a parte da qumica que estuda a maioria dos compostos de carbono.

A qumica inorgnica a parte da qumica que estuda os compostos de origem mineral dos demais elementos qumicos, entre os quais se encontram compostos simples de carbono denominados compostos de transio.

Os compostos de transio possuem o carbono, mas apresentam propriedades semelhantes s do compostos inorgnicos. Entre eles podemos citar o cianeto de hidrognio, HCN(g), o cido carbnico, H2CO3(aq), o dixido de carbono,

CO2(g), e o monxido de carbono CO(g).

O grupo funcional um tomo, um grupo de tomos, ons simples ou um

on composto que atribui comportamento qumico semelhante a uma srie de compostos diferentes. Sendo assim, a qumica inorgnica possui como principais funes: CIDOS, BASES, SAIS e XIDOS. Tendo ainda, os hidretos, perxidos, superxidos e carbetos.

A maioria dos compostos inorgnicos apresenta ligaes inicas, por isso

importante consultar frequentemente a tabela de ctions e de nions.

cidos Segundo Arrhenius, os cidos so compostos covalentes que reagem com a gua (sofrem ionizao) formando solues que apresentam como nico ction o hidrnio (H3O+).

Ionizao uma reao qumica que ocorre entre molculas, produzindo ons que no existiam anteriormente. Considere, por exemplo, a seguinte reao de ionizao:

+ 1- HCl(g) + H2O(l) H3O (aq) + Cl (aq)

O cido clordrico na presena de gua, se ioniza, formando o caton hidrnio e o nion cloreto. Nomenclatura dos cidos

Os cidos podem ser divididos em dois grupos: os que no contm oxignio (no-oxigenados) e os que contm oxignios (oxigenados).

cidos no oxigenados (ou hidrcidos): Para denominar esse tipo de cido, basta escrever o nome do elemento, seguido da terminao drico:

HF HCl HBr HI

HCN H2S

cidos oxigenados (ou oxicidos): Neste caso nos basearemos no nmero de oxidao do elemento qumico central da molcula.

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cido (Prefixo) nome do elemento (Sufixo)

NOX PREFIXO SUFIXO

+1 ou +2 hipo oso

+3 ou +4 oso

+5 ou +6 Ico

+7 Per ico

Exemplos:

HClO4 HClO3

HClO2 HClO

H2SO4 H2SO3

H2CO3 HNO3

HNO2 H3PO4

H3PO3 H3PO2

Diluio de cidos em capela Um procedimento bsico de laboratrio a diluio de cidos puros ou concentrados em gua, que deve ser feito na capela.

O procedimento da diluio deve ser do cido ser adicionado sobre a gua, lentamente e sob

agitao, nunca o contrrio. A adi o de gua sobre o cido puro ou concentrado provoca uma reao extremamente exotrmica, capaz de volatilizar o cido, projetando -o para fora do recipiente e caudando queimaduras graves no caso de atingir algum.

Classificao dos cidos Quanto volatilidade

Volteis possuem baixo ponto de ebulio.

Exs.: HCl, H 2S, HCN, HNO3

Fixos possuem alto ponto de ebulio.

Exs.: H 2SO4, H 3PO4, H 3BO3

Classificao dos cidos Quanto ao grau de ionizao

cidos Fortes > 50 %

cidos Moderados 5 % < < 50 %

cidos Fracos < 5 %

O grau de dissociao de uma base uma medida de sua fora. O conceito anlogo ao de ionizao dos cidos e calculado pela relao:

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cidos mais comuns

cido clordrico HCl O cido impuro (tcnico) vendido no comrcio com

o nome de cido muritico.

encontrado no suco gstrico, no estmago. um reagente muito usado na indstria e no

laboratrio.

usado na limpeza de edifcios aps a sua caiao, para remover os respingos de cal.

usado na limpeza de superfcies metlicas antes da soldagem dos respectivos metais.

cido sulfrico H2SO4 O maior consumo de cido sulfrico na fabricao de fertilizantes, como

os superfosfatos e o sulfato de amnio.

o cido dos acumuladores de chumbo (baterias) usados nos automveis. consumido em enormes quantidades em inmeros processos

industriais, como processos da indstria petroqumica, fabricao de papel, corantes, etc.

O cido sulfrico concentrado um dos desidratantes mais enrgicos. Assim, ele carboniza os hidratos de carbono como os acares, amido e celulose; a carbonizao devido desidratao desses materiais.

O cido sulfrico "destri" o papel, o tecido de algodo, a madeira, o acar e outros materiais devido sua enrgica ao desidratante.

O cido sulfrico concentrado tem ao corrosiva sobre os tecidos dos organismos vivos tambm devido sua ao desidratante. Produz srias queimaduras na pele. Por isso, necessrio extremo cuidado ao manusear esse cido.

As chuvas cidas em ambiente poludo com dixido de enxofre contm H2SO4 e causam grande impacto ambiental

cido ntrico HNO3 Depois do sulfrico, o cido mais fabricado e mais consumido na

indstria. Seu maior consumo na fabricao de explosivos, como nitroglicerina (dinamite), trinitrotolueno (TNT), trinitrocelulose (algodo plvora) e cido pcrico e picrato de amnio.

usado na fabricao do salitre (NaNO3, KNO3) e da plvora negra (salitre + carvo + enxofre).

As chuvas cidas em ambientes poludos com xidos de nitrognio contm HNO3 e causam srio impacto ambiental. Em ambientes no poludos, mas na presena de raios e relmpagos, a chuva tambm contm HNO3, mas em proporo mnima.

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O cido ntrico concentrado um lquido muito voltil; seus vapores so muito txicos. um cido muito corrosivo e, assim como o cido sulfrico, necessrio muito cuidado para manuse- lo.

cido fosfrico H3PO4 Os seus sais (fosfatos) tm grande aplicao como fertilizantes na

agricultura.

usado como aditivo em alguns refrigerantes.

cido actico CH3 COOH o cido de vinagre, produto indispensvel na cozinha

(preparo de saladas e maioneses).

cido fluordrico HF Tem a particularidade de corroer o vidro, devendo ser guardado em

frascos de polietileno. usado para gravar sobre vidro.

cido carbnico H2CO3 o cido das guas minerais gaseificadas e dos refrigerantes. Forma-se

na reao do gs carbnico com a gua: CO2 + H2O H2CO3. Est presente na corrente sangunea, em um sistema tampo.

Bases Segundo Arrhenius, bases so compostos capazes de se dissociar na gua liberando ons, mesmo em pequena porcentagem, dos quais o nico nion o hidrxido, OH-.

Dissociao ocorre quando os ons que constituem uma substncia entram em contato com molculas a gua de e gua). se separam Isso significa em ctions que, e nions ao contrrio

(que so do cercados processo individualmente de ionizao, por na dissociao no h reao qumica com a gua, pois os ons j existem (no so formados). H2O

NaOH(s) Na+(aq) + OH1-(aq)

Nomenclatura das bases

Bases de metais com carga fixa: Se o elemento possuir somente uma valncia, usamos a expresso hidrxido de seguida do nome do elemento. Exs.:

NaOH hidrxido de sdio

AgOH

Ca(OH)2

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Al(OH)3

KOH

NH4OH

Bases de metais com carga varivel: Se o elemento possuir duas valncias, usamos a expresso hidrxido de seguida do nome do elemento e os sufixos OSO e ICO, ou ento a valncia em nmeros romanos. Exs.:

Fe(OH)2 hidrxido ferroso ou hidrxido de ferro II

Fe(OH)3 hidrxido frrico ou hidrxido de ferro III

CuOH

Cu(OH)2

Pb(OH)2

Pb(OH)4

Bases mais comuns na qumica do cotidiano

Hidrxido de sdio ou soda custica, NaOH

um slido branco, cristalino, higroscpico. usado na fabricao do sabo e glicerina:

(leos e gorduras) + NaOH glicerina + sabo. usado na fabricao de sais de sdio em geral. Ex.: Salitre: HNO3 + NaOH

NaNO3 + H2O usado em inmeros processos industriais na petroqumica e na fabricao

de papel, celulose, corantes, etc.

usado na limpeza domstica. muito corrosivo e exige muito cuidado ao ser manuseado.

fabricado por eletrlise de soluo aquosa de sal de cozinha. Na eletrlise, alm do NaOH, obtm-se o H2 e o Cl2, que tm grandes aplicaes industriais.

Pode causar queimaduras, se no for manuseado com cuidado. Hidrxido de clcio Ca(OH)2

a cal hidratada ou cal extinta ou cal apagada. obtida pela reao da cal viva ou cal virgem com a gua. o que fazem os

pedreiros ao preparar a argamassa

consumido em grandes quantidades nas pinturas a cal (caiao) e no preparo da argamassa usada na alvenaria.

Amnia NH3 e hidrxido de amnio NH4OH

Hidrxido de amnio a soluo aquosa do gs amnia. Esta soluo tambm chamada de amonaco.

A amnia um gs incolor de cheiro forte e muito irritante. A amnia fabricada em enormes quantidades na indstria. Sua principal

aplicao a fabricao de cido ntrico.

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tambm usada na fabricao de sais de amnio, muito usados como fertilizantes na agricultura. Exemplos: NH4NO3, (NH4)2SO4, (NH4)3PO4

A amnia usada na fabricao de produtos de limpeza domstica, como Ajax, Fria, etc.

Hidrxido de magnsio Mg(OH)2

pouco solvel na gua. A suspenso aquosa de Mg(OH)2 o leite de magnsia, usado como anticido estomacal. O Mg(OH)2 neutraliza o excesso de HCl no suco gstrico.

Mg(OH)2 + 2HCl MgCl2 + 2H2O

Sais

Segundo Arrhenius, so compostos capazes de dissociar na gua liberando ons, mesmo que em pequena porcentagem, dos quais pelo menos um ction diferente de H3O+ e pelo menos um nion diferente de OH-.

Podendo ser gerados a partir da reao de neutralizao entre um cido e

uma base, formando um sal e gua.

Para muitas pessoas a palavra sal est associada ao sal de cozinha que apresenta cor branca, tambm conhecido como CLORETO DE SDIO (NaCl). No entanto, os sais podem ter variadas cores e no apenas o cloreto de sdio encontrado na gua do mar. Podemos encontrar tambm sais de clcio e magnsio.

Nomenclatura dos sais

obtida a partir da nomenclatura do cido que originou o nion participante

Hidrogeno-sal ou sal cido: um sal que apresenta dois ctions, sendo um deles o H+, e somente um nion. Na nomenclatura desses sais, devem-se indicar a presena e a quantidade de grupos

do sal, pela mudana de sufixos. Assim, temos:

P ara determinar os nomes dos sais, pode - se utilizar o seguinte esquema:

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Hidrxi-sal ou sal bsico: um sal que apresenta dois nions, sendo um deles o OH (hidroxila), e somente um ction. Na nomenclatura desses sais, devem-se indicar a presena e a quantidade de grupos OH, de maneira semelhante aos sais que apresentam grupos H+. Assim, temos:

Sal duplo ou misto: um sal que apresenta dois ctions diferentes (exceto o hidrognio ionizvel H+) ou dois nions diferentes (exceto a hidroxila OH). Nesse caso, a nomenclatura pode ser feita utilizando-se o seguinte esquema:

Sal hidratado: apresenta, no retculo cristalino, molculas de gua em proporo definida. A gua combinada dessa maneira chama-se gua de cristalizao, e a quantidade de molculas de gua indicada, na nomenclatura do sal, por prefixos. Exs.:

A solubilidade em gua Em termos prticos, esse o critrio mais importante para a classificao dos

sais. A tabela a seguir indica a solubilidade em gua (a 25 C e 1 atm) das

substncias. Observaes:

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1. Quando se diz que um sal insolvel, na verdade se quer dizer que sua

solubilidade em gua muito pequena, pois nenhuma substncia totalmente insolvel.

2. Todos os sais de metais alcalinos e amnio (NH+4) so solveis.

3. Os sais insolveis sofrem pequena dissociao inica, por isso originam solues com pequena quantidade de ons, sendo considerados maus eletrlitos.

Sais mais comuns no cotidiano Cloreto de sdio NaCl O cloreto de sdio pode ser obtido a partir da evaporao da gua do mar

com posterior purificao do mesmo.

No sal de cozinha, alm do NaCl, existem outros sais, como os iodetos ou iodatos de sdio e potssio (NaI, NaIO3; KI, KIO3), cuja presena obrigatria por lei. Sua falta pode acarretar a doena denominada bcio, vulgarmente conhecida como papo.

Pode ser utilizado na conservao de carnes e pescados. Sendo utilizado na medicina no soro fisiolgico.

No combate desidratao, um dos componentes do soro caseiro: uma mistura de meio copo de gua, uma colher de acar e duas colheres de sal de cozinha.

Fluoreto de sdio NaF O fluoreto de sdio usado como anticrie, pois inibe a desmineralizao

dos dentes, tornando-os menos suscetveis crie.

Nitrato de sdio NaNO3 Esse sal conhecido como salitre do Chile, sendo muito utilizado na

fabricao de fertilizantes (adubos).

A transformao do NaNO3 em nitrato de potssio (KNO3) permite a fabricao da plvora negra, que um dos explosivos mais comuns, e cuja composio, nas propores adequadas, :

KNO3 + carvo + enxofre

Carbonato de sdio Na2CO3 O carbonato de sdio conhecido por barrilha ou soda e comumente

utilizado no tratamento de gua de piscina, na fabricao de sabes, remdios, corantes, papis etc.

Bicarbonato de sdio NaHCO3 O bicarbonato de sdio o nome comercial do carbonato cido de sdio ou hidrogenocarbonato de sdio.

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um slido de cor branca muito usado como anticido estomacal por ser capaz de neutralizar o excesso de cido clordrico (HCl) presente no suco gstrico.

Considerando a ao do bicarbonato de sdio com o cido clordrico do estmago, temos a seguinte reao:

NaHCO3 + HCl NaCl + H2O + CO2

O CO2 liberado o responsvel pela eructao (arroto). O bicarbonato de sdio utilizado tambm como um dos componentes dos

talcos desodorantes, pois reage com os cidos liberados na transpirao, neutralizando-os.

Sulfato de clcio CaSO4 Este sal pode ser encontrado na forma de sal anidro, ou seja, sem gua

(CaSO4), ou de sal hidratado, isto , com gua (CaSO42H2O), sendo essa forma conhecida por gipsita.

Fosfato de clcio Ca3(PO4)2 Encontrado na crosta terrestre, um sal que constitui a matria-prima

utilizada na produo do elemento fsforo. Quando tratado com cido sulfrico, produz fertilizante fosfatado.

A farinha de osso contm fosfato de clcio obtido pela calcinao de ossos de animais.

Hipoclorito de sdio NaClO Um dos usos industriais mais importantes desse sal como alvejante

(branqueador).

A sua soluo aquosa tem a capacidade de remover a cor amarelada de tecidos e papis, tornando-os brancos.

Sua utilizao em quantidades excessivas altera as cores dos tecidos, deixando desbotados.

Por ser um poderoso agente anti-sptico, usado para a limpeza de residncias, hospitais etc. Essa propriedade tambm responsvel pela sua aplicao o tratamento de gua para consumo e de piscinas.

Normalmente comercializado com o nome de cloro, o hipoclorito de sdio um slido branco.

Sulfato de ferro II FeSO4

Muito utilizado no tratamento de anemias, associado ao cido fosfrico.

Antigamente a soluo era preparada em meio alcolico, mas foi proibido por lei, hoje a produo em meio aquoso.

Fosfato de clcio tribsico Ca3(OH)3PO4

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Utilizados em crianas para garantir um desenvolvimento sseo e dentrio

saudvel.

Almen de potssio K2SO4. Al2(SO4)3 . 24 H2O conhecido por alumn comum ou pedra-ume e utilizado como

coagulante do sangue para pequenos cortes.

xidos Os xidos so compostos binrios, ou seja, formados por dois elementos,

sendo o oxignio o elemento mais eletronegativo entre eles. Um bom exemplo de xido o gs carbnico (CO2), expelido na respirao, principal responsvel pelo efeito estufa.

Observao: Os compostos OF2 e O2F2 no so considerados xidos porque o elemento flor

mais eletronegativo que o elemento oxignio.

NOMENCLATURA DOS XIDOS Os xidos formados por ametais ligados a oxignio so xidos moleculares e

tm seu nome estabelecido pela seguinte regra:

Veja alguns exemplos:

Os xidos formados por metais geralmente so xidos inicos e neles o oxignio

apresenta carga 2. Seu nome formado da seguinte maneira:

Veja alguns exemplos:

CLASSIFICAO DOS XIDOS Os xidos so classificados em funo do seu comportamento na presena de

gua, bases e cidos.

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xidos bsicos apresentam carter inico, em funo que o metal ter

geralmente carga +1 e +2. Exs.: Na2O, BaO

Esses xidos reagem com gua, originando bases, e reagem com cidos,

originando sal e gua.

Veja os exemplos:

xido bsico + gua base

Na2O + H2O 2 NaOH

xido bsico + cido sal + gua

Na2O + H2SO4 Na2SO4 + H2O xidos cidos apresentam carter covalente e geralmente so formados por

ametais.

Exemplos: CO2, SO2, N2O5

Esses xidos reagem com gua, produzindo cido, e reagem com bases,

originando sal e gua.

Veja, a seguir, uma reao entre um xido cido e a gua e um xido cido e

uma base:

xido cido + gua cido

SO2 + H2O H2SO3

xido cido + base sal + gua

SO2 + 2 NaOH Na2SO3 + H2O Os xidos cidos tambm so chamados de anidridos de cidos porque

podem ser obtidos pela eliminao total, na forma de gua, dos hidrognios do cido oxigenado.

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xidos neutros so covalentes, isto , formados por ametais e no reagem

com gua, cido ou base.

Os xidos neutros (tambm chamados de indiferentes ou inertes) mais

importantes so: CO, NO e N2O.

xidos anfteros comportam-se como xidos bsicos na presena de um

cido, e como xidos cidos na presena de uma base.

Veja o comportamento desses xidos nas reaes a seguir:

Os xidos anfteros mais comuns so: ZnO e Al2O3.

Existem outros, menos importantes, que so formados por metais, como SnO,

SnO2, PbO, PbO2, ou por semimetais, como As2O3, As2O5, Sb2O3, Sb2O5.

xidos duplos ou mistos resultam da combinao de dois xidos de um

mesmo elemento. Os exemplos mais comuns so:

xidos mais comuns no cotidiano

xido de clcio CaO Na preparao da argamassa, a cal viva ou virgem (CaO) misturada

gua, ocorrendo uma reao que libera grande quantidade de calor: CaO + H2O Ca(OH)2 + calor

A cal virgem obtida pelo aquecimento do CaCO3, que encontrado na natureza como constituinte do mrmore, do calcrio e da calcita: CaCO3 CaO + CO2

Em regies agrcolas de solo cido, a cal viva pode ser usada para diminuir sua acidez.

Dixido de carbono CO2

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A gua mineral e os refrigerantes gaseificados contm gs carbnico, que reage com a gua, produzindo um meio cido. Observe a equao desta reao:

O CO2 mais solvel em gua quando submetido a altas presses. Por

esse motivo, se deixarmos uma garrafa de refrigerante aberta, parte do CO2 escapa, tornando o refrigerante choco, ou seja, menos cido.

O CO2 slido conhecido como gelo-seco e apresenta a propriedade da sublimao, sendo usado como recurso cnico em filmes de terror e shows de rock.

Perxido de hidrognio H2O2 Lquido incolor, com viscosidade semelhante de um xarope, que explode

violentamente quando aquecido.

Os frascos de gua oxigenada normalmente so escuros ou opacos, pois a luz provoca sua decomposio:

Utilizada para clarear plos e cabelos. Solues cuja concentrao seja

superior a 30% de perxido de hidrognio so utilizadas industrialmente como alvejante de madeiras e fibras txteis e, tambm, na propulso de foguetes.

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6. Reaes qumicas

Uma reao qumica ocorre quando certas substncias sofrem transformaes em relao ao seu estado inicial (reagentes). Para que isso possa acontecer, as ligaes entre tomos e molculas devem ser rompidas e devem ser restabelecidas de outra maneira. Como essas ligaes podem ser muito fortes, geralmente necessria energia na forma de calor para iniciar a reao.

A ocorrncia de uma reao qumica indicada pelo aparecimento de

novas substncias (produtos), diferentes das originais (reagentes). Quando as substncias reagem, s vezes ocorrem fatos bastante visveis que confirmam a ocorrncia da reao e dentre eles, podemos destacar: desprendimento de gs e luz, mudana de colorao e cheiro, formao de precipitados, etc.

Em certas situaes, os reagentes se encontram com impurezas e as

reaes qumicas no acontecem com aproveitamento total devido ao fato de no ocorrem somente nos laboratrios, mas, em toda a parte e a todo o momento. Oxidao e reduo so exemplos desses tipos de reaes que ocorrem em nosso dia-a-dia.

Quando dois reagentes so misturados e eles no se encontram em propores iguais, um deles ser consumido totalmente enquanto o outro poder deixar certa quantidade sem reagir. O reagente que teve seu aproveitamento total chamado de reagente limitante e o outro ser o reagente em excesso.

Um exemplo de reao qumica muito comum em nosso cotidiano a reao de combusto, para que ela ocorra necessria a presena de trs fatores: um combustvel, um comburente e energia de ativao. Essa reao consiste na queima de um combustvel que pode ser a gasolina, lcool, etc., atravs da

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energia de ativao (calor de uma chama, fasca eltrica), na presena de um comburente que, em geral, o oxignio do ar (O2).

Equao qumica

Os qumicos utilizam expresses, chamadas equaes qumicas, para representar as reaes qumicas. Para se escrever uma equao qumica necessrio:

saber quais substncias so consumidas (reagentes) e quais so formadas

(produtos);

conhecer as frmulas dos reagentes e dos produtos; escrever a equao sempre da seguinte forma:

Reagentes Produtos

Quando mais de um reagente, ou mais de um produto, participarem da reao,

as frmulas das substncias sero separadas pelo sinal "+ ";

se for preciso, colocar nmeros, chamados coeficientes estequiomtricos, antes das frmulas das substncias de forma que a equao indique a conservao dos tomos. Esse procedimento chamado balanceamento ou acerto de coeficientes de uma equao.

Utilizando as regras acima para representar a formao da gua temos:

reagentes: hidrognio e oxignio; produto: gua.

frmulas das substncias: hidrognio: H2; oxignio: 02; gua: H20.

Equao: H2 + 02 H2O. Tipos de Reaes qumicas

Reao de Anlise (decomposio) - uma substncia composta se divide em duas ou mais substncias.

XY X + Y

2 Cu(NO3)2 2 CuO + HNO2 + O2 Dependendo do agente causador a reao de anlise pode ser denominada fotlise, pirlise, eletrlise, etc. Exs.:

Pirlise (calor): CaCO3 CaO + CO2 Fotlise (luz): 2 H2O (luz) 2H2O + O2 Eletrlise (corrente eltrica): H2O H2 + O2

Reao de Sntese (adio) - Quando duas ou mais substncias se combinam formando uma nica substncia.

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X + Y XY SO3 + H2O H2SO3 (sntese parcial)

H2 + Cl2 2 HCl (sntese total)

Reaes de simples troca (deslocamento)- Quando uma substncia simples desloca um elemento de uma composta.

Para metais: Verificar a tabela de reatividade de metais:

Esta reao s ocorre quando a substncia simples for mais reativa que o elemento a ser deslocado. *metal s desloca metal ou H2

Ex.: Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu **ametal s desloca ametal

Ex.: Cl2 + 2 NaI 2NaCl + I2

Reao de Dupla Troca - Quando ocorre troca de elementos ou radicais entre substncias compostas.

AB + CD AD + CB

Exs.:

NaOH + HCl NaCl + H2O base + acido sal + gua Reao de

neutralizao

Reao de oxi-reduo (Redox) - toda a reao que apresenta oxidao e reduo.

+1 -1 +4 -2 +2 -1 +1 -2 0

HCl (oxidao) agente redutor MnO2 (reduo) agente oxidante

Para no - metais (ametal)

HCl + MnO MnCl 2 + H 2 O + Cl 2

oxidao

reduo

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Oxidao: perda de e- (NOX aumenta)

Reduo: ganho de e- (NOX diminui)

Oxidante: aquele que reduz

Redutor: aquele que oxida

INFORMAES ADICIONAIS

Algumas reaes dentro de um laboratrio devem ser evitadas, pois podem ser perigosas. Algumas esto listadas abaixo.

Perxido de hidrognio (H2O2) decomposto com traos de Pb, Fe, Cu, Cr com exploso.

Cloratos alcalinos (NaClO3, KClO3) oxidantes reagem fortemente com carbono, enxofre e papel.

Permanganato de potssio (KmnO4) - um poderoso agente oxidante em

meios de cido, base ou neutro. Misturado com cido sulfrico concentrado forma uma reao explosiva.

KMnO4 + H2SO4(conc.) HMnO4

cido ntrico forma nitratos instveis com lcoois, acetona, acetonitrila.

HNO3 + H2SO4,conc no pode

Cloro gs que explode se misturado a hidrognio e hidrocarbonetos na

presena de luz.

Dicromatos so poderosos oxidantes em meio cido.

Sulfocrmica (K2Cr2O7 ou Na2Cr2O7 + H2SO4) irritantes, mutagnicos,

alergnicos e carcinognicos. Evitar lanar no esgoto.

Substncias que reagem com H2O

Metais alcalinos Cs, Rb, K explodem violentamente com H2O. Na reage

menos violentamente.

Clcio reage violentamente com H2O.

Hidretos de sdio, potssio e clcio reagem violentamente com H2O.

LiAlH4 reage com H2O.

Organometlicos Metil ltio, butil ltio, organomagnsio, alumnio e cdmio reagem violentamente com H2O.

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xido de fsforo (P2O5) e xido de clcio (CaO) regem violentamente com H2O, liberando calor.

Anidros e cloretos de cido reagem violentamente com H2O.

Carbeto de clcio (CaC2) reagem com H2O, liberando acetileno que pode

queimar.

Haletos de fsforo (PCl3 e PCl5) reagem violentamente com H2O.

Perxidos de sdio, potssio (KO2 , NaO2) reagem violentamente com H2O.

Grupos principais de substncias incompatveis

REAGENTES

INCOMPATVEL COM

Acetileno cloro, bromo, flor, cobre, prata e mercrio

Acetonitrila cido sulfrico, oxidantes fortes (percloratos/nitratos) e redutores (Na e Mg metlicos).

cido Acdtico cido ntrico concentrado, cido perclrico, cido crmico, perxidos, permanganatos e nitratos.

cido Fosfrico bases fortes, anilinas, compostos nitro-aromticos, sulfatos, sulfeto de hidrognio, cido actico, ter etlico, lquidos e gases inflamveis

cido Perclrico enxofre, bismuto e suas ligas, lcoois, anidrido ou cido actico, solventes e combustveis, papel, madeira etc.

cido Sulfrico cloratos percloratos, permanganatos de potssio, de ltio e de sdio, bases, picratos, nitratos, ps metlicos e solventes.

Anilina cido ntrico, perxido de hidrognio.

Bromo hidrxido de amnio, benzeno, benzina de petrleo, propano, butadienos, acetileno, hidrognio e ps metlicos.

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Carvo Ativo dicromatos, permanganatos, hipocloritos de clcio, cidos ntrico e sufrico.

Cianetos cidos.

Cloratos e Percloratos sais de amnio, metais em p, matrias orgnicas particuladas, enxofre, cidos fortes, lcoois e combustveis.

Cloreto Mercrio (Hg-II) sulfitos, hidrazina, aminas, cidos fortes, bases fortes, fosfatos e carbonatos.

Cloro Idem bromo.

Cobre (metlico) perxido de hidrognio, acetileno.

Dicromato de Potssio alumnio, materiais orgnicos inflamveis, acetona, hidrazina, enxofre e hidroxilamina.

ter etlico cidos ntrico e perclrico, perxido de sdio, cloro e bromo

Etileno Glicol cido perclrico, cido crmico, permanganato de potssio, nitratos, bases fortes e perxido de sdio.

Formaldedo perxidos e oxidantes fortes bases fortes e cidos.

Fsforo enxofre, compostos oxigenados (nitratos, permanganatos, coratos e percloratos).

Hidrocarbonetos

(Hexano, Tolueno, GLP,

etc)

cido crmico, perxidos, flor, cloro, bromo, percloratos e outros oxidantes

fortes.

Hidrxido de Amnio cidos, oxidantes fortes, perxidos, cloro e bromo.

Hidrxido de Sdio cidos, solventes clorados, anidrido maleico e acetaldedo.

Hidrxido de Potssio cloreto de potssio, bromo, oxidantes fortes, sais de diaznio.

Iodo acetileno, hidrxido de amnio e hidrognio.

Lquidos inflamveis

(lcoois, Cetonas, etc.)

cido ntrico, nitrato de amnio, perxidos, hidrognio, flor, cloro, bromo e

xido de cromo (VI).

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Mercrio acetileno, cido fulmnico, amnia.

Met. Alcalinos gua, halognios, tetracloreto de carbono.

Nitrato de Amnio cidos, ps metlicos e ps orgnicos, cloretos, enxofre, hipoclorito e perclorato de sdio, dicromato de potssio.

xido de Cromo (VI) cido actico, glicerina, lquidos inflamveis e naftaleno.

Perxido de Hidrognio lcoois, anilina, cloreto estanoso, cobre, cromo, ferro, sais metlicos, nitrometanos e lquidos inflamveis.

Perxido de Sdio cido ou anidrido actico, etanol, metanol, etileno glicol, acetatos orgnicos, benzaldedo e furfural.

Permanganato de

Potssio

glicerina, etileno glicol, benzaldeido, cido sulfrico e solventes orgnicos.

Tetracloreto de Carbono metais (Al, Be, Mg, Na, K e Zn), hipoclorito de clcio, lcool allico, dimetilformamida e gua (forma gases txicos).

7. Solues Solues so misturas homogneas formadas por duas ou mais substncias

puras que no reagem entre si.

Ex.: lcool 98 G. L.

As solues so separadas em solvente e soluto.

Solvente: o componente da soluo que participa em mais quantidade em

relao ao numero de mols (dispersante).

O solvente mais utilizado a gua, considerada como solvente universal.

Soluto: o componente da soluo que se encontra em menor quantidade

(disperso).

Ex.: H2SO4 a 65% de peso (equivale a 65 g de H2SO4 e 35 g de H2O)

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Classificao das solues - Quanto ao estado fsico:

a) Soluo gasosa: o solvente e o soluto so gasosos. Ex.: ar atmosfrico filtrado.

b) Soluo lquida: o solvente lquido enquanto o soluto pode ser

gasoso, lquido ou slido. Ex.: gua e acar; gua e lcool; refrigerante.

c) Soluo slida: o solvente slido enquanto o soluto pode ser

slido,

lquido ou gasoso. Ex.: ligas metlicas e amlgama.

- Quanto natureza do (s) soluto (s) a) Solues moleculares ou no-eletrolticas: As partculas do soluto so

formadas por molculas. Em geral no conduzem a eletricidade.

Ex.: soluo aquosa de sacarose; soluo aquosa de lcool etlico.

b) Solues inicas ou eletrolticas: As partculas do soluto so ons e

molculas ou apenas ons. So condutoras de eletricidade.

Ex.: Soluo aquosa de cidos; de sais.

Coeficiente de solubilidade (Cs)

a quantidade mxima de soluto que pode ser dissolvia numa quantidade

padro de solvente em determinadas condies de presso e temperatura. Ex.:

20g de Na2SO4 por 100 g de H2O a 20C 204g de sacarose por 100g de H2O a 20C

0,17g de Ca(OH)2 por 100 g de H2O a 20C. A 20C 100g de H2O dissolvem no mximo 20g de Na2SO4(s). Adicionando-se 25g

NaCl em gua, (cloreto de sdio se dissolve na gua)

ATENO A soluo apresenta apenas um s olvente, podendo, entretanto, possuir vrios solutos.

Nas solues aquosas de cidos, bases, sais, etc., a gua ser considerada o solvente. Porm na mistura de lcool e gua o solvente ser a substncia que estiver em maior quantidade.

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Nade Na2SO24(SOs), constituindo o corpo de cho ou corpo de fundo.4(s) a 100g de HO, a 20C, dissolvem-se 20g de Na 2SO4(s) e precipita 5g de As solues podem ser classificadas em:

Saturada: a massa do soluto dissolvida igual ao valor do coeficiente de solubilidade (Cs).

Ex.: 20g de Na2SO4 dissolvidos em 100 g de H2O a 20C

Insaturada: a massa do soluto dissolvida menor que o valor do coeficiente de solubilidade (Cs).


Supersaturada: a massa do soluto dissolvida maior que o coeficiente de solubilidade (Cs)


Curvas de solubilidade de uma substncia a representao grfica da solubilidade dessa substncia em funo da variao de temperatura.

Como regra geral, a solubilidade

aumenta com a elevao da temperatura (dissoluo endotrmica), por isso que a maioria das curvas de solubilidade so ascendentes. Porm, algumas substncias tm a sua solubilidade diminuda com o aumento de temperatura (dissoluo exotrmica); nesses casos a curva de solubilidade descendente.

H certas substncias cujas curvas de solubilidade apresentam ponto de inflexo; um ponto de inflexo sempre

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indica uma alterao na estrutura do Essas caracterizam curvas soluto. sais

hidratados.

A solubilidade do gs no lquido aumenta com a elevao da presso e diminui com a elevao da temperatura.

Diluies Diluir na uma soluo adicionar gua e assim diminuir a concentrao de soluto

soluo. Consideremos algumas situaes: Para fazer uma limonada, voc espreme o limo, que muito cido (a zedo). Ao

ficamos adicionar gua, com uma soluo menos cida, ou seja, menor concentrao, ou melhor, fraca;

Aquele cafezinho que est muito forte (concentrado) fica mais fraco (mais diludo) se adicionarmos gua.

Exemplo

Perceba que na diluio a ma ssa de soluto no se altera, o volume da soluo que aumenta pelo acrscimo de gua.

Neste mdulo ficaremos apenas com a teoria de diluio. O contedo ser explorado na disciplina de Fundamentos de Patologia Clnica III.

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8. Equilbrio Qumico a situao na qual as concentraes dos participantes da reao no se alteram, pois as reaes direta e inversa esto se processando com velocidades iguais, isto em um sistema fechado.

Os equilbrios qumicos so classificados em dois grupos, os homogneos e os heterogneos.

Equilbrio homogneo: todos os participantes se encontram num mesmo estado fsico.

N2O4(g) 2 NO(g)

Equilbrio heterogneo: os participantes esto em mais de um estado fsico.

C(s) + CO2(g) 2 CO(g) CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)

Constante de equilbrio - Em funo da concentrao: (Kc)

a A + b B c C + d D

Kc = ([C]c.[D]d) / [A]a.[B]b

Esta equao s pose ser utilizada quando a reao atingir o equilbrio.

- Em funo da presso parcial: (Kp)

a A + b B c C + d D

Kp = PCc. PDd / PAa.PBb

Kp = constante de equilbrio; P = presso parcial.

O conhecimento da constante de equilbrio de uma reao qumica

possibilita a previso e interpretao de vrios aspectos da composio do sistema em equilbrio.

Etapas para o clculo da constante de equilbrio:

Escrever a equao qumica balanceada e ento:

1) Estabelecer uma tabela de equilbrio, mostrando as concentraes molares iniciais de cada uma das substncias que tomam parte na reao.

Esta etapa mostra como o qumico prepara o sistema da reao, isto , o que e quanto de cada uma das substncias so colocadas no recipiente.

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- Para misturas, concentraes molares so relativas a 1 mol.L-1 e presses parciais so relativas a 1 atm.

- Para slidos e lquidos puros, as concentraes molares so todas iguais a 1. 2) Escrever as variaes nas concentraes molares que so necessrias para que a reao alcance o equilbrio. comum no se conhecer estas alteraes, ento se escreve uma delas como sendo x e atravs da estequiometria da reao, se expressa as outras alteraes em funo do x.

3) Escrever as concentraes molares de equilbrio, adicionando as alteraes na concentrao (da etapa 2) para a concentrao inicial de cada uma das substncias (da etapa 1).

Lembrar sempre que embora uma variao na concentrao possa ser positiva (um aumento) ou negativa (um decrscimo), o valor da concentrao deve ser sempre positivo.

4) Usar o quociente da reao e a constante de equilbrio para determinar o valor da concentrao molar desconhecida no equilbrio. Nesta etapa, as concentraes de equilbrio que foram determinadas na etapa 3 so substitudas no quociente da reao. Devido ao fato do valor do quociente da reao (Qc) no equilbrio ser a constante de equilbrio Kc, a expresso resultante pode ser resolvida para achar o valor de x. O mesmo procedimento pode ser feito para calcular composies em termos de presses parciais.

Ex.: Uma mistura consistindo de 0,500 mol N2 L-1 e 0,800 mol H2 L-1 em um recipiente reage e alcana o equilbrio. No equilbrio, a concentrao da amnia 0,150 mol. L-1. Calcule o valor da constante de equilbrio para:

Soluo: Precisamos saber as concentraes de equilbrio de cada uma das substncias na mistura que est reagindo e ento substituir aqueles valores no quociente da reao (Qc). Devido ao fato das concentraes molares iniciais de cada um dos reagentes serem conhecidas (etapa 1; inicialmente no h amnia presente) e o aumento na concentrao molar de equilbrio do produto ser conhecido (etapa 2), o decrscimo na concentrao molar de cada um dos reagentes pode ser calculado atravs da estequiometria da reao. Estabelecer a tabela de equilbrio:

Etapa 4. Para obter a constante de equilbrio, os valores das concentraes no equilbrio da etapa 3 so inseridas no quociente da reao:

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Fatores que influem no equilbrio

s vezes certas circunstncias indicam que necessrio o conhecimento dos fatores que podem influenciar no equilbrio de uma reao qumica, a fim de favorecer a formao de mais produtos de interesse. Equilbrio qumico, sendo dinmico, so passveis de responder s mudanas nas condies sob as quais ocorrem as reaes.

Deslocamento do equilbrio Alterao na concentrao:

- Se aumentarmos a concentrao dos reagentes, o equilbrio se deslocar para a direita, sto , no sentido dos produtos.

- Se aumentarmos a concentrao dos produtos, o equilbrio se deslocar para a esquerda, sto , no sentido dos reagentes.

- Se diminuirmos a concentrao dos reagentes, o equilbrio se deslocar para a esquerda, sto , no sentido dos reagentes.

- Se diminuirmos a concentrao dos produtos, o equilbrio se deslocar para a direita, sto , no sentido dos produtos.

Alterao na presso:

Com o aumento da presso ocorrer uma diminuio do volume, logo o deslocamento acontecer no sentido em que houver reduo da quantidade de mols.

2 H2 + 1 O2 2 H2O Reagentes: 2 mols + 1 mol = 3 mols.

Produtos: 2 mols.

Nesta reao, como o produto possui menor quantidade de mols que os

reagentes, o deslocamento ocorrer para a direita, no sentido dos produtos.

Se diminuirmos a presso, ocorrer um aumento do volume, logo o deslocamento acontecer no sentido em que houver um aumento do nmero de mols; na equao supracitada, se aumentarmos o volume o deslocamento ser para a esquerda.

Estas situaes so explicadas pelo principio de Le Chatelier, o qual, porm no fornece uma explicao nem to pouco produz um valor numrico.

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Efeito da adio de reagentes

O efeito da adio de reagentes a uma reao qumica em equilbrio para aumentar a concentrao ou presso parcial dos produtos. O efeito da adio de produtos a uma reao qumica o inverso da adio de reagentes, ou seja, vai ocorrer o aumento da regenerao da concentrao ou presso parcial dos reagentes.

Supondo que ns adicionamos hidrognio a uma mistura em equilbrio na

reao de sntese de Haber para produo de amnia, cuja reao :

De acordo com o principio de Le Chatelier, o equilbrio vai tender a se ajustar para minimizar o aumento no nmero de molculas de hidrognio. Este ajuste encontrado quando a reao produz amnia adicional, com conseqente diminuio nas concentraes de N2 e H2:

Inversamente, se adicionarmos amnia, o equilbrio ento vai se ajustar para minimizar o efeito da adio de amnia e ento a composio do equilbrio ser deslocada em direo aos reagentes:

Efeito da presso

Todos os equilbrios qumicos so afetados em alguma extenso pela presso exercida no sistema, porm na maioria dos casos a constante de equilbrio varia muito pouco com a presso. Quando gases esto envolvidos na reao em equilbrio, o efeito da presso se torna mais significativo. O equilbrio responde a alteraes na presso, principalmente nas reaes na fase gasosa. De acordo com o principio de Le Chatelier, um equilbrio na fase gasosa responde a um aumento na presso fazendo com que a reao se desloque no sentido em que diminua este aumento na presso.

A formao de NH3 atravs de N2 e H2 diminui o nmero de molculas de

gs no recipiente (de 4 para 2 mols) e portanto tambm diminui a presso que a mistura exerce, a composio do equilbrio vai tender a se deslocar em direo ao produto. Isto porque o principio de Le Chatelier indica que quando uma presso aplicada em uma reao em equilbrio, a composio tende a se deslocar na direo que corresponda a um menor nmero de molculas na fase gasosa. Assim sendo, para aumentar a produo de amnia no processo Haber, a sntese deve ser feita em presses elevadas. O processo industrial atual usa presses de 250 atm ou mais.

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Outros equilbrios tambm respondem igualmente: quando a presso aumentada, a reao em equilbrio tende a se ajustar para reduzir o nmero de molculas na fase gasosa.

Efeito da temperatura

Todas as reaes qumicas em equilbrio so afetadas pela temperatura e na maioria destes equilbrios o efeito da temperatura significativo. Os valores das constantes de equilbrios so, portanto sempre fornecidas em uma determinada temperatura, normalmente a 25 C. O principio de Le Chatelier tambm pode ser usado para prever como uma reao qumica em equilbrio vai responder a uma variao de temperatura. Se a temperatura aumenta a reao tem tendncia a se deslocar em direo ao lado que consuma esta energia adicionada.

Se uma reao exotrmica (libera calor), tal como no processo Haber de produo de amnia, ento a diminuio de temperatura vai favorecer a produo de amnia porque o calor gerado na reao tende a minimizar a diminuio da temperatura. Em uma reao endotrmica (consome calor), tal como a decomposio de PCl5, calor deve ser fornecido para deslocar em direo ao produto.

Quanto maior a energia de ativao de uma reao qumica, mais sensvel a sua taxa (velocidade) as variaes de temperatura. Considere a figura abaixo de uma reao endotrmica:

A energia de ativao (Ea) de uma reao endotrmica no sentido dos

reagentes para os produtos (esquerda para direita) maior do que a do sentido inverso (Ea), isto , dos produtos para os reagentes (direita para esquerda).

Como as reaes qumicas que possuem energia de ativao maior so mais sensveis s variaes de temperatura, ento a reao endotrmica acima mostra que a reao direta (dos reagentes para os produtos) aumenta mais rapidamente com o aumento da temperatura do que a reao inversa. Como resultado disto, quando a temperatura de equilbrio da mistura alcanada, mais reagente so convertidos em produtos at que a concentrao dos produtos tenha atingido quantidade suficiente para que a reao inversa se estabelea.

O mesmo argumento se aplica reao exotrmica abaixo, porm, agora a reao inversa, isto dos produtos para os reagentes, mais sensvel temperatura e produz mais reagentes quando a temperatura aumentada.

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Ao do catalisador sobre o equilbrio

Sabemos que o catalisador diminui a energia de ativao, facilitando a ocorrncia da reao, aumentando a velocidade da mesma. Com isso, podemos concluir que o catalisador permite que o equilbrio seja atingido num tempo menor.

Refrigerante Dentro de uma garrafa de refrigerante, ocorre vrias reaes, mas um destaque pode ser dado para o cido carbnico (H2CO3), que se decompe em H2O e CO2 .

H2CO3(aq) H2O + CO2(g) Esta a reao de decomposio do cido carbnico, sendo que ela est em equilbrio qumico, pois a medida que ocorre a decomposio, tambm ocorre a formao de cido

carbnico, sendo assim pode se dizer que esta uma reao que representa um estado de equilbrio, que sofre influncia pelo aumento de temperatura, pela presso e tambm pela concentrao. Quando abrimos uma garrafa de refrigerante, ocorre uma diminuio da presso no interior do sistema (garrafa de refrigerante), ocorrendo um deslocamento do equilbrio para o lado de maior nmero de mols gasosos, ou seja, o lado dos produtos. Isto mostrado pelo princpio da temperatura, ou seja, caso coloquemos um pouco de refrigerante para aquecer em um de Le Chatelier. O estado de equilbrio tambm pode ser deslocado pelo aumento

recipiente

adequado, ocorrer a liberao de gases (esta reao endotrmica), assim como no caso em que abrimos a garrafa de refrigerante, ou seja, o gs liberado o gs carbnico, CO2,, Neste exemplo, nas duas situaes, estaremos provocando um deslocamento de equilbrio qumico, o que provocar no refrigerante uma modificao no seu gosto. Identro da geladeira, sto voc j deve ter percebido, quando um resto de refrigerante fica muito tempo ele fica com um gosto diferente, isto ocorre devido ao fato de ter

ocorrido perda de CO2, logo, perda de H2CO3.

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9. pH e pOH Um caso particular do equilbrio qumico visto como equilbrio inico, ou seja,

o equilbrio entre ons em uma dada soluo. Um caso particular desse tipo de equilbrio o equilbrio inico da gua. A gua sofre auto-ionizao, s que a gua um eletrlito muito fraco, portanto, ela ioniza pouco, mas se estabelece o equilbrio abaixo:

H2O(l) H+(aq) + OH-(aq)

Todo equilbrio apresenta sua constante de equilbrio, que expresso da

seguinte forma:

Aonde Kw denominado produto inico da gua (a letra w vem de water,

que gua em ingls). O Kw como qualquer constante de equilbrio s varia com a temperatura.

A 25C na gua pura, temos:

Tipos de Solues (a 25C):

a) gua Pura ou Soluo Neutra Uma soluo considerada neutra quando:

b) Soluo cida Uma soluo considerada cida quando:

c) Soluo Bsica Uma soluo considerada bsica quando:

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Para facilitar o estudo da acidez dos

sistemas, como a concentrao dos ons muito baixa, os qumicos acharam por bem expressar a concentrao dos ons pelo seu cologaritmo (inverso do seu logaritmo):

Portanto, tem-se a seguinte situao:

O qumico dinamarqus Peter Lauritz Sorensen props que essa relao log x fosse designada por px (p de operador potncia), ficamos ento com - log = p (potencial), voltando teremos:

Ger ando assim , o Potencial Hidrogeninico

e o Potencial Hidroxilinico

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Agora resolvida essa parte matemtica, voltemos para as solues e ver como ficar cada uma delas.

gua Pura ou Soluo Neutra (a 25C)

Uma soluo considerada neutra quando:

Soluo cida (a 25C) Uma soluo considerada cida quando:

Soluo Bsica Uma soluo considerada bsica quando:

Com esses parmetros, foi criada a escala de pH e pOH:

Outro meio de se determinar a acidez e basicidade de uma amostra atravs

da utilizao de solues indicadoras, pois elas mudam de cor dependendo do meio em que se encontram.

O indicador uma substncia que varia de acordo com a concentrao de H+

presentes na soluo. Normalmente, utilizado um cido fraco ou uma base fraca em soluo muito diluda. O indicador (cido-Base) no dissociado apresenta uma cor diferente do produto dissociado. Em equilbrio temos:

HInd H+ + Ind-

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A cor do nion indicador diferente daquela do cido indicador. A mudana de colorao ocorre numa estreita, porm bem definida faixa de pH. A tabela abaixo apresenta as mudanas de colorao dos indicadores em funo das faixas de pH em que elas ocorrem.

Indicador Denominao Qumica Cor em soluo cida

Cor em

soluo

alcalina

Intervalo de

pH

Azul de timol (cido) Timol-sulfonaftalena Vermelha Amarela 1,2 - 2,8 Alaranjado de metila Dimetilamino-azo-

benzenosulfonato de sdio Vermelha Amarela 3,1 4,4

Verde de Bromocresol

Tetrabromo-m-cresol-

sulfonaftalena Amarela Azul 3,8 5,4

Vermelho de metila o-Carboxibenzeno-azodimetilanilina

Vermelha Amarela 4,2 6,3

Azul de Bromotimol Dibromotimol- sulfonaftalena Amarela Azul 6,0 7,6 Azul de timol (Base) Timol-sulfonaftalena Amarela Azul 8,0 9,6

Fenolftalena - Incolor Vermelha 8,3 10,0 Azul brilhante de cresil

Amino-Dietilamino-metil cloreto

de difenazona Azul Amarela 10,8 12,0

Alguns dos indicadores relacionados na tabela podem ser misturados para

formar o Indicador universal , capaz de indicar em um s teste, o pH aproximado de uma soluo.

O Indicador universal pode ser preparado, segundo Bogen dissolvendo

0,2g de fenolftalena, 0,4 g de vermelho de metila, 0,6g de dimetilazobenzeno, 0,8g de azul de bromatimol e 1,0 g de azul timol em 1 litro de etanol absoluto. A soluo neutralizada, adicionando-se uma soluo diluda de hidrxido de sdio, gota a gota at atingir uma colorao pura. Este indicador apresenta diferentes coloraes em funo do pH da soluo conforme a tabela a seguir:

pH 2 4 6 8 10 12

Cor Vermelha Laranja Amarela Verde Azul Prpura

Existem fabricantes de produtos qumicos comercializam

tiras com um carto multicolorido (pH -Cor), comparando a cor da tira, aps a imerso na soluo, com as cores exibidas no carto colorido determina-se facilmente o pH aproximado. Pode-se usar ainda o papel de tornassol que em soluo cida, o apresenta-se vermelho, enquanto em soluo alcalina, torna-se azul.

10. Soluo Tampo

Denomina-se soluo-tampo a soluo que praticamente sofre variao de pH ou de pOH, pela adio de pequenas quantidades de cidos fortes ou de bases fortes. A soluo-tampo tambm conhecida por efeito-buffer (do ingls,

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buffer, pra-choque), ou seja, a soluo-tampo uma mistura que tem a capacidade de evitar que o pH sofra grandes variaes.

H dois tipos de solues-tampo mais comuns: as constitudas por um cido fraco e um sal solvel de mesmo nion que esse cido e as constitudas por uma base fraca e um sal solvel de mesmo ction que essa base.

Vejamos como ocorre o efeito tampo nesses dois casos. Considere, por exemplo, uma soluo-tampo constituda de HCN, cido ciandrico (cido fraco) e NaCN, cianeto de sdio (sal solvel). Ambos possuem o nion CN-, cianeto, em comum.

Na soluo-tampo formam-se dois equilbrios:

1 equilbrio: ionizao do cido fraco, que muito pequena:

HCN(l) + H2O(l) H3O+ (aq) + CN-(aq) 2 equilbrio: dissociao do sal, que muito grande.

NaCN(l) Na+(aq) + CN- (aq)

O nion cianeto do sal faz com que o 1 equilbrio se torne ainda mais deslocado

no sentido de diminuir a ionizao do cido.

Adio de uma base forte soluo-tampo:

Dissociao da base:

KOH(s) H+(aq) + OH-(aq)

Os ons OH-(aq) da base so neutralizados pelos ons H3O+(aq) do 1 equilbrio.

OH-(aq) + H3O+(aq) 2 H2O(l)

Diminuindo a concentrao dos ons H3O+(aq) no equilbrio, haver um deslocamento no sentido de aumentar a ionizao do cido e , desse modo, a variao de pH da soluo (se houver) ser muito pequena, pois a concentrao de ons H3O+(aq) em soluo permanece praticamente constante.

Devemos observar, porm, que a adio sucessiva de pequenas quantidades de base forte ir deslocar o 1 equilbrio continuamente no sentido da ionizao do cido fraco e, num determinado instante, todo o cido ter sido ionizado. Nesse instante cessa o chamado efeito tampo.

Adio de um cido forte soluo-tampo.

Ionizao do cido forte

HCl(aq) + H2O(l) H3O+ (aq) + Cl-(aq)

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Como o cido ciandrico um cido fraco, conclumos que o nion cianeto possui grande afinidade pelo prton, H+, do on hidrnio, H3O+ (aq). Na soluo, h grande quantidade de nions cianeto, no segundo equilbrio. Desse modo, ocorrer a seguinte reao:

CN-(aq) + H3O+(aq) HCN(l) + H2O(l)

Isso significa que o aumento de ons H3O+ (aq) em molculas de cido ciandrico, e a variao de pH ser muito pequena.

A adio sucessiva de pequenas quantidades de cido forte acabar em certo instante consumindo todo o nion cianeto fornecido pela dissociao do sal no 2 equilbrio. Nesse momento, cessa o efeito tampo da soluo.

Considere, agora, uma soluo-tampo constituda de NH4OH, hidrxido de amnio, e de NH4Cl, cloreto de amnio, o efeito tampo desse tipo anlogo a soluo anterior.

1 equilbrio: Dissociao da base fraca NH4OH(aq) NH4+ (aq)+ OH- (aq)

2equilbrio: Dissociao do sal NH4Cl(aq) NH4+ (aq)+ Cl- (aq) Adio de uma base forte soluo-tampo Dissociao da base:

KOH(s) H+(aq) + OH-(aq) Como o hidrxido de amnio uma base fraca, conclumos que o ction amnio possui grande afinidade pelo on OH-(aq). Na soluo h grande quantidade de ctions amnio, liberados pelo sal no 2 equilbrio. Desse modo, ocorrer a seguinte reao:

NH4+ (aq)+ OH-(aq) NH4OH(aq)

Isso significa que o aumento de ons OH-(aq),,devido adio da base forte,

provoca um aumento proporcional de NH4OH(aq) , e a variao de Ph (se houver) ser muito pequena. O efeito tampo da soluo ir cessar no momento em que todos os ctions amnio, liberados pelo sal, tiverem sido consumido.

Adio de um cido forte

Ionizao do cido forte HI (aq) + H2O(l) H3O+ (aq) + I-(aq) Os ons H3O+ (aq) do cido so neutralizados pelos OH-(aq) do 1 equilbrio.

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OH-(aq) + H3O+(aq) 2 H2O(l) Isso faz com que o primeiro equilbrio de desloque no sentido de aumentar a dissociao da base fraca. A variao de pH (se houver) ser muito pequena, pois a concentrao de ons OH-(aq) em soluo permanece praticamente constante. O efeito tampo cessa no momento em que toda a base fraca tiver sido dissociada.

Para calcularmos o pH dessas solues, a concentrao do nion do sal ou a concentrao do cido, usamos a equao de Henderson-Hasselbach

pH = pKa + log[nion do sal]

[cido]

Para que um tampo seja capaz de aceitar ons H3O+ ou OH- dos reagentes

mantendo inalterado o pH, o tampai deve conter quantidades tanto do cido fraco quanto de sua base conjugada. Esta exigncia impe uma limitao na faixa em que o pH pode diferir com relao ao seu pKa, e normalmente se aceita que a concentrao de H3O+ no deve diferir do Ka por um fator superior a 10. Isto corresponde a um valor de pH que se encontra dentro de uma faixa de uma unidade de pKa. Considerando-se as limitaes acima um par constitudo por um cido e sua base conjugada pode ser utilizado para tampes, cujos pHs so iguais a pKa 1,0.

Sistemas de tamponamento no organismo

A hemoglobina exerce um papel importante no tamponamento dos ons

hidrognio derivados da reao da anidrase carbnica. Os cidos gerados durante o metabolismo e o on hidrognio gerado pela fixao do CO2 so tambm tamponados por tampes intracelulares, especialmente protenas e fosfatos. Contudo, o bicarbonato o principal tampo que neutraliza os cidos provenientes do metabolismo. Na tabela abaixo, h um resumo dos tampes existentes em nosso organismo.

Os tampes no organismo humano

Tampes cidos bases

conjugadas

Principal ao de

tamponamento

hemoglobina HHb Hb- eritrcitos

Protenas HProt Prot- intracelular

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tampo fosfato H2PO4- HPO42- intracelular

bicarbonato CO2--> H2CO3 HCO3- extracelular

Efeito tampo no sangue Primeiramente, vamos analisar a equao de Henderson-Hasselbach para o clculo do pH de uma soluo tampo.

(5)

Quando a base e o cido conjugados esto presentes em igual concentrao, sua razo de 1, e o log 0, de modo que pH = pKa. Os tampes so solues que minimizam uma alterao de [H+] mediante a adio de cido ou de base. Um tampo possui uma capacidade de tamponamento mxima em seu pKa quando as formas cidas e bsicas esto presentes em igual concentrao.

Este sistema de tamponamento do bicarbonato singular, pois ele permanece em equilbrio com o ar atmosfrico, criando, dessa forma, um sistema aberto com uma capacidade de tamponamento muitas vezes maior do que aquela dos sistemas "fechados".

O dixido de carbono produzido nos tecidos se difunde atravs das membranas celulares e dissolve-se no plasma sanguneo. O coeficiente de solubilidade do CO2 em gua de 0,23 quando a pCO2 medida em kPa (ou 0,03 se medida em mmHg). Assim, com uma pCO2 de 5,3kPa, a concentrao de CO2, dissolvido (dCO2) de:

dCO2 (mmol/L) = 5,3kPa x 0,23 = 1,2 mmol/L

Normalmente, existem aproximadamente 24mmol/L de bicarbonato no plasma. O pK do tampo bicarbonato de 6,1 e se inserirmos as concentraes dos componentes do tampo na equao anterior, veremos que:

As solues tampes so muito importantes no controle do pH em

sistemas qumicos e biolgicos, pois muitas substncias simples e quase todas as molculas biolgicas se comportam como cidos fracos. As transformaes qumicas so influenciadas pelo pH do meio e, portanto, o controle deste fator se torna essencial.

Um dos tampes encontrados no sangue formado por cido carbnico, H2CO3 e bicarbonato de sdio, NaHCO3., que possui o nion bicarbonato, HCO3-

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, em comum, o qual apresenta carter anfotro, podendo reagir com o H+ e com a hidroxila, OH-.

Quando o cido adicionado, o bicarbonato reage e o CO2 liberado:

O cido carbnico uma estrutura muito instvel e logo se dissocia em dixido de carbono e gua. O excesso de CO2 ento eliminado pelos pulmes. J quando uma base adicionada, o cido carbnico/CO2 neutraliza a base em gua:

Em nenhum dos casos ocorre variao significativa de pH, tais variaes

so inferiores a 0,1; uma variao de 0,4 unidades fatal. Os pulmes e os rins trabalham de maneira integrada para minimizar as alteraes de pH plasmtico e podem compensar um ao outro na presena de perturbaes. Os distrbios de equilbrio cido-base podem ter sua origem metablica, respiratria ou mista. Quando um problema ocorre em um dos componentes, o outro busca compensar minimizando as alteraes finais nas concentraes plasmticas de ons hidrognio.

Quando a concentrao de ons H+ no sangue elevada, temos uma diminuio do pH o que chamamos de acidose, a qual geralmente classificada como metablica ou respiratria, classificao esta que depender da origem que promoveu o desequilbrio. J a alcalose o distrbio inverso, ou seja, h um aumento do pH sanguneo em virtude da diminuio de ons H+ no sangue, considerado um distrbio raro em relao ao da acidose. Esses dois distrbios podem levar, caso no haja providncia imediatas, o indivduo a morte devido ao colapso metablico que produzido.

Comprimidos tamponados

conhecido o efeito analgsico e antitrmico do cido acetilsaliclico, a aspirina (imagem ao lado). Sabemos, entretanto de seus efeitos colaterais: a absoro do medicamento pelo estmago causa irritao gstrica e at lcera. Esses efeitos podem ser diminudos se for adicionada aspirina uma substncia que, em

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contato com o estmago, forma uma soluo tampo, aumentando o pH do suco gstrico.

11. Funes Orgnicas

A principio a qumica orgnica era a parte da qumica que estudava os compostos extrados de organismos vivos. Essa definio estava baseada na teoria da fora vital, formulada por Berzelius, segundo o qual os compostos orgnicos necessitavam de vida, para serem sintetizados.

Em 1828, um discpulo de Berzellius, o qumico alemo Friedrich Whler (1800-1882), derrubou essa teoria, sintetizando em laboratrio a uria, CO(NH2)2, um composto orgnico encontrado na no suor e na urina dos animais, pelo simples aquecimento do mineral cianeto de amnio, NH4OCN.

Assim, os cientistas perceberam que a definio estava inadequada, e a definio atual que a qumica orgnica estuda a maioria dos compostos do elemento carbono.

Em linhas gerais, vejamos algumas informaes sobre o tomo de carbono (C).

O carbono um elemento encontrado na natureza sob a forma de diamante ou carvo. Na tabela peridica esta localizado na famlia 4, sendo tetravalente. Por ter essa configurao o carbono pode realizar ligaes simples, duplas ou tripla.

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As molculas orgnicas apresentam basicamente em sua estrutura, elementos de carbono e hidrognio, molculas conhecidas como hidrocarbonetos. Quando h a presena de outros tomos (oxignio, nitrognio, por exemplo) estas so classificadas de uma outra forma, de acordo como estes elementos esto presente na estrutura da molcula (lcool, cetona, cido carboxlico, cetona, amina, amida, etc). Estudemos agora, algumas funes da qumica orgnica.

Hidrocarbonetos qualquer composto binrio, formado por carbono e oxignio. Estes so classificados de acordo com a sua frmula estrutural. Na tabela a seguir veremos as principais estruturas dos hidrocarbonetos.

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Alcois

So compostos que possuem uma ou mais hidroxilas ou oxidrilas (OH-) ligadas diretamente a uma cadeia carbnica que no pertena a um anel aromtico, isto , ligados a um carbono sp (saturado).

Grupo funcional:

So mais reativos que os hidrocarbonetos, est presentes nas molculas de colesterol, glicose, noradrenalina e na bebida alcolica.

Fenol So compostos que contem um ou mais grupos hidroxilas diretamente ligados a ncleos aromticos, ou ainda, so compostos aromticos resultantes da substituio de um ou mais hidrognios ligados ao seu ncleo por igual numero de hidroxilas. Grupo funcional:

Apresentam carter cido, formam ligaes de hidrognio entre si e com a gua. Est presente nas molculas de serotonina, dopamina, em diversos medicamentos e desinfetantes.

Aldedo e Cetona

Os aldedos e as cetonas pertencem a duas famlias de compostos orgnicos caracterizados por possurem na sua cadeia carbonada o grupo carbonila, C = O. A diferena entre eles reside somente na posio do grupo carbonila: nos aldedos est posicionado num tomo de carbono primrio (C1) e, portanto, numa das extremidades da cadeia carbonada; nas cetonas est posicionado num tomo de carbono secundrio (C2) e, logo, nunca se encontra

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formam ligao hidrognio entre si, mas formam com a gua. So solveis em solventes orgnicos como: lcool, ter e benzeno.

As cetonas so bastante reativas, no formam ligaes hidrognio entre si, mas formam com a gua. As mais simples so lquidas, sendo solveis em lcool, ter e benzeno. So partes constituintes de leos essenciais encontrados nas flores e frutas.

cidos carboxlicos So compostos que possuem um ou mais grupos carboxlicos, - COOH, na molcula. Grupo funcional:

Os cidos carboxlicos de menor cadeia carbonada so

lquidos, incolores e bastante solveis em gua graas s ligaes de hidrognio que podem estabelecer com as

molculas de gua, dado que o grupo carboxilo bastante polar. As interaes com as molculas de gua permitem que, em parte, as molculas de cido se ionizem o que explica o comportamento cido, ainda que fraco, destes compostos.

Uma variao dos cidos so conhecidas como cidos graxos, cidos de cadeias longas (de 10 a 12 carbonos ou mais) e ocorre em nmeros pares. O cido olico apresenta 18 tomos de carbono em sua estrutura.

numa posio terminal.

Os aldedos de cadeia aberta mais reativos que os aromticos, no

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ster So compostos resultantes da reao de um cido carboxlico com um lcool ou fenol, com eliminao de gua. Essa rea

quimica aplicada

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