quimica volume unico joao usberco e edgard salvador

Joo UsbercoLicenciado em Cincias Farmacuticas pela USP

Professor de Qumica do Anglo Vestibulares (So Paulo, SP)

Edgard SalvadorLicenciado em Qumica pela USP

Professor de Qumica do Anglo Vestibulares (So Paulo, SP)

5 edio reformulada 2002

1 tiragem 2002

ISBN 85-02-04027-8

ISBN 85-02-04028-6 (Livro do Professor)

Superviso editorial: Jos Lino FruetEditora: Ebe Christina Spadaccini

Assistente editorial: Srgio Paulo N. T. BragaReviso: Fernanda Almeida Umile (superviso)

Ivana A. Costa, Aurea M. dos Santos,Dbora de Andrade Silva

Resoluo dos exerccios: Snia Vaz VasquesGerncia de arte e capa: Nair de Medeiros Barbosa

Produo grfica: Christof Gunkel, Mariano Maudet Bergel, Enrique Pablo Grande

Ilustraes: Caio Ferrari, Eduardo Borges,Christof Gunkel, Selma Caparrz

O material de publicidade e propaganda reproduzido nesta obra est sendo utilizado apenas para fins didticos, no representando qualquer tipo de recomendao

de produtos ou empresas por parte do(s) autor(es) e da editora.

Dados Internacionais de Catalogao na Publicao (CIP) (Cmara Brasileira do Livro, SP, Brasil)

Usberco, JooQumica volume nico / Joo Usberco, Edgard Salvador. 5. ed.

reform. So Paulo : Saraiva, 2002.

Suplementado por manual do professor.ISBN 85-02-04027-8 (livro do aluno)ISBN 85-02-04028-6 (livro do professor)1. Qumica (Ensino mdio) 2. Qumica Problemas, exerccios

etc. (Ensino mdio) I. Salvador, Edgard. II. Ttulo.02-2938 CDD-540.7

ndice para catlogo sistemtico:1. Qumica : Ensino mdio 540.7

Av. Marqus de So Vicente,1697 CEP 01139-904 Barra Funda So Paulo-SP Tel.: PABX (0**11) 3613-3000 Fax: (0**11) 3611-3308 Televendas: (0**11) 3613-3344 Fax Vendas: (0**11) 3611-3268 Atendimento ao Professor: (0**11) 3613-3030Endereo Internet: www.editorasaraiva.com.br E-mail: [email protected]

Ao estudante

O ser humano tem buscado, h sculos, compreender os fenmenos que regem a vida, valen-do-se da observao simples e direta, da simulao e representao desses fenmenos, da inter-pretao lgica e criativa dos resultados de experimentaes. O conhecimento cientfico danatureza e de suas leis tem sido um dos pilares do desenvolvimento humano.

A Qumica, assim como outras Cincias, tem papel de destaque no desenvolvimento dassociedades, alcanado ao longo de tantos anos. No entanto, ela no se limita s pesquisas de labo-ratrio e produo industrial. Ao contrrio, embora s vezes voc no perceba, a Qumica estpresente em nosso dia-a-dia e parte importante dele. A aplicao dos conhecimentos qumicostem reflexos diretos sobre a qualidade de vida das populaes e sobre o equilbrio dos ambientesna Terra. Por isso, consideramos essencial que o conhecimento cientfico faa parte da vida coti-diana das pessoas, a fim de que elas possam, criticamente, contribuir para a preservao e a con-servao de todas as formas de vida, inclusive da espcie humana.

A obra Qumica volume nico, agora reformulada, foi elaborada para ajudar voc a com-preender como freqente, intensa e contnua a aplicao do conhecimento qumico na sociedadeatual e como esse conhecimento foi construdo e tem sido constantemente reformulado ao longoda histria da humanidade.

Para alcanar esse objetivo, contamos com a colaborao, por meio de sugestes e comen-trios, de vrios professores que analisaram a obra e sua funcionalidade em sala de aula. Em todaa obra, procuramos utilizar uma linguagem clara e direta, mas cientificamente rigorosa, demons-trando a relao dos contedos tericos da Qumica com a vivncia prtica e cotidiana.Introduzimos duas novas sees de atividades diversificadas Exerccios de contexto eExerccios globalizantes para incentivar voc a aprimorar sua capacidade de inter-relacionarcontedos, analisando-os criticamente, a partir do tema especfico de cada captulo ou, de formamais ampla, das Unidades. Outras sees de atividades Exerccios resolvidos, Exerccios declasse e Exerccios propostos foram revistas e ampliadas, o que lhe possibilitar melhor com-preenso, assimilao e fixao dos contedos estudados. Diversas Leituras, intercaladas ao texto,relacionam o contedo apresentado com o cotidiano e com outras matrias, contribuindo, assim,para a ampliao do conhecimento. Os experimentos da seo Faa voc mesmo permanecemcom o mesmo enfoque: voc mesmo pode realiz-los, utilizando substncias de uso comum e apare-lhagens muito simples, e, a partir deles, desenvolver sua capacidade de observao, investigao,representao e comunicao.

Com esta obra, queremos ajud-lo a assumir uma postura cada vez mais crtica quanto uti-lizao dos conhecimentos cientficos e tecnolgicos. Por isso, procuramos apresentar os princ-pios tericos de modo que possam ser um esboo capaz de dar suporte para o entendimento daQumica, associando-os a exemplos significativos para sua vida. Esperamos que, assim, voc possatomar decises e assumir atitudes que contribuam para melhorar nossa sade, nossa qualidadede vida, o planeta em que vivemos e a ns mesmos como seres humanos.

Os autores

UNIDADE 1 Introduo ao estudo daQumica, 12

Qumica, 12Qumica: uma cincia experimental, 15

O processo da descoberta, 15O mtodo cientfico, 16O local de trabalho do qumico, 17

Exerccios de classe, 19

Exerccios propostos, 19

Conceitos fundamentais, 20Matria, 20Energia, 20Unidades de medida, 21

Exerccios resolvidos, 24



Exerccios de contexto, 26

Faa voc mesmo: Determinao do volume de um slido, 27

UNIDADE 2 A matria, 28

Constituio da matria, 28Teoria atmica de Dalton, 28

Classificao da matria, 30Substncias, 30Misturas, 30Sistemas, 32




Estados fsicos da matria, 37Mudanas de estado fsico, 37Diagramas de mudana de estado fsico, 38

Exerccio resolvido, 39




Processos de separao de misturas, 43Anlise imediata, 43

Leitura: Obteno dos principais componentes do ar, 46

Anlise cromatogrfica ou cromatografia, 46Exerccio resolvido, 47



Faa voc mesmo: Separao do sal da areia, 49

Para obter gua de uma soluo, 49

Transformaes da matria, 50Fenmenos fsicos e qumicos, 50Equaes qumicas, 51



Exerccios globalizantes, 52

UNIDADE 3 A estrutura do tomo, 54

A descoberta do tomo, 54A descoberta das partculas subatmicas, 54

Principais caractersticas do tomo, 57Nmero atmico (Z), 57Nmero de massa (A), 57Elemento qumico, 58 ons, 58Semelhanas atmicas, 59



Os novos modelos atmicos, 64O modelo atmico de Bhr, 64Os subnveis, 65Distribuio eletrnica por subnvel, 66




Faa voc mesmo: Teste da chama, 70

Complemento: Modelo quntico, 71Exerccios, 73

UNIDADE 4 Tabela peridica, 75

Introduo: Bases da organizao dos elementos, 75 Organizao da tabela peridica, 77

Famlias ou grupos, 77

SUMRIO

PARTE 1QUMICA GERAL

AG

B P

hoto

Lib

rary

Perodos, 80Localizao na tabela peridica, 80Classificao dos elementos, 81 Ocorrncia dos elementos, 82




Propriedades peridicas e aperidicas, 84Propriedades peridicas, 84Propriedades aperidicas, 88





UNIDADE 5 Ligaes qumicas, 94

Introduo, 94 Ligao inica ou eletrovalente, 95

Determinao das frmulas dos compostos ini-cos, 97

Leitura: Dieta com baixo teor de sdio, 97





Ligao covalente, 101Caractersticas, 101A ligao covalente e a tabela peridica, 102Frmulas qumicas, 102

Ligao covalente dativa ou coordenada, 104Caractersticas, 104



A ligao covalente e as propriedades de seuscompostos, 106Alotropia, 106

Leitura: A camada de oznio, 107



Faa voc mesmo: Diferenciao, pelo aquecimento, entre um

composto inico e um molecular, 111

Geometria molecular, 111Exerccio resolvido, 113



Faa voc mesmo: Repulso de pares eletrnicos, 114

Polaridade, 115Polaridade das ligaes, 115Polaridade de molculas, 116




As foras intermoleculares e os estados fsicos, 120

Tipos de foras intermoleculares, 120Leitura: Tenso superficial, 122

Foras intermoleculares e temperaturas de fuso eebulio, 122Polaridades, foras intermoleculares e solubilidade, 123

Leitura: Por que o gelo flutua?, 124




Faa voc mesmo: O cinema e as foras intermoleculares, 128

Ligao metlica, 129Formao de ligas metlicas, 129

Leitura: O ouro, 130



Sinopse das ligaes qumicas, 133Exerccios globalizantes, 134

UNIDADE 6 Funes inorgnicas, 136

Dissociao e ionizao, 136Conceito de cido, base e sal pela teoria deArrhenius, 138



cidos, 140Nomenclatura dos cidos, 140Classificao dos cidos, 142


Algumas propriedades dos cidos, 144Principais cidos e suas aplicaes, 146



Bases ou hidrxidos, 152Nomenclatura das bases, 153Classificao das bases, 153Algumas propriedades das bases, 154


Principais bases e suas aplicaes, 156Exerccios de classe, 158


Faa voc mesmo: Sangue de diabo, 160

Sais, 160Nomenclatura dos sais, 161Classificao dos sais, 162



Aplicaes de alguns sais, 164Exerccios de classe, 168

Obteno de sais, 169Exerccios de classe, 171



5SUMRIO

Faa voc mesmo: Estalactites e estalagmites, 176

xidos, 176Nomenclatura dos xidos, 177Classificao dos xidos, 177


Propriedades e aplicaes de alguns xidos, 181Os xidos e o ambiente, 182



Faa voc mesmo: Chuva cida, 190

Reaes qumicas, 191Exerccios de classe, 193


Classificao das reaes, 194Exerccios de classe, 195

Condies para a ocorrncia de reaes qumicas, 195



Faa voc mesmo: Prata preta, 204


UNIDADE 7 Relaes de massa, 207

Massas dos tomos, 207Unidade de massa atmica (u), 207Constante de Avogadro ou nmero de Avogadro, 208Mol: a unidade de quantidade de substncias, 209Massa molar (M), 210Determinao da quantidade de substncia =nmero de mol, 211




UNIDADE 8 Estudo dos gases, 217

Introduo, 217Caractersticas gerais dos gases, 217Leitura: Medindo a presso, 218

Leitura: Temperatura corporal, 219

Transformaes gasosas, 220Exerccios resolvidos, 222


Volume molar, 224Lei de Avogadro, 225Equao de estado dos gases perfeitos, 225Exerccios resolvidos, 226



Misturas de gases, 230Presso parcial (Lei de Dalton), 230Volume parcial (Lei de Amagat), 231




Complemento: Densidade dos gases/Difuso e efusode gases, 234Leitura: Dirigveis, 235

Exerccios, 237

UNIDADE 9 Estequiometria, 239

Introduo, 239Tipos de frmulas, 239

Frmula percentual, 239Frmula mnima ou emprica, 240Frmula molecular, 241



Estequiometria das reaes qumicas, 244Leis ponderais, 244


Relacionando quantidades, 247Exerccios de classe, 249

Os coeficientes e a quantidade de substncia(mol), 249



Reaes no laboratrio e na indstria, 258Reagente em excesso e reagente limitante, 258


Reaes qumicas com substncias impuras, 261Exerccios de classe, 262

Rendimento de uma reao qumica, 263Exerccios de classe, 264



SUMRIO6

UNIDADE 10 Solues. 270

Introduo, 270 Solubilidade e curvas de solubilidade, 271Exerccio resolvido, 273



Aspectos quantitativos das solues, 277Concentraes das solues, 277Relaes entre C, , d e !, 280




Diluio de solues, 286Mistura de solues, 287




Complemento: Colides, 294Exerccios, 297

Faa voc mesmo: Preparando colides, 297

UNIDADE 11 Propriedades coligativas, 299

Presso mxima de vapor, 299 Presso mxima de vapor e a temperatura de ebu-lio,300

Diagrama de fases, 301Exerccio resolvido, 302


Tonoscopia, ebulioscopia, crioscopia e osmose, 304Tonoscopia ou tonometria, 304



Ebulioscopia e crioscopia, 307Exerccio resolvido, 307


Osmose e presso osmtica, 309Exerccio resolvido, 310



Complemento: Aspectos quantitativos, 315Exerccios, 316

Faa voc mesmo: Estudando a temperatura de ebulio, 317

UNIDADE 12 Termoqumica, 318

Introduo, 318Poder calrico dos alimentos, 318Exerccio resolvido, 319



Processos exotrmicos e endotrmicos, 322Entalpia, 323

H em reaes exotrmicas, 323H em reaes endotrmicas, 323H nas mudanas de estado fsico, 324


Equaes termoqumicas, 326Entalpia padro, 326Equao termoqumica, 326


Calor ou entalpia das reaes qumicas, 328Exerccio resolvido, 331




Lei de Hess, 335Exerccio resolvido, 337



Faa voc mesmo: Medindo variaes de energia, 343

UNIDADE 13 xido-reduo, 344

Introduo, 344Nmero de oxidao (Nox), 345

Regras para a determinao do Nox, 345 Variao do Nox nas reaes de xido-reduo, 347


Balanceamento das equaes das reaes de xido-reduo, 349Leitura: Metais, 350





7

PARTE 2FSICO-QUMICA

Sto

ck P

hoto

s

SUMRIO

UNIDADE 14 Eletroqumica, 356

Pilhas, 356Exerccios de classe, 358

Potencial das pilhas, 358Exerccio resolvido, 363


Leitura: Uso e descarte de pilhas comerciais e bateriais, 364

Corroso e proteo de metais, 367Corroso do ferro, 367Proteo com eletrodo ou com metal de sacrifcio, 367Revestimento do ferro, 368



Faa voc mesmo: Uma pilha incomum, 372

Eletrlise, 373Eletrlise gnea, 373Eletrlise em meio aquoso, 374



Aspectos quantitativos da eletrlise, 377Exerccios de classe, 378


Faa voc mesmo: Cobreao, 381

UNIDADE 15 Cintica qumica, 382

Introduo, 382 Velocidade mdia de uma reao, 383Exerccios de classe, 384

Condies para ocorrncia de reaes, 385Teoria da coliso, 385Fatores que influenciam a velocidade de umareao, 387Lei da velocidade, 389




Faa voc mesmo: Imaginando explicaes (hipteses), 396

UNIDADE 16 Equilbrios qumicos, 397

Introduo, 397 Constante de equilbrio em termos de concentrao, 398

Interpretao do valor de KC e extenso da reao, 400Quociente de equilbrio (QC), 401

Constante de equilbrio em termos de presso, 401Exerccio resolvido, 402



Deslocamento de equilbrio, 405Princpio de Le Chatelier, 405




UNIDADE 17 Equilbrio em meio aquoso, 414

Constante de ionizao, 414 Lei da Diluio de Ostwald, 416




Produto inico da gua e pH, 418Equilbrio inico da gua, 418Produto inico da gua (KW), 419Escala de pH, 419Indicadores e pH, 421Determinao da [H+] e da [OH] nas solues, 422




Hidrlise salina, 427Acidez e basicidade das solues aquosas dos sais, 427




Constante de produto de solubilidade (Ks), 431Produto de solubilidade, 432Efeito do on comum e solubilidade, 433





UNIDADE 18 Radioatividade, 437

A descoberta dos raios X, 437 Radiaes do urnio,437Leis da radioatividade, 438

1 lei: a emisso de partculas , 4382 lei: a emisso de partculas , 438

Transmutaes, 439Exerccio resolvido, 439


Leitura: Pequena loja do rdio, 441

Cintica das desintegraes radioativas, 441Leitura: Efeitos da precipitao radioativa e a meia-vida, 442




Complemento: Fenmenos radioativos e suas utilizaes, 447

Exerccios, 451

SUMRIO8

Introduo qumica orgnica, 454Os primrdios da Qumica Orgnica, 454Qumica Orgnica hoje, 454

UNIDADE 19 Compostos orgnicos, 456Composio, 456 Caractersticas gerais, 456

Temperatura de fuso e temperatura de ebulio, 457Solubilidade, 457Combustibilidade, 457

Capacidade de formar cadeias, 458Classificao do carbono, 458

Exerccios de classe, 459Classificao das cadeias carbnicas, 460

Disposio dos tomos de carbono, 460Tipo de ligao entre os tomos de carbono, 462Natureza dos tomos que compem a cadeia, 462

Exerccio resolvido, 463Exerccios de classe, 463Exerccios propostos, 464Complemento: Modelo dos orbitais e a ligao

covalente, 466Exerccios, 471

Introduo s funes orgnicas, 473Nomenclatura IUPAC, 473

UNIDADE 20 Hidrocarbonetos: caractersticas e nomenclatura, 475

Caractersticas e nomenclatura de hidrocarbonetosalifticos, 475

Alcanos ou parafinas, 475Alquenos, alcenos ou olefinas, 476Alquinos ou alcinos, 478Alcadienos ou dienos, 479

Exerccios de classe, 479Caractersticas e nomenclatura de hidrocarbonetoscclicos, 480

Cicloalcanos, ciclanos ou cicloparafinas, 480Cicloalquenos, cicloalcenos ou ciclenos, 481Aromticos, 481

Exerccios de classe, 482Exerccios propostos, 483Exerccios de contexto, 485Radicais, 486

Ciso de ligaes, 486

Radicais ou grupos orgnicos, 487Exerccio resolvido, 488Exerccios de classe, 489Nomenclatura de hidrocarbonetos ramificados, 489

Alcanos, 489Alquenos, alquinos e dienos, 490Cicloalcanos e aromticos, 491

Exerccio resolvido, 493Exerccios de classe, 494Exerccios propostos, 495Hidrocarbonetos: fontes e principal uso, 497

Petrleo, 497Exerccios de classe, 499

Combusto, 500Exerccios de classe, 501Exerccios propostos, 502

UNIDADE 21 Funes orgnicas contendo oxignio, 505

lcoois, 505 Nomenclatura oficial dos lcoois, 506Nomenclatura usual para monolcoois, 507Principais lcoois, 507

Leitura: Bebidas alcolicas, 509Exerccios de classe, 510Fenis, 510

Principal fenol, 511Exerccios de classe, 512Aldedos, 512

Um aldedo importante, 513Exerccios de classe, 513Cetonas, 514

Principal cetona, 515Exerccios de classe, 515cidos carboxlicos, 516

Principais cidos carboxlicos, 516Derivados diretos de cidos carboxlicos, 517

Exerccios de classe, 518steres orgnicos, 519Exerccios de classe, 519teres, 520

O principal ter, 521Exerccios de classe, 521Exerccios propostos, 522Exerccios de contexto, 525

9

PARTE 3 QUMICA ORGNICA

Sup

er S

tock

SUMRIO

UNIDADE 22 Funes orgnicas contendo nitrognio e haletos, 527

Aminas, 527 Leitura: Aminas: Medicina e sociedade, 528Exerccios de classe, 530Amidas, 530

A principal amida: uria, 530Exerccios de classe, 531Haletos, 532

Haletos orgnicos, 532Haletos de cido ou haletos de acila , 532Alguns haletos, 533

Exerccios de classe, 534Exerccios propostos, 535Complemento: Outras funes orgnicas, 537Exerccios, 539

UNIDADE 23 Sinopse das principaisfunes e algumas propriedades fsicas, 541

Reconhecimento de funes, 541Exerccios de classe, 542Algumas propriedades fsicas dos compostos orgnicos, 543

Temperatura de ebulio, 543Solubilidade, 544

Exerccio resolvido, 545Exerccios de classe, 546Exerccios propostos, 547Faa voc mesmo: Polaridade e ligaes intermoleculares, 550

UNIDADE 24 Isomeria, 551O que isomeria?, 551Isomeria plana, 552Exerccios de classe, 554Isomeria espacial, 555

Isomeria geomtrica, 555Exerccios de classe, 557

Isomeria ptica, 558Leitura: Isomeria ptica Prmio Nobel, 563Exerccios de classe, 564Exerccios de contexto, 565Exerccios propostos, 567

UNIDADE 25 Reaes de hidrocarbonetos, 571

Tipos de reaes orgnicas, 571Reaes de substituio, 572

Halogenao, 572Nitrao, 574Sulfonao, 574Reaes caractersticas de aromticos, 575

Exerccios de classe, 577Reaes de adio, 578

Hidrogenao cataltica, 578

Halogenao, 579Adio de HX, 579Reaes de hidratao de alquenos e alquinos, 580Adio em aromticos, 580

Exerccios de classe, 581Reaes de oxidao de alquenos, 581

Oxidao branda, 581Ozonlise, 582Oxidao enrgica, 583

Exerccio resolvido, 583Exerccios de classe, 584Exerccios propostos, 585Exerccios globalizantes, 589

UNIDADE 26 Reaes orgnicas de outras funes, 591

lcoois, 591 Reaes com lcoois, 591Alguns mtodos de obteno de lcoois, 594Exerccios de classe, 595Exerccios de contexto, 597Aldedos e cetonas, 598

Reaes de aldedos e cetonas, 598Mtodos de obteno de aldedos e cetonas, 599

Exerccios de classe, 600cidos carboxlicos, 600

Propriedades qumicas dos cidos carboxlicos, 601Reaes dos cidos carboxlicos, 603Mtodos de obteno de cidos carboxlicos, 603

Exerccios de classe, 603steres, 605

Classificao dos steres, 605Reaes dos steres, 607

Exerccios de classe, 610Aminas, 611

Propriedades qumicas de aminas e aminocidos, 611Mtodos de obteno de aminas, 612

Exerccios de classe, 612Exerccios propostos, 613

UNIDADE 27 Polmeros, 619Polmeros sintticos, 619

Polmeros de adio, 619Polmeros de condensao, 621

Exerccios de classe, 623Polmeros naturais, 624

Borracha, 625Polissacardeos, 625Protenas ou polipeptdeos, 626

Exerccios de classe, 627Exerccios propostos, 628Exerccios globalizantes, 631

Respostas, 633Siglas dos vestibulares, 667

SUMRIO10

AG

B P

hoto

Lib

rary

QUMICAA produo de diversos materiais que utilizamos em nosso dia-a-dia, como, por

exemplo, a borracha, o nilon e o metal, resultado de conhecimentos de Qumica e desua aplicao industrial. Observe o exemplo a seguir:

Tnis: composto de bor-racha, nilon e metal.

natural

Borracha

Bill

y H

usta

ge /

Ton

y S

tone

Key

dis

c

Kin

ofot

oarq

uivo

Tony

Sto

ne

sinttica

natural

Tecido

natural

Metal

Mau

rcio

Sim

onet

ti/P

ulsa

r

sinttico

O tnis um bom exemplo de produto final formado por um conjunto de materiais encontra-dos na natureza ou sintetizados pelo ser humano.

Seringueira. Algodoeiro.

Torre de petrleo. Nilon. Extrao de minrio de ferro.

Chr

isto

f G

unke

l

Assim, podemos perceber que a Qumica estuda a matria, as substncias que aconstituem e as suas transformaes.

Hoje, seria impossvel viver sem os conhecimentos e a aplicao da Qumica.

Se, de um lado, a aplicao de produtos qumicos propiciou o aumento na produode alimentos, por outro lado, o uso indevido de tais produtos tem causado alteraes toperigosas no meio ambiente a ponto de colocar em risco a manuteno da vida na Terra.

Por isso, importante conhecermos a Qumica para podermos utilizar os avanostecnolgicos de uma maneira racional, definir critrios para o aproveitamento dos recur-sos naturais e estudar formas de reaproveitar e diminuir a quantidade dos dejetos pro-duzidos pela nossa sociedade.

Atualmente, cada brasileiro produz em mdia 0,6 kg dirios de lixo. No total, o lixo do-miciliar chega a 96 mil toneladas/dia.

13Unidade 1 Introduo ao estudo da Qumica

Tecnologia

O desenvolvimento da tecnolo-gia responsvel pela mudanade muitos hbitos, e, geralmente,proporciona melhoria da qualidadede vida. O conhecimento cientficonormalmente precede seu uso, ouseja, existe sempre um intervalode tempo entre a descoberta cien-tfica e sua aplicao. Na tabela aolado, podemos ver alguns exem-plos:

O mesmo acontece com as descobertas no campo da Qumica: muitas vezes seu aproveita-mento prtico no imediato, ou seja, necessrio o uso e o desenvolvimento de tecnologiapara que determinada descoberta gere benefcios para a sociedade.

Fotografia 1782

Descoberta Aplicao

1838

1873 1939

1895 (dezembro) 1896 (janeiro)

1910 1940

1927 1939

1935 1950

1950 1956

DDT

Raios X (em Medicina)

Antibiticos

Nilon

Fotocpia

Videocassete

Embora, no Brasil, em muitos municpios a composio do lixo apresente caractersticas bemdiferentes, sua composio mdia pode ser representada pelo esquema a seguir, em porcentagemde massa:

borracha 0,4

madeira, couro, loua

0,9

trapos 1,5

vidro 2,2

orgnicos* 69,8

papel, papelo 13,6

plsticos 6,5

outros 2,4

metais 2,7

* Restos de alimentos, folhas e talos de hortalias e rvores, cascas de frutas, legumes, ovos, papel higini-co e guardanapos usados.

Fonte: CEMPRE Compromisso empresarial para a reciclagem.

Para diminuir a quantidade do lixo produzido e incentivar sua coleta seletiva, insti-tuiu-se um conjunto de procedimentos conhecido por poltica dos 3 erres:

Reduo do lixo produzidoPara isso, recomenda-se a escolha de embalagens que produzam a menor quanti-

dade possvel de lixo.

Reutilizao de tudo o que for possvelReutilizar embalagens plsticas e de vidro, evitando o seu descarte e a compra de

recipientes especficos, que tambm acabaro por virar lixo.

ReciclagemA reciclagem permite a transformao de materiais como papel, vidro, latas, plsti-

cos e embalagens diversas em novos objetos. Esse procedimento, alm de diminuir oacmulo de lixo e ajudar na preservao das fontes naturais, extremamente vantajosoem termos econmicos, j que em vrios casos mais barato reciclar do que produzirutilizando matrias-primas novas.

Alguns smbolos universais relacionados reciclagem, utilizados em diversas embalagens. Para indicar dife-rentes tipos de plsticos, usam-se nmeros que variam de 1 a 7.

PARTE 1 QUMICA GERAL14

Os sacos plsticos usadosnos supermercados para acon-dicionar as compras podem serempregados para descarte dolixo domstico.

Foto

s: C

hris

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l

As embalagens vazias de produtos como margarina,palmito ou azeitonas servem para acondicionar alimentose guard-los na geladeira. Garrafas vazias de refrigerantespodem ser usadas para acondicionar gua ou sucos.Nesses casos as embalagens reutilizadas devem ter seucontedo indicado por etiquetas.

al

alumnio reciclvel

papel reciclvel

papel reciclado

o vidro reciclvel

o plstico reciclvel

ao

Esse processo limitadopor dois fatores: a separaodos materiais e a forma decoleta.

A reciclagem deve serfacilitada pelo uso de latas delixo diferentes para dife-rentes materiais reciclveis,evitando-se que eles fiquemsujos ou contaminados.

QUMICA: UMA CINCIA EXPERIMENTAL

O PROCESSO DE DESCOBERTAA maioria das culturas antigas se preocupou

em entender a relao existente entre o ser humanoe o mundo da natureza e seus fenmenos. Para isso,esses povos criaram mitos e lendas em que atuavamdeuses e outras figuras dotadas de poderes sobre-naturais. Atravs dessas narrativas, explicavam acriao do mundo, a origem do fogo, a descobertade ferramentas, o cultivo de alimentos etc.

As primeiras tentativas de entender os fenmenos naturais, desvinculadas da religioou de foras sobrenaturais, surgiram no sculo V a.C., na Grcia.

Foi Empdocles, um filsofo grego, quem lanou a idia para explicar a constituio damatria. Para ele, ela seria formada por quatro elementos primrios o fogo, o ar, a gua e aterra. Esses elementos seriam indestrutveis, mas estariam sofrendo constantes transfor-maes.

Mais tarde, Aristteles introduziu a idia de que esses quatro elementos podiam serdiferenciados por suas propriedades:

O fogo seria quente e seco. O ar seria quente e mido. A gua seria fria e mida. A terra seria fria e seca.

Dessa maneira, seria possvel transformar uma subs-tncia em outra, desde que se alterasse uma de suas pro-priedades. Por exemplo, se o ar quente e mido fosse res-friado, poderia ser transformado em chuva.


Em algumascidades do Bra-sil h recipientesapropriados paraa coleta de mate-riais reciclveis.Nessa situao, fundamental aparticipao doscidados.

De acordo com um mito surgido entre os gregos,Prometeu teria roubado o fogo dos deuses, dando-o aoshomens. Como castigo, foi condenado a ter o fgado comi-do por um abutre por toda a eternidade.

gua

terra

fogo

arqu

ente

mido

seca fria

Phi

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hia

Mus

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of

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Cor

bis

Thal

es T

rigo

O conceito de Empdocles e Aristteles foi aceito pormais de dois mil anos. Foi a mola propulsora dos alquimistas,os quais, at o sculo XV, tentavam transformar metaisbaratos, como o chumbo, em ouro.

O MTODO CIENTFICOA concepo de Aristteles s foi abandonada quando Robert Boyle, em seu livro

The sceptical chemist (O qumico ctico), publicado em 1661, mostrou ser imposs-vel extrair os quatro elementos a partir de uma substncia. Boyle props uma definiopara elemento qumico diferente da formulada pelos antigos gregos. Para Boyle, ele-mento qumico era toda substncia que no podia ser decomposta em substncias maissimples.

Boyle fundamentou sua teoria na realizao de experimentos e na interpretao dosresultados obtidos, processo que hoje se denomina mtodo cientfico.

As principais caractersticas do mtodo cientfico so:

realizar experimentos apropriados para responder a questes;

a partir da observao, estabelecer relaes:


Nem todos os filsofos gregos da Antigidade tinham a mesmaconcepo a respeito da natureza da matria. Por volta de 400 a.C.,os filsofos Leucipo e Demcrito formularam outra idia, segundo aqual a matria seria constituda de pequenas partculas que sempreexistiram e que seriam indivisveis: os tomos.

Selo em homenagem a Demcrito.

Os alquimistas foram muito importantes para aQumica. Tentando encontrar a pedra filosofal, queteria o poder de transformar qualquer metal emouro, e o elixir da longa vida, que tornaria o serhumano imortal, criaram um grande nmero deaparelhos de laboratrio e desenvolveram proces-sos importantes para a produo de metais, depapiros, de sabes e de muitas substncias, comoo cido ntrico, o cido sulfrico, o hidrxido de sdioe o hidrxido de potssio.

Laboratrio de alquimista (sculo XVI).

Princpios: proposies ou generalizaes de regularidades, semelhanas ou coin-cidncias verificadas nos experimentos.

CE

DO

C

CE

DO

C

elaborar hipteses;

fazer previses sobre novos experimentos e test-los.

Nem sempre os experimentos confirmam as previses, caso em que o processo reiniciado. Assim, o cientista est sempre construindo o conhecimento a partir de umprocesso contnuo de acertos e erros.

David A. Ucko. O processo da Cincia(adaptado de quadro autorizado pelo Museum of Science and Industry, Chicago).

Os experimentos que nos ajudam a ter uma idia a respeito da matria e suas transfor-maes so normalmente realizados em laboratrios, com o uso de aparelhagem apropriada.

O LOCAL DE TRABALHO DO QUMICOA maior parte das atividades de um qumico se desenvolve no laboratrio. Por esse moti-

vo, necessrio ter uma noo de sua aparelhagem bsica e de como trabalhar nele.

Um laboratrio pode tornar-se um lugar muito perigoso, devido ao uso inadequadodos materiais e equipamentos nele existentes. Por isso, importante conhecermos algu-


Leis: relaes matemticas entre as grandezas envolvidas nos experimentos.

Hipteses: suposies feitas para tentar explicar os fatos observados.

Com base nos meus conhecimentos de Qumica, suponho

que a mistura dessas duas

substncias seja muito

reativa.

Vou derramaruma sobre a

outra e agitar a mistura...

Humm,nenhuma mudana.

Logo, nestas condies, as

duas no reagem.

...ento estas outrasduas tambm

no devemreagir.

Talvez sejamelhor mudar

minhas roupas e

minha teoria.

Fazendo uma previso.

Prognosticando (hiptese). Modificando idias.

Experimentando. Tirando concluses.

mas normas de segurana. A maior parte dos acidentes que podem ocorrer em um la-boratrio provocada pelo desconhecimento das seguintes regras bsicas de segurana:a) no correr;b) manter os acessos desimpedidos;c) no colocar livros, sacolas, ferramentas etc. sobre as bancadas ou bancos;d) no comer, beber ou fumar;e) manter os extintores de incndio em condies de uso;f) manter o local sempre limpo e organizado;g) fechar gavetas e armrios logo aps o uso.

Proteo pessoalPara proteger pele e roupas, deve-se usar sempre um avental de mangas longas,

feito de algodo, pois fibras sintticas so altamente inflamveis. Quando for necessrioproteger os olhos, conveniente usar culos de segurana. Para proteo das mos, aotrabalhar com produtos corrosivos, devem-se usar luvas de borracha.

Nos laboratrios e nos rtulos das embalagens de reagentes so utilizados smbolosde segurana, que tm a finalidade de informar e alertar sobre a existncia de perigo.Veja alguns deles:


Avental de algodo com man-gas longas. Indica que deve-mos proteger a pele e a roupa.

culos de segurana. Devemser usados na proteo de res-pingos e estilhaos.

O uso de luvas evita o contatodas mos com substnciascorrosivas, vidros quebrados eobjetos quentes.

Usar pina de madeira para oaquecimento do tubo de en-saio.

Indica produo de vapores no-civos ou venenosos, que nodevem ser inalados.

Possibilidade de ocorrncia deexploso.

O descarte de determinadomaterial deve ser feito de ma-neira especfica (conformeindicao do professor).

Smbolo de alerta para a necessi-dade de lavar as mos aps cadaexperimento (evitar tocar o rosto eos olhos durante o experimento).

Caixa de primeiros socorros.(Seu uso deve ser orientadopelo professor.)

Smbolo de substncias vene-nosas, que no devem entrarem contato com a pele nem terseus vapores inalados.

Possibilidade de choque el-trico.

Indica materiais radioativos.

Identifica substncias infla-mveis.

Identifica substncias custi-cas ou corrosivas.

1. Qual substncia, que pode ser extrada dagua do mar, usada como tempero de ali-mentos e, quando adicionada carne crua,favorece a sua conservao? Cite outra fontede obteno dessa substncia.

2. Procure, em sua casa, embalagens que apre-sentem os smbolos a seguir e indique de quematerial elas so constitudas.

3. No lixo domstico, existem vrios materiaisreciclveis. Cite alguns deles.

4. Em 1984, numa indstria da Union Carbide, nacidade de Bhopal,na ndia,ocorreu um vazamentoda substncia isocianato de metila, a matria-pri-ma que compe inseticidas extremamente pode-rosos. Mais de 3 mil pessoas morreram, e outras14 mil apresentaram seqelas, como cegueira,esterilidade, distrbios neurolgicos, alteraesno funcionamento do fgado, rins etc.Na sua opinio, os governos deveriam ou noproibir a fabricao desses inseticidas, os quais,apesar de extremamente txicos, permitem oaumento da produtividade agrcola, amenizandoproblemas gerados pela fome? Quais sugestesvoc apresentaria para resolver esse problema?Algumas delas envolveriam aplicao de gran-

des volumes de capitais por parte das empre-sas e dos governos?

5. Leia atentamente os itens a seguir e indiquequais geram benefcios, problemas ou ambos.Justifique a sua resposta.

a) utilizao de derivados de petrleo: gasoli-na, leo diesel etc.;

b) utilizao de inseticidas domsticos;c) conservantes de alimentos;d) consumo de refrigerantes;e) consumo de adoantes artificiais.

6. Um estudante preparou pipocas nolaboratrio usando alguns gros demilho, um bquer grande e uma lmi-na de plstico, na qual fez um furocom alfinete antes de cobrir o bquer.Aps aquecer o sistema durante certotempo, ele observou que os grosexplodiam, transformando-se empipoca, e que havia algumas gotas degua na face interna da lmina plstica.

Com base nessas informaes, responda:a) Qual a origem da gua presente na lmina de

plstico?b) O que deve ter ocorrido no interior do gro de

milho para causar a exploso?c) Essa transformao ocorreria sem aqueci-

mento?d) Se usssemos uma balana de grande pre-

ciso para medir a massa do gro de milhoantes e aps a exploso, a massa seria amesma?


Exerccios de classeAo longo da sua vida, voc acumula uma srie de co-nhecimentos qumicos, mesmo sem perceber. Use-os para responder s seguintes questes:

1. Cite pelo menos um metal encontrado emcada um dos objetos a seguir:a) panela;b) fio condutor de eletricidade; c) jia;d) trilho de trem;e) lata de bebida;f ) faca;g) filamento de lmpada.

2. Qual substncia encontrada no vinho e napinga pode ser utilizada como combustvelpara mover veculos? Qual matria-prima uti-lizada no Brasil para produzi-la?

3. Os alimentos podem apresentar, em sua com-posio, protenas, gorduras, fibras etc. Den-tre os alimentos a seguir, indique pelo menosum componente presente:

a) na carne bovina; d) no leite e no queijo;b) no peixe; e) nos ovos;c) nas verduras; f ) nas frutas.

4. O fumo matria-prima do cigarro contmmais de 4 mil compostos, dos quais cerca de400 so venenosos, e 40 substncias can-cergenas. Cite o nome da substncia maisconhecida presente no fumo.

5. Quais procedimentos voc adotaria paradiminuir a quantidade de lixo?

Exerccios propostos

ala) c) e)

b) d) f )

PET

CONCEITOS FUNDAMENTAIS

MATRIA

A matria nem sempre visvel. O ar um exemplo disso. Podemos, atravs de ex-perimentos simples, constatar que o ar ocupa lugar no espao. Observe um deles:

Usamos massa de modelar para prender um funil em um frascode vidro e, ao mesmo tempo, vedar o frasco, impedindo a sada de arpor pequenos orifcios. Assim, o ar s entra ou sai atravs do funil. Setentarmos colocar um lquido colorido no frasco (gua com groselha,por exemplo), verificaremos que o lquido no consegue entrar, impe-dido pelo ar contido no frasco.

Podemos tambm determinar a massa de uma certa quantidadede ar mediante a utilizao de balanas. Um litro de ar apresentamassa aproximada de 1,3 gramas.

ENERGIANa verdade, no existe uma definio satisfatria para energia. Porm, pode-se afir-

mar que o conceito de energia est diretamente relacionado realizao de trabalho, aofato de provocar modificaes na matria e de ser interconversvel em suas vrias formas.

Uma das formas de energia mais utilizadas a eltrica, que pode ser obtida de vriasmaneiras. Vejamos algumas delas:


Nas usinas hidreltricas, quando agua represada cai atravs de tubulaes,faz girar turbinas acopladas a um gerador,o qual produz energia eltrica. Essa umafonte de energia praticamente inesgot-vel; contudo, seu funcionamento dependede um volume mnimo de gua represada.A construo de grandes usinas gera pro-blemas sociais e ambientais.

Existem vrios proces-sos qumicos (reaesqumicas), que sero estu-dados em eletroqumica,os quais podem originarenergia eltrica.

A energia elica (ar em movimen-to), que j foi usada para produzirenergia mecnica nos moinhos, atual-mente usada com auxlio de tur-binas, para produzir energia eltrica.

As clulas fotoeltricasdos painis solares transfor-mam a energia luminosa pro-veniente do Sol em energiaeltrica, sendo consideradauma fonte de energia ines-gotvel e que no produz da-nos ao meio ambiente.

Matria: tudo o que ocupa lugar no espao e tem massa.

Chr

isto

f Gun

kel

Mar

tin B

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L

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Pho

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UNIDADES DE MEDIDAEm Qumica, para realizar qualquer experimento, alm dos conceitos bsicos de

matria e energia, tambm necessrio conhecer algumas unidades de medida.

A medida de uma grandeza um nmero que expressa uma quantidade, compara-da com um padro previamente estabelecido.

Os mltiplos e submltiplos do padro so indicados por prefixos.

Massa

Observao:

Essa definio simplificada, pois o conceito de massa no absoluto. De acordo com 2 Lei deNewton, a massa de um corpo est relacionada com a medida da sua inrcia, ou seja, medida dadificuldade que um corpo tem para variar a sua velocidade (massa inercial).

H tambm outra definio a de massa gravitacional, cuja medida depende da existncia defora gravitacional. Neste caso, a massa de um corpo pode ser medida, por exemplo, mediante ouso de balanas.

A determinao da massa de um corpo feita pela comparao da massa desconhe-cida desse corpo com outra massa conhecida, um padro. Para esta determinao usa-se um aparelho chamado balana.


Nas usinas nucleares, como nas termoeltricas,atravs de processos fsico-qumicos, produz-se energiatrmica, que transformada em energia eltrica.

A distribuio da energia eltricapara as diferentes regies de um pas feita por redes de transmisso.

Ao chegar em sua casa ou em instalaes industriais, a energia eltrica transformada emoutros tipos de energia.

Massa (m): a quantidade de matria que existe num corpo.

Sto

ck P

hoto

s

Chr

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No Sistema Internacional (SI), a uni-dade-padro de massa o quilograma (kg).

Volume

O volume de um corpo com a formade um cubo determinado multiplican-do-se seu comprimento por sua altura epor sua largura.

No SI, a unidade-padro de volume o metro cbico (m3). No entanto, a uni-dade mais usada em Qumica o litro (L).

Num laboratrio, os volumes dos lquidos podem ser obtidos de vrias maneiras,usando-se diferentes aparelhos, em funo do volume de lquido a ser determinado.Observe:

Esses equipamentos so utilizados na obteno de medidas volumtricas de lquidos.


quilograma (kg) 1000 g ou 103 g

1 g ou 100 g

0,001 g ou 103 g

grama (g)

miligrama (mg)

Volume (V): a extenso de espao ocupado por um corpo.

10 cm = 1 dm

1 cm

10 cm

10 cm

V = comprimento altura largura

m3 1 000 dm3 ou 1 000 L

1 dm3 ou 1 L

0,001 dm3 ou 0,001 L103 dm3 ou 103 L

dm3 ou L

cm3 ou mL

Bales volumtricos.

Bquer. Erlenmayer.

Proveta.Pipetas. Bureta.

esquerda: balana de pratos. direita: balana moderna.

vol. = 1 cm 1 cm 1 cm

= 1 cm3

= 1 mL

vol. = 10 cm 10 cm 10 cm= 1000 cm3

= 1000 mL= 1 L

Foto

s:Th

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Foto

s: T

has

Fal

co

Observao:

Quando usamos aparelhagem de medida de volume, devemos manteros olhos no mesmo nvel da superfcie do lquido, conforme mostra afigura ao lado.

Temperatura

Os valores de temperatura so determinados por um aparelho chamado ter-mmetro, que consiste de um fino tubo de vidro graduado e parcialmente cheio de mer-crio ou lcool colorido. medida que a temperatura aumenta, o lquido se expande ese move ao longo do tubo.

A graduao do tubo indica a variao detemperatura do lquido. Essa graduao aescala termomtrica do aparelho (existemvrias escalas em uso, atualmente).

A escala de graduao mais comumente usadanos trabalhos cientficos a escala Celsius. Elapossui dois pontos de referncia: o congelamentoe a ebulio da gua ao nvel do mar, que corres-pondem, respectivamente, a 0 C e 100 C.

Existem outras escalas centgradas, como aKelvin, recomendada pelo SI e conhecida comoescala absoluta.

Presso

A Terra est envolvida por uma camada de ar que tem espessura aproximada de 800km. Essa camada de ar exerce presso sobre os corpos: a presso atmosfrica.

A diminuio do nmero de partculas do ar em grandes altitudes pode ser a causade problemas para pessoas desacostumadas a essa condio.


Temperatura (T): relaciona-se com o estado de agitao das partculas que formamum corpo e com a capacidade desse corpo de transmitir ou receber calor.

ponto de ebulio da gua

373,15 K

escalaKelvin

escalaCelsius

100,00 C

ponto de solidificao da gua

273,15 K 0,00 C

zero absoluto

0,00 K 273,15 C

TK = TC + 273

Presso (P): a relao entre a fora exercida na direo perpendicular, sobre uma dadasuperfcie, e a rea dessa superfcie.

Variao da presso na superfcie

P > P > P > ...

P = 1 atm

P

P

unidade de volume =1 L = poucas partculas

unidade de volume =1 L = mais partculas

unidade de volume =1 L = muito mais partculas

mar

A presso atmosfri-ca varia de acordo coma altitude. Em regiesde grande altitude, hmenor quantidade departculas do ar por uni-dade de volume, portan-to a presso tambm menor.

proveta

Pelo Sistema Internacional (SI), a unidade-padro o pascal (Pa), que se relacionacom a unidade atmosfera na seguinte proporo:

Densidade

A expresso que permite calcular a densidade dada por:

Para slidos e lquidos, a densidadegeralmente expressa em gramas/cen-tmetros cbicos (g/cm3); para gases,costuma ser expressa em gramas/litro(g/L).

(Unicamp-SP) Trs frascos de vidro transparente, fechados, de formas e dimenses iguais, con-tm cada um a mesma massa de lquidos diferentes. Um contm gua, o outro, clorofrmio eo terceiro, etanol. Os trs lquidos so incolores e no preenchem totalmente os frascos, osquais no tm nenhuma identificao. Sem abrir os frascos, como voc faria para identificaras substncias?A densidade (d) de cada um dos lquidos, temperatura ambiente, :d(gua) = 1,0 g/cm3

d(clorofrmio) = 1,4 g/cm3

d(etanol) = 0,8 g/cm3

SOLUOA partir da expresso que permite calcular densidades d = , temos que m = d V

mgua = dgua Vguamclorofrmio = dclorofrmio Vclorofrmiometanol = detanol Vetanol


1 atm = 101 325 Pa ou, aproximadamente, 1 atm 100 kPa

Unidades de presso

atm

1

cm Hg

76

mm Hg

760

torr

760

kPa

100

Densidade (d): a relao (razo) entre a massa de um material e o volume por eleocupado.

d =massa

d =m

d =kg

Volume V m3

Nas regies polares, comum a presenade grandes blocos de gelo (gua pura), os ice-bergs, flutuando na gua do mar (gua e ou-tros materiais). Isso ocorre porque a densi-dade do gelo (0,92 g/cm3) menor que a den-sidade da gua do mar (1,03 g/cm3).

EXERCCIO RESOLVIDO

como a massa a mesma, o lquido de maiordensidade dever apresentar o menor volume

m = d V

mV

!

!

12

3

Sto

ck P

hoto

s

A ilustrao ao lado nos fornece uma representaodos trs frascos.

Observao:Em laboratrio, os reagentes lquidos comumente so armazenados em plsticos ou frascos de vidro de rolhaesmerilhada, como os da ilustrao.


clorofrmio gua etanol

1. Transforme as massas em gramas (g):a) 0,20 kgb) 200 mg

2. Transforme os volumes em litros (L):a) 1 dm3

b) 100 mLc) 200 cm3

d) 3,0 m3

3. Transforme as temperaturas:a) 27 C em Kelvin (K)b) 500 K em C (Celsius)

4. Transforme as presses:a) 1 520 mm Hg em atmb) 0,5 atm em mm Hg

5. Observe a tabela:

Esses trs materiaisforam colocados numaproveta, originando umsistema com o seguinteaspecto:

Relacione as substn-cias A, B, C com aquelasmencionadas na tabela.Justifique.

Exerccios de classe

50

40

30

20

10

A

C

B

Substncia Densidade

gua 1,0 g/cm3

benzeno 0,90 g/cm3

clorofrmio 1,53 g/cm3

Exerccios propostos1. Quantos sacos de cimento com 50 kg de massa

podem ser transportados por um caminho comcapacidade mxima de carga igual a 10 t?Dado: 1 tonelada = 103 kg

2. Considere as informaes: 1 microlitro (L) = 106 L volume de 1 gota = 5L = 50 106 LDetermine o nmero de gotas necessrio paraencher um recipiente de 0,20 L.

3. A febre o aumento da temperatura corporal,que raramente excede a 41C nos seres hu-manos, e faz parte do mecanismo de defesado corpo, pois normalmente provocada porprocessos inflamatrios, infecciosos e deintoxicao. Por outro lado, temperaturasabaixo de 36,1 C, provocadas pela exposioprolongada a ambientes muito frios, tambmpodem ser letais: o organismo, na tentativa demanter sua temperatura normal, acelera inten-samente o metabolismo, acarretando infartos.Quais os valores, em Kelvin (K), para as tem-peraturas mencionadas no texto?

4. Um mergulhador, quando atinge a profundi-dade de 32 m, est sujeito a uma pressototal de 5 atm, que corresponde soma dapresso exercida pela atmosfera e da colunade gua sobre ele. Determine a presso total,em mm Hg, que agir sobre esse mergulhadorquando ele atingir uma profundidade de 64 m.

5. (UFPI) Em uma cena de um filme, um indivduocorre carregando uma maleta tipo 007 (volumede 20 dm3) cheia de barras de um certo metal.Considerando que um adulto de peso mdio(70 kg) pode deslocar com uma certa veloci-dade, no mximo, o equivalente ao seu prpriopeso, indique qual ometal contido namaleta, observandoos dados da tabelaao lado. (Dado: 1 dm3 = 1 L= 1 000 cm3)a) Alumnio. d) Chumbo.b) Zinco. e) Ouro.c) Prata.

Densidade em g/cm3

Alumnio 2,7

Zinco 7,1

Prata 10,5

Chumbo 11,4

Ouro 19,3

1.

Neste restaurante do tipo self-service, osclientes so pesados na entrada e na sada,e a cobrana feita em funo da diferenade massa. Suponha que voc fosse a esserestaurante e na entrada a balana indicasse40 quilogramas. Se na sada a balana indi-casse 40,6 quilogramas,a) o seu aumento de massa corresponderia a

quantos gramas?b) quanto voc pagaria pela refeio?

2. Em vrios medicamentos,como, por exemplo, xaro-pes, encontramos um pe-queno frasco medidor, comomostra a figura ao lado:Suponha que seu mdico tenha lhe receitadotomar 5 mL de um determinado xarope 4vezes ao dia, durante 10 dias, e que o frascocontinha 0,15 L do medicamento.a) Qual volume total, em litros (L), voc deve

ingerir diariamente?

b) Quantos frascos desse medicamento vocdeve comprar para seguir a prescriomdica?

c) Ocorrer sobra de medicamento?

Leia o texto a seguir para resolver as questes 3 e 4.

Um dos combustveis mais utilizados nomundo atual a gasolina, que uma mistura dehidrocarbonetos e apresenta densidade aproxi-mada de 0,8 g/cm3. Seu preo varia de paspara pas, de acordo com vrios fatores, taiscomo: quantidade do petrleo extrado de fontesnacionais, quantidade do petrleo importado,custo do transporte do petrleo e seus deriva-dos, valor da moeda nacional etc. Nos EstadosUnidos, a gasolina comercializada usando-secomo unidade de medida de volume o galo (cor-respondente a aproximadamente 3,8 L), cujopreo mdio de US$ 2,00.

Num teste para medio de consumo de com-bustvel, um automvel vazio, contendo 57 L degasolina no tanque, teve a sua massa medidaantes e depois de percorrer uma distncia de150 quilmetros, sendo encontrados osseguintes valores:

massa inicial = 1 025,6 quilogramas

massa final = 1 013,6 quilogramas

3. Determine a massa da gasolina contida emum galo e o preo, em reais, de 1 L dessagasolina, comprada nos Estados Unidos (1 US$ = R$ 2,70).

PARTE 1 QUMICA GERAL266. (ENEM) Pelas normas vigentes, o litro do

lcool hidratado que abastece os veculosdeve ser constitudo de 96% de lcool puro e4% de gua (em volume). As densidades des-ses componentes so dadas na tabela.

Um tcnico de um rgo de defesa do con-sumidor inspecionou cinco postos suspeitosde venderem lcool hidratado fora das nor-mas. Colheu uma amostra do produto emcada posto, mediu a densidade de cada uma,obtendo:

A partir desses dados, o tcnico pde concluirque estavam com o combustvel adequadosomente os postos:

a) I e II.b) I e III.c) II e IV.d) III e V.e) IV e V.

gualcool

Substncia

1000800

Densidade (g/L)

I

Posto

822

II 820

III 815

IV 808

V 805

Densidade do combustvel (g/L)

Exerccios de contexto

Se o slido apresentar forma geomtrica bem definida, voc pode determinar seu volume,medindo suas dimenses e multiplicando-as. Porm, se precisar determinar o volume de um sli-do com formato irregular, conhecendo somente a sua massa, sem conhecer a sua densidade, vocpode proceder da seguinte forma:

a) Coloque gua em um recipiente graduado, como uma proveta, at um determinado volume.

b) Mergulhe o slido de formato irregular no recipiente contendo gua e verifique o novo volumede gua.

c) A diferena entre o volume final e o volume inicial o volume deste slido. A partir deste

procedimento podemos determinar a densidade do slido utilizando a expresso .

Observao:Este procedimento apropriado para slidosmais densos que o lquido.

Sugesto:Determine o volume e a densidade de umabolinha de gude e de uma colher de ch.

27Unidade 1 Introduo ao estudo da Qumica4. Considerando que a variao de massa seja

devida unicamente gasolina consumida,determine o volume de gasolina consumido eo consumo mdio, em quilmetros por litro,no teste.

5. Observe o esquema:

Sabendo que:I a gua passa do estado lquido para o

de vapor

II o vapor gira as hlices de uma turbinaIII o movimento no interior de um gerador

produz energia eltrica

a) Indique os itens que podem corresponderao meio utilizado no processo:I usina elicaII usina termoeltricaIII clulas fotoeltricasIV usina hidreltricaV usina nuclear

b) Quais fontes de energia indicadas no exer-ccio anterior podem produzir energialimpa e considerada inesgotvel?

c) Numa usina termoeltrica, uma das subs-tncias queimadas o carvo. Duranteessa queima (combusto), so lanados naatmosfera gases nocivos ao meio ambientee ao ser humano. Como denominada essasituao?

d) Em qual dos processos citados uma estia-gem prolongada pode afetar a produo deenergia eltrica?

F a a v o c m e s m o

Determinao do volume de um slido

d = mV

volume inicial = Vi

gua

volume inicial = Vi

volume final = Vf

gua

slido com formato irregular

II turbinaenergiaeltrica

III geradorI gua em

ebulio

CONSTITUIO DA MATRIAAtualmente no h dvidas de que toda matria seja formada por minsculas partcu-

las, denominadas tomos. Essa idia, como j vimos, foi proposta pelos filsofos gregosLeucipo e Demcrito (400 a.C.).

Em 1808, baseado em fatos experimentais, o cientista britnico John Dalton (1766-1844) formula uma teoria atmica para explicar a constituio da matria.

TEORIA ATMICA DE DALTONEssa teoria possibilitaria, posteriormente, a

criao do primeiro modelo do tomo, a qualexpressa, em termos gerais, o seguinte:

1. A matria constituda de pequenas partculasesfricas macias e indivisveis denominadastomos.

2. Um conjunto de tomos com as mesmas mas-sas e tamanhos apresenta as mesmas pro-priedades e constitui um elemento qumico.

3. Elementos qumicos diferentes apresentamtomos com massas, tamanhos e propriedadesdiferentes.

4. A combinao de tomos de elementos dife-rentes, numa proporo de nmeros inteiros,origina substncias diferentes.

5. Os tomos no so criados nem destrudos: so simplesmente rearranjados, originandonovas substncias.

Para melhor representar sua teoria atmica, Dalton substituiu os antigos smbolosqumicos da alquimia por novos e criou smbolos para outros elementos que no eramconhecidos pelos alquimistas.

Representao dos elementos qumicosAt 1808, quando surgiu a teoria atmica de Dalton, eram conhecidos aproximada-

mente 50 elementos qumicos. Por volta de 1810, o qumico sueco Berzelius (1779-1848)organizou a notao qumica utilizada at essa data, que era bastante confusa, intro-duzindo como smbolo dos elementos as iniciais de seus nomes em latim.

Dalton acreditava que os tomosfossem macios, esfricos e indi-visveis como bolinhas de gude.

CE

DO

C

Para indicar a proporo com que cada elemento entra na formao de determina-da substncia, Dalton associou um ndice numrico aos smbolos.

A representao grfica de uma substncia em que so utilizados os smbolos e osndices numricos denominada frmula e representa a constituio de cada unidadeformadora da substncia. Essas unidades so denominadas molculas.

29Unidade 2 A matria

Elemento

Ouro

Prata

Ferro

Cobre

G

S

I

C

Gold

Silver

Iron

Copper

Smboloalqumico

Dalton

Nome em ingls

Smbolo em ingls

Au

Ag

Fe

Cu

Aurum

Argentum

Ferrum

Cuprum

Berzelius

Nome em latim

Smbolo em latim

Representaes de uma molculade gua

elementoshidrognio = H

oxignio = O

quantidade de tomos

H2O1

23

2 tomos de H

1 tomo de O

12

3frmula

H2O ==

O3

12

3=

oxignio = O

quantidade de tomos

O3

12

3

3 tomos de O

12

3frmula

Representaes de uma molculade oznio

John DaltonJohn Dalton considerado o pai da Qumica terica. Com

apenas 12 anos de idade iniciou sua brilhante carreira lecio-nando em uma escola da comunidade Quaker, da qual eramembro.

Alm de ter elaborado a teoria atmica, Dalton descobriuuma importante lei da Fsica a Lei das Presses Parciais

dos Gases. Uma curiosidade sobre a sua vida profissional: eletambm atuou como meteorologista, tendo feito cerca de200 mil anotaes.

Dalton foi o primeiro cientista a descrever uma deficin-cia visual da qual sofria cujo portador no consegue distinguir algumas cores, entreelas, o vermelho e o verde. O seu trabalho sobre essa deficincia foi to importante quehoje ela conhecida por daltonismo. Atualmente, sabe-se que o daltonismo afeta 5% doshomens e 0,5% das mulheres.

Membro da comunidade Quakercom seus trajes caractersticos

do final do sculo XIX.

tomo deoxignio

= tomo deoxignio

= tomo dehidrognio

elemento

14

24

3

CLASSIFICAO DA MATRIA

SUBSTNCIASComo j vimos, um conjunto de tomos com as mesmas propriedades qumicas cons-

titui um elemento qumico, e cada substncia caracterizada por uma proporo cons-tante desses elementos.

A classificao das diferentes substncias feita de acordo com sua composio.

Substncia puraTipo de matria formada por unidades qumicas iguais, sejam tomos, sejam molcu-

las, e por esse motivo apresentando propriedades qumicas e fsicas prprias.

As substncias puras podem ser classificadas como simples ou compostas.

Substncias simplesA substncia formada por um ou mais tomos de um mesmo elemento qumico

classificada como substncia pura simples ou, simplesmente, substncia simples.

Substncias compostasQuando as molculas de determinada substncia so formadas por dois ou mais ele-

mentos qumicos, ela classificada como substncia pura composta ou, simplesmente,substncia composta.

MISTURAS

Como as misturas apresentam composio varivel, tm propriedades como pontode fuso, ponto de ebulio, densidade diferentes daquelas apresentadas pelas subs-tncias quando estudadas separadamente.


gs hlio (He) gs oznio (O3) fsforo (P4)gs oxignio (O2)

gs ciandrico (HCN) gua (H2O)

Mistura: formada por duas ou mais substncias, cada uma delas sendo denominadacomponente.

A maioria dos materiais que nos cercam so misturas. O ar que respiramos, porexemplo, formado por uma mistura de trs tipos principais de gases:

gs nitrognio (N2) = 78%;

gs oxignio (O2) = 21%;

gs argnio (Ar) 1%; gs carbnico (CO2) 0,03%.

Tipos de misturasDe acordo com o aspecto visual de uma mistura, podemos classific-la em funo

do seu nmero de fases:

Considere as seguintes misturas:


Observao: Estamos considerando o ar seco, na ausncia de poluentes.

lcool hidratado: formadopor lcool etlico (C2H6O) egua (H2O).

Tanto na gua encanada como na gua mi-neral existe um grande nmero de substnciasdissolvidas. A composio dessa mistura dada nos rtulos das garrafas de guamineral.

Fase: cada uma das pores que apresenta aspecto visual homogneo (uniforme), oqual pode ser contnuo ou no, mesmo quando observado ao microscpio comum.

gua + acar dissolvidoleo

gua

Aspecto visual contnuo: uma nica fase. Aspecto visual descontnuo: duas fases.

Chr

isto

f G

unke

l

CE

DO

C

Ouro 18 quilates:mistura formada ba-sicamente por 75%de ouro (Au) e 25%de cobre (Cu) e prata(Ag).

CE

DO

C

Dessa maneira, as misturas so classificadas em funo de seu nmero de fases:

As misturas homogneas so chamadas solues. Alguns exemplos: gua detorneira, vinagre, ar, lcool hidratado, pinga, gasolina, soro caseiro, soro fisiolgico e algu-mas ligas metlicas. Alm dessas, todas as misturas de quaisquer gases so sempremisturas homogneas.

Alguns exemplos de misturas heterog-neas: gua e leo, areia, granito, madeira,sangue, leite, gua com gs. As misturas for-madas por n slidos apresentam n fases,desde que estes slidos no formem uma ligaou um cristal misto.

Independentemente de uma amostra dequalquer material ser uma substncia ou umamistura, ela ser denominada um sistema tudo que objeto da observao humana etambm poder ser classificada em funo doseu aspecto visual.

SISTEMAS


Mistura homognea: toda mistura que apresenta uma nica fase.

Mistura heterognea: toda mistura que apresenta pelo menos duas fases.

O granito apresenta trs fases: quartzo, feldspatoe mica.

Thal

es T

rigo

O aspecto visual contnuo deuma mistura no se restringeapenas simples percepo aolho nu, mas abrange tambm autilizao de aparelhos pticoscomuns: os microscpios. O leite considerado uma mistura hete-rognea.

copo deleite

lquido brancocom gotculasde gordura(amarela)

Aspecto homogneoa olho nu

Aspecto heterogneoao microscpio

Sistema homogneo: apresenta aspecto contnuo, ou seja, constitudo por umanica fase.

Sistema heterogneo: apresenta um aspecto descontnuo, ou seja, constitudo pormais de uma fase.

CONCEITOS FUNDAMENTAIS

Elemento qumico: formado por tomos que apresentam propriedades qumicasiguais.

Exemplos:

Substncia: formada geralmente pela unio de dois ou mais tomos.

1. Nvel atmico ou "microscpico": Substncias simples: so formadas

por um nico elemento qumico.

Mistura: formada por mais de uma substncia, as quais no podem ser representadaspor uma nica frmula. Algumas vezes sua composio pode ser indicada pelas frmu-las de suas vrias substncias constituintes.

1. Nvel microscpico


Sistemas homogneos

mistura

substncia pura

gua

Sistemas heterogneos

misturasubstncia pura

leo

gua

gelo: H2O(slida)

gua: H2O(lquida)

Substncia pura: um componenteMistura homognea: mais de um componente

Substncia pura: um componente em diferentes estados fsicosMistura heterognea: mais de um componente

Sistema homogneo(uma fase)

Sistema heterogneo(mais de uma fase)

elementos qumicosoxignio = smbolo: O

hidrognio = smbolo: H

Substncias compostas: so formadaspor mais de um elemento qumico.

gs ciandrico (HCN)gs hidrognio (H2) gs cloro (Cl2)

mistura dos gaseshidrognio (H2) e cloro (Cl2)

mistura degua (H2O) e gs oznio (O3)

gua (H2O)

1. Qual das alternativas a seguir contm apenassubstncias compostas?a) N2, P4, S8. d) N2, O3, H2O.b) CO, He, NH3. e) H2O, I2, Cl2.c) CO2, H2O, C6H12O6.

2. (MACK-SP) O nmero de substncias simplesentre as substncias de frmula: O3, H2O, Na,P4, CH4, CO2 e CO :

a) 2. b) 3. c) 4. d) 5. e) 7.

3. (UFPA) Considerando-se a reao:C + H2O CO + H2

Entre reagentes e produtos esto presentes:a) 2 substncias simples e 2 compostas.b) 1 substncia simples e 3 compostas.c) 3 substncias simples e 1 composta.d) 4 substncias simples.e) 4 substncias compostas.

4. (Cesgranrio-RJ) Identifique a alternativa que apre-senta, na seqncia, os termos corretos quepreenchem as lacunas da seguinte afirmativa:Uma substncia .... formada por ...., con-tendo apenas .... de um mesmo .... .a) composta; molculas; elementos; tomo.b) composta; molculas; tomos; elemento.c) qumica; elementos; molculas; tomo.d) simples; tomos; molculas; elemento.e) simples; molculas; tomos; elemento.

5. (UECE) O tratamento da gua que a CAGECEdistribui, consiste basicamente na adio desulfato de alumnio, cloro, flor e outros produ-tos qumicos. A gua, aps o tratamento, clas-sifica-se como:a) mistura homognea. c) mistura azeotrpica.b) mistura heterognea. d) substncia pura.

6. (Fuvest-SP) Todas as guas com as denomi-naes a seguir podem exemplificar soluesde slidos em um lquido, exceto:a) gua potvel. d) gua mineral.b) gua destilada. e) gua do mar.c) gua dura.

7. (UFPE) Considere os vasos I, II e III a seguir:

Qual das alternativas corresponde identifi-cao mais adequada dos seus contedos?a) vaso I (zinco + gua);

vaso II (querosene + gua);vaso III (cloreto de sdio + gua).

b) vaso I (cloreto de sdio + gua);vaso II (querosene + gua);vaso III (zinco + gua).

c) vaso I (querosene + gua);vaso II (zinco + gua);vaso III (cloreto de sdio + gua).

d) vaso I (cloreto de sdio + gua);vaso II (zinco + gua);vaso III (querosene + gua).

e) vaso I (zinco + gua);vaso II (cloreto de sdio + gua);vaso III (querosene + gua).

8. Associe:

34

2. Nvel macroscpico:

Mistura de gases = mistura homognea(N2 + O2 + Ar) = (nitrognio + oxignio + argnio)3 componentes1 fase

lcool hidratado = mistura homognea(H2O + C2H6O) = (gua + lcool etlico)2 componentes1 fase

Mistura de gua e granito = mistura heterognea(H2O + quartzo + feldspato + mica)4 componentes4 fases

ar atmosfrico

Exerccios de classe

I II III

I oxignioII carbonoIII enxofreIV fsforo

a) vermelho e brancob) oznio e oxignioc) fulereno, diamante e grafitad) rmbico e monoclnico

elementos variedades alotrpicas

PARTE 1 QUMICA GERAL

1. (UFSC) Dentre as proposies abaixo, escolhaos itens que contm somente substnciascompostas.I S8, O3, P4, I2.II FeS, Al2O3, CO2, HgI2.III Ca, Mn, Pb, He.IV NaCl, H2, H2SO4, Au.V KOH, Ni(NO3)2, O2, Cl2. VI Cd, Co, Zn, B.

2. (UFF-RJ) Considere os seguintes sistemas:

Os sistemas I, II e III correspondem, respecti-vamente, a:a) substncia simples, mistura homognea,

mistura heterognea.b) substncia composta, mistura heterognea,

mistura heterognea.c) substncia composta, mistura homognea,

mistura heterognea.d) substncia simples, mistura homognea,

mistura homognea.e) substncia composta, mistura heterognea,

mistura homognea.

3. Considere os sistemas:a) gua + gasolina;b) gua + sal dissolvido;c) gua + sal dissolvido + sal no-dissolvido;d) gua + gelo;e) vinagre;f) leo de cozinha;g) granito;h) ar atmosfrico;i) ar com poeira.Classifique-os em homogneos ou heterogneos.

4. Identifique o nmero de fases e componentesnos sistemas a seguir:

5. (Unicamp-SP) Os peixes esto morrendoporque a gua do rio est sem oxignio, masnos trechos de maior corredeira a quantidadede oxignio aumenta. Ao ouvir esta infor-mao de um tcnico do meio ambiente, umestudante que passava pela margem do rioficou confuso e fez a seguinte reflexo: Estouvendo a gua no rio e sei que a gua contm,em suas molculas, oxignio; ento comopode ter acabado o oxignio do rio?

a) Escreva a frmula das substncias men-cionadas pelo tcnico.

b) Qual a confuso cometida pelo estudanteem sua reflexo?

6. (Unicamp-SP) Sob condies adequadas, umamistura de nitrognio gasoso, N2(g), e deoxignio gasoso, O2(g), reage para formar dife-rentes xidos de nitrognio. Se representar-mos o elemento nitrognio por e o elemen-to oxignio por , duas dessas reaes qumi-cas podem ser esquematizadas como:

a) D a frmula qumica do composto forma-do na reao esquematizada em I.

b) Escreva a equao qumica balanceada re-presentada no esquema II.

7. Sobre um elemento qumico, um estudanteescreveu: Forma duas substncias simplesimportantes: uma diatmica, consumida nasreaes de combusto e vital para o ser humano,e outra triatmica, presente na camada superiorda atmosfera e que absorve parte das radiaesultravioleta provenientes do Sol.

Com referncia ao texto mencionado peloestudante, responda:

a) Qual elemento qumico est sendo men-cionado?

b) Escreva a frmula das substncias:diatmica e triatmica.


Exerccios propostos

I

gua

IIgua

+etanol

IIIgua

+leo

gua +

sal

I III

II IV

gua +

sal

leo+

gua +

sal

gua +

sal+

granito

I

II

Responda:

1. A gua do mar uma substncia pura ou umamistura?

2. Escreva o nome e a frmula de quatro subs-tncias presentes na gua do mar.

3. As substncias qumicas mencionadas no textoso classificadas como simples ou compostas?

4. Quantos elementos qumicos e quantos to-mos de cada elemento esto presentes nasfrmulas das substncias citadas?

5. Qual substncia, no mencionada no texto, eque se encontra tambm dissolvida nas guasdos mares, permite a existncia de peixes?

6. Considere uma balana de dois pratos, comoa representada a seguir:

Se, no prato A, for colocado 1 L de gua domar Vermelho e no prato B, 1 L de gua domar Bltico:

a) eles permanecem nivelados.b) A sobe e B desce.c) A desce e B sobe.Justifique sua resposta.

7. Considere as seguintes amostras, todas con-tendo 1 L:x gua do mar Vermelhoy gua do mar Blticoz gua do mar do litoral brasileiro

Quais situaes abaixo esto corretas?

8. Se 1000 L de gua do mar Vermelho fossemtotalmente evaporados, qual massa de res-duo slido (sais) seria obtida? E quanto dessaquantidade corresponderia ao cloreto desdio?

PARTE 1 QUMICA GERAL368. (UFMT) Em 1974, Mrio J. Molina e F.

Sherwood Rowland lanaram uma idiaexplosiva: baseados em clculos tericos,levantaram a hiptese de que o cloro prove-niente de clorofluorcarbonos (compostosgasosos de carbono contendo cloro e flor)poderia destruir o oznio estratosfrico.Esses gases, conhecidos como Freons oupela sigla CFC, so utilizados principalmentecomo substncias refrigerantes em geladei-ras, condicionadores de ar etc. e, na poca,

eram empregados como propelentes em fras-cos de aerossis.Julgue os itens:a) O oxignio um exemplo de substncia

simples.b) O oznio tem frmula molecular O2.c) O oznio um gs que protege a Terra dos

efeitos dos raios ultravioleta da luz solar.d) O oxignio e o oznio diferem quanto ao n-

mero atmico dos elementos qumicos queos formam.


gua do marAs guas dos mares e oceanos contm vrios sais, cuja quantidade dissolvida (salinidade)

varia de acordo com a regio em que foram colhidas amostras. O mar Vermelho, por exem-plo, o que apresenta maior salinidade aproximadamente 40 g de sais dissolvidos paracada litro de gua (40 g/L). J o mar Bltico o que apresenta menor salinidade emmdia, 30 g/L.

Cerca de 80% (em massa) dos sais dissolvidos so constitudos de cloreto de sdio (NaCl);nos outros 20% so encontrados vrios sais, como o cloreto de magnsio (MgCl2) e o sulfa-to de magnsio (MgSO4).

A B

I II III

IV VIV

x z y zx

z

xz

yzy

z

ESTADOS FSICOS DA MATRIAToda matria constituda de pequenas partculas e, dependendo do maior ou menor

grau de agregao entre elas, pode ser encontrada em trs estados fsicos: slido, lqui-do e gasoso.

Cada um dos trs estados de agregao apresenta caractersticas prprias comoo volume, a densidade e a forma , que podem ser alteradas pela variao de tempe-ratura (aquecimento ou resfriamento).

Quando uma substncia muda de estado, sofre alteraes nas suas caractersticasmacroscpicas (volume, forma etc.) e microscpicas (arranjo das partculas), no haven-do, contudo, alterao em sua composio.

MUDANAS DE ESTADO FSICOO diagrama abaixo mostra as mudanas de estado, com os nomes particulares que

cada uma delas recebe.


Slido Lquido Gasoso

Cubos de gelo. Bexigas.

Caractersticas macroscpicas

Caractersticas microscpicas

Jarra comsuco.

Sup

erst

ock

Bra

sil

Sr

gio

Luiz

Per

eira

Sr

gio

Luiz

Per

eira

* Neste captulo, utilizaremos os termos gs e vapor de maneira indistinta, o que ser diferenciado posteriormente,quando abordarmos o Estudo dos Gases Perfeitos.

slido lquido gasoso(vapor)*liquefao ou condensaosolidificao

fuso vaporizao

sublimao

DIAGRAMAS DE MUDANA DE ESTADO FSICOAo aquecermos uma amostra de substncia pura, como, por exemplo, a gua no

estado slido (gelo) e anotarmos as temperaturas nas quais ocorrem as mudanas deestado, ao nvel do mar, obteremos o seguinte grfico, onde:

t1 = incio da fuso t3 = incio da ebuliot2 = fim da fuso t4 = fim da ebulio

t1 = t2 = 0 C t3 = t4 = 100 CPelo grfico podemos observar que a tem-

peratura de fuso (TF) da gua 0 C e a suatemperatura de ebulio (TE) de 100 C.

O grfico de aquecimento da gua apresen-ta dois patamares, os quais indicam que,durante as mudanas de estado, a temperaturapermanece constante.

Se aquecermos uma amostra de mistura,como, por exemplo, de gua e acar e anotar-mos as temperaturas nas quais ocorrem asmudanas de estado, ao nvel do mar, obteremoso seguinte grfico, onde:

Durante as mudanas de estado da mistura,as temperaturas de fuso e ebulio no per-manecem constantes.

Generalizando, temos:

As temperaturas de fuso (TF) e ebulio (TE) so duas propriedades utilizadaspara caracterizar e identificar substncias puras.


A produo de alimentosdesidratados um exemplo daaplicao industrial da subli-mao. Os cafs solveis liofili-zados, por exemplo, so pro-duzidos mediante o congela-mento a 30 C de uma soluoaquosa de caf, que trituradae conduzida a uma cmara avcuo, na qual a gua sublima,restando somente caf.

t 1

100

tempo

0

t2 t3 t 4

slido

slido elquido

lquidoe vapor

slido

lquido

vapor

slido elquido

lquidoe vapor

12

3

12

3 temperatura (C)

t 1 tempo

t F

t 2 t 3 t 4

slido elquido

lquidoe vapor

slido elquido

lquidoe vapor

t E

slidoslido

lquido

vapor

tF = variao da temperatura durantea fuso

tE = variao da temperatura durantea ebulio

temperatura (C)

O grfico de mudana de estado de qualquer substncia pura apresenta sempre doispatamares.O grfico de mudana de estado de misturas geralmente no apresenta patamares.

Chr

isto

f G

unke

l

Alm das TF e TE, necessrio o conhecimento de uma outra propriedade para seidentificar uma substncia: a densidade.

H vrias tabelas contendo os valores de TF, TE e a densidade de muitas substncias:

Dada a tabela:

resolva as questes:a) Qual o estado fsico de cada substncia temperatura ambiente?b) Construa um grfico de mudana de estado, indicando como a temperatura de uma amostra

de clorofrmio slido varia com o tempo quando submetida a aquecimento. Indique os esta-dos fsicos presentes em cada regio do grfico.


TF (C)

gua (H2O)

lcool comum (C2H6O)

mercrio (Hg)

ferro (Fe)

0

TE (C) d (g/cm3)

100 1,0

117 78 0,78

38,8 356,6 13,64

1535 2750 7,87

Misturas eutticasEssas misturas comportam-se como

uma substncia, isto , apresentam TFconstante, e o grfico apresenta um pata-mar durante a fuso.

Exemplos:

solda (estanho + chumbo)gelo + sal de cozinha

Misturas azeotrpicasEssas misturas comportam-se como

uma substncia, isto , apresentam TEconstante, e o grfico apresenta umpatamar durante a ebulio.

Exemplo:

lcool comum (96% de etanol e 4% de gua)

t 1tempo

TF

t E

t 2 t 3 t 4

lquidoe vaporlquidoe vapor

slidoslido

slido elquido

lquido

temperatura (C)

vapor

t 1tempo

t F

TE

t2 t 3 t 4

lquidoe vaporlquidoe vapor

slido elquido

temperatura (C)

slidoslido

lquido

vapor

EXERCCIO RESOLVIDOClorofrmio 63 oC

TF TE

61,0 oC

43 oC 182,0 oC

101 oC 34,5 oC

Fenol

Cloro

Existem algumas misturas com comportamento diferente, as quais apresentamum patamar apenas.

SOLUOa) A temperatura ambiente normalmente considerada igual a 20 C. Com base nos dados da

tabela, podemos construir um esquema indicando o estado fsico de cada substncia numadada temperatura.

b) Como o clorofrmio uma substncia pura,teremos o grfico conforme dado ao lado:

1. A seqncia dos quadrinhos mostra as mudanas de estado fsico da gua.

Para cada item a seguir, identifique o nome das mudanas de estado:

I A B III C BII B C IV B A


slido63 C

lquido61 C

vapor

TF TE20 C

slido43 C

lquido182 C

vapor

vapor

TF TE

slido101 C

lquido34,5 C

TF TE

Clorofrmio:

Fenol:

Cloro:

tempo

TE: 61

TF: 63S + L

S

L

L + V V

temperatura (C)

Exerccios de classe

Mauricio de Sousa. Turma da Mnica. O Estado de S. Paulo.

A B C

20 C

20 C

2. (MACK-SP) Indique os estados fsicos das subs-tncias I, II, III e IV citadas na tabela abaixo, temperatura de 40 C e presso de 1 atm.

3. O grfico a seguir indica as mudanas de esta-do da substncia pura chumbo quando sub-metida a um aquecimento:

a) Qual o estado fsico em que o chumbo seencontra aps 15 minutos de aquecimento?

b) Durante quanto tempo o chumbo perma-neceu totalmente liquefeito?

c) Em qual estado fsico o chumbo se encontraa uma temperatura de 1760 C?

d) Em quais intervalos de tempo o chumbocoexiste em dois estados fsicos?

4. Certa quantidade de uma substncia foi aque-cida num recipiente apropriado, sendo depoisresfriada. O grfico a seguir indica a variao

da temperatura com o tempo e as mudanasde estado observadas durante o experimento:

Observe o grfico e responda as questes aseguir.

I Registre em que trechos a substncia encontrada somente no estado:a) slido;b) lquido;c) gasoso;d) slido e lquido;e) lquido e gasoso.

II Considere os valores t1 e t2 de tempera-tura e indique:a) temperatura de fuso;b) temperatura de ebulio;c) temperatura de condensao;d) temperatura de solidificao.

III A passagem de A at E envolve absoroou liberao de calor?

IV A passagem de F at J envolve absoroou liberao de calor?


I ter etlico 116 34

II clorofrmio 63 61

III ciclobutano 127 31

IV fenol 43 183

SubstnciaPonto de fuso (C)

(medido a 1 atm)

Ponto de ebulio (C)

(medido a 1 atm)

10 tempo (min)

temperatura (C)

20 35 50

1 755

328

A

B

C H

I

J

DF

GE

temperatura

t2

t1

aquecimento resfriamento

1. Sabendo que a temperatura de fuso do ferro,a 1 atm, de 1536 C, e que ele usado paraproduzir motores de automveis e grelhas dechurrasqueira, a previso correta sobre a tem-peratura de um motor em funcionamento e docarvo em brasa na churrasqueira :

a) maior que 1536 C.b) menor que 1536 C.c) igual a 1536 C.Justifique sua resposta.

2. Dois copos, A e B, contendo respectivamente100 mL e 200 mL de gua destilada, soaquecidos uniformemente com a mesmafonte de calor.

Sendo tA e tB os tempos gastos para se ini-ciar a ebulio nos copos A e B; TEA e TEB astemperaturas de ebulio nos copos A e B,podemos afirmar:

a) tA = tB; TEA = TEB d) tA > tB; TEA = TEBb) tA < tB; TEA < TEB e) tA < tB; TEA = TEBc) tA > tB; TEA > TEB

Exerccios propostos

A BA B

100 mLde gua

200 mLde gua

tempo

O texto a seguir deve ser usado para responder as questes de 1 a 4.

Joo estava no ponto de nibus quando foiabordado por um desconhecido, que lhe con-tou uma estria triste, cheia de desgraa,doenas, perda de emprego etc. Ao final daestria, o desconhecido ofereceu-lhe umacorrente de ouro 18 quilates, de massa iguala 76 g, por apenas R$ 50,00.

Joo, condodo e tentado pela oferta van-tajosa, acabou comprando a corrente. Maistarde, meio desconfiado, ele decidiu realizaro seguinte experimento para comprovar se acorrente era ou no de ouro 18 quilates:

PARTE 1 QUMICA GERAL423. (Unicamp-SP) Colocando-se gua bem gelada

num copo de vidro, em pouco tempo ele ficamolhado por fora, devido formao de mins-culas gotas de gua.

Para explicar esse fenmeno, propuseram-seas duas hipteses seguintes:

a) Se aparece gua do lado de fora do copo, porque o vidro no totalmente imper-mevel. As molculas de gua, atraves-sando lentamente as paredes do vidro, voformando minsculas gotas.

b) Se aparece gua do lado de fora do copo,devehaver vapor de gua no ar. O vapor de gua,entrando em contato com as paredes frias docopo, condensa-se em minsculas gotas.

Qual hiptese explica o fenmeno? Justifique.

4. Numa bancada de laboratrio temos cincofrascos fechados com rolha comum que con-tm, separadamente, os lquidos seguintes:

Num dia de muito calor, em determinadoinstante, ouve-se no laboratrio um estampi-do, produzido pelo arremesso da rolha de umdos frascos para o teto.De qual dos frascos foi arremessada a rolha?a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5

5. (MACK-SP)

Analisando o grfico acima, referente ao aque-cimento de uma substncia slida, podemosafirmar que:

a) quando t = 2 minutos, tem-se um sistemamonofsico.

b) quando t = 4 minutos, coexistem substnciaslida e substncia lquida.

c) em t = 1 inicia-se a liquefao da substncia.d) a substncia tem ponto de fuso igual a 40 C.e) no intervalo de 5 a 8 minutos, a substncia

encontra-se totalmente na forma de vapor.

Frasco Lquido TF (1 atm) TE (1 atm)

1 etanol 112 C 78 C

2 n. pentano 100 C 36 C

3 anilina 6 C 180 C

4 benzeno 5 C 80 C

5 cido actico 17 C 120 C


volume inicial =100 mL

volume final =108,4 mL

corrente

gua

Sabendo que a densidade do ouro 18 quilates de 16,5 g/cm3, responda s questes:

1. A corrente era realmente de ouro 18 quilates?Explique como voc chegou a essa concluso.

2. Por certo, a aparncia da corrente contribuiupara a deciso de Joo, que se esqueceu oudesconhecia o fato de que um objeto pode serrecoberto por uma fina pelcula de metal e,dessa forma, ter sua aparncia alterada. Ba-

tempo (min)

temperatura (C)

60

40

20

1 2 3 4 5 6 7 8

PROCESSOS DE SEPARAO DE MISTURAS

ANLISE IMEDIATANa natureza, raramente encontramos substncias puras. Assim, para obtermos uma

determinada substncia, necessrio usar mtodos de separao. O conjunto de proces-sos fsicos que no alteram a natureza das substncias denominado anlise imediata.Para cada tipo de mistura heterognea ou homognea usamos mtodos diferentes.

DecantaoProcesso utilizado para separar

dois tipos de misturas heterogneas.

a) Lquido e slido

b) Lquido e lquido


seado na tabela de densidade apresentada aseguir, qual dos metais apresentados deve sero mais provvel constituinte da corrente?Justifique sua resposta.

3. O sistema formado pela corrente e a gua homogneo ou heterogneo? Quantas fasesapresenta?

4. Sabendo que o ouro 18 quilates formadopor 75% de ouro e 25% de prata e cobre, emmassa, identifique o grfico que melhor re-presentaria sua fuso:

Justifique sua escolha.

ferro

Metal

7,8

cobre 9,0

zinco 7,1

chumbo 11,0

Densidade (g/cm3) Grfico 1 Grfico 2

A fase slida (barro), por ser mais densa, sedimenta-se, ou seja, deposi-ta-se no fundo do recipiente, e a fase lquida pode ser transferida paraoutro frasco. A decantao usada, por exemplo, nas estaes de trata-mento de gua.

bquer

repouso

gualquido

slido

baqueta

barrogua barrenta

Bquer: usado para dissoluo, aquecimento ou medidas pouco precisas de volume delquidos.Baqueta: usada para facilitar o escoamento de um frasco para o outro.

O lquido mais denso permanece na parte inferior dofunil e escoado controlando-se a abertura da torneira.

Funil de bromo (separao): usado na sepa-rao de lquidos imiscveis.Suporte universal: dispositivo onde so aco-plados, com a ajuda de garras, outros equipamen-tos usados na separao de misturas.

tempo

temperatura

tempo

temperatura

funil de bromo

leo

gua

torneirasuporteuniversal

Centrifugao uma maneira de acelerar o processo de decantao envolvendo slidos e lquidos realiza-

da num aparelho denominado centrfuga. Na centrfuga, devido ao movimento de rotao, aspartculas de maior densidade, por inrcia, so arremessadas para o fundo do tubo.

Filt

quimica volume unico joao usberco e edgard salvador

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