EQUILBRIOS E DESEQUILBRIOSO amonacoO amonaco um gs sem cr, com forte cheiro, txico, inflamvel e irritante. utilizado como: Produto de limpeza domstica Fertilizante Corante Medicamentos Explosivos Indstria de plsticos e refrigerao

Industrialmente, pode ser usado na qumica (fertilizante), no fabrico de explosivos, no fabrico de certos medicamentos e cosmticos.Sntese do amonacoProcesso de Haber-BoschOdiazoto do ar combinado com o dihidrognio do gs natural, na proporo de 1:3, passam por um catalizador de ferro e alumnio. O hidrognio obtido por da decomposio do metano por aquecimento.CH4(g)+ H2O(g)CO(g)+ 3H2(g)O azoto obtido por destilao do ar lquido.N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g)+ energia

uma reaco exotrmica, ou seja, ocorre com libertao de calor.Reaces qumicasAs equaes qumicas tem dois aspectos: Qualitativo-indica-nos os reagentes e os produtos presentes numa reaco. Quantitativo-indica-nos as propores em que os reagentes reagem, formando os produtos.Reaces de sntese ou de composioso reaces entre duas ou mais substncias originando uma nova substncia.N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g)Reaces de anlise ou de decomposioso reaces inversas das anteriores, que ocorrem a partir de um composto, originado os outros.2NH3(g)N2(g)+ 3H2(g)Acerto de equaes qumicas Identifica-se todos os reagentes e produtos presentes na reaco qumica, atravs da escrita da sua frmula qumica.N2(g)+ H2(g)NH3(g) Contam-se os tomos de um mesmo elemento presente nos reagentes e nos produtos. Por exemplo, na reaco acima existem 2 tomos de azoto (N2) nos reagentes e 1 tomo no amonaco (NH3) do produto, o que nos indica que existe um menor nmero de tomos de azoto nos produtos. Para a reaco ficar correcta tem de se colocar um nmero estequiomtrico, de modo a esta ficar com o mesmo nmero de tomos do mesmo elemento nos reagentes e nos produtos.N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g) Por fim, contam-se os tomos acertados dos dois lados da equao, verificando se esta est acertada.Leis da escrita das equaes qumicasLei da conservao de energiaEm cada reaco qumica todas as formas de energia, a energia total antes, durante e depois da reaco mantm-se constante.Lei da conservao da massa ou Lei de LavoisierNuma reaco qumica a massa total mantm-se igual antes e depois da reao.Lei das propores definidas ou Lei de ProustUm composto qumico tem contm os seus elementos na mesma proporo em massa.Lei da combinao de volumes ou Lei de Gay-LussacNasmesmas condies de temperatura e presso, os volumes dos gases participantes de uma reao tm entre si uma relao de nmeros inteiros e pequenos.Hiptese de AvogadroQuando sujeitos mesma presso e temperatura, igual volume de diferentes gases, contm igual nmero de partculas.Moleaunidade do sistema internacional que define a quantidade de matria. Calcula-se:n = m/Mm-massaM-massa molar (massa dos elementos representada na tabela peridica)Rendimento de uma reaco qumicaObtm-se atravs da razo entre a quantidade de produto obtido e a quantidade terica do mesmo produto.

Pode ser calculado atravs do volume ou massa.Se o rendimento da reaco for 100% (=1) ou muito prximo do mesmo, a reaco diz-se completa.Se o rendimento da reaco for inferior a 100% ( 0)Reaco qumica exoenergticaReaco que ocorre com aumento de temperatura.Reagentes Produtos + Energia (H < 0)Produo industrial do amonacoSistema abertoh troca de energia e matria com o exterior.Sistema fechadoh troca de energia, mas no de matria com o exterior.Sistema isoladono h troca de energia nem de matria.Reaco directa aquela que ocorre dos reagentes, esquerda para os produtos, direita.Reaco inversa aquela que ocorre dos reagentes, direita para os produtos, esquerda.Equilbrio qumico de um sistemaEqulibrio qumico a ocorrncia em simultneo de duas reaces, a directa e a inversa com a mesma rapidez.

Lei de Guldberg e Waage ou lei de aco das massasNum sistema qumico em equilbrio a uma dada temperatura, existe uma razo constante entre o produto das concentraes dos produtos de reaco e o produto das concentraes dos reagentes, todos eles elevados aos respectivos coeficientes estequiomtricos.Essa constante designa-se por Constante de equlibrio qumico (Kc). [C]c[D]dKc = [A]a[B]b Kc de uma reaco s depende da temperatura Nas reaces endoenergticas ( AH > O ), Kc aumenta quando a temperatura do sistema aumenta Nas reaces exoenergticas ( AH < O ), Kc diminui quando a temperatura do sistema aumenta Um valor elevado de Kc ( Kc >> 1 ) indica que a reaco muito extensa no sentido directo Um valor pequeno de Kc ( Kc Kc, o sistema evolui, espontneamente, no sentido da formao dos reagentes, isto , no sentido inverso. Se Q < Kc, o sistema evolui, espontneamente, no sentido da formao dos produtos, isto , no sentido directo. Se Q = Kc, o sistema est em equilbrio.Controlo da produo industrialOs factores externos que podem perturbar o estado de equilbrio de uma misturareaccional so a temperatura, a concentrao das espcies envolvidas e a presso.Princpio de Le ChatelierSe um factor externo provocar uma perturbao num sistema qumico em equilbrio, este vai evoluir no sentido de contrariar essaperturbao, at atingir um novo estado de equilbrio.Factores que influenciam o Princpio de Le Chatelier:Efeito da variao da temperatura um aumento na temperatura favorece as reaces no sentido endoenergtico, levando a um aumento de Kc. uma diminuio de temperatura favorece as reaces no sentido exoenergtico, levando a uma diminuio de Kc.Efeito da alterao da concentrao um aumento da concentrao dos reagentes ou diminuio da concentrao dos produtos faz progredir a reaco no sentido directo, at se atingir um novo estado de equilbrio. uma diminuio da concentrao dos reagentes ou aumento da concentrao dos produtos faz progredir a reaco no sentido inverso, at ser atingido um novo estado de equilbrio.Efeito da alterao da presso um aumento de presso do sistema reaccional, com componentes no estadogasoso, faz progredir a reaco no sentido de formao de menor nmero de moles. uma diminuio da presso do sistema reaccional, com componentes no estado gasoso, faz progredir a reaco no sentido de formao de maior nmero de moles.

dA ATMOSFERA AO OCEANODistribuio da gua

A gua das substncias mais importantes que existem, por ser absolutamente indispensvel aos seres vivos, altamente reactiva, com propriedades pouco frequentes que a diferenciam da maioria dos outros lquidos. A coexistncia nos trs estados fsicos implica que existam transferncias contnuas de gua de um estado para outro; este movimento da superfcie para a atmosfera e vice-versa constitui o ciclo da gua.Encontra-se em todos os mares e oceanos constituindo 97,5% da gua totalExistente, mas apenas 2,5% da gua total doce e desta,apenas 0,1% gua potvel, cobrindo a gua 71% da superfcie terrestre. gua da chuva, gua destilada e gua puraA gua da chuva formada por gua evaporada dos mares e lagos e, parcialmente absorvida por parte do solo e vegetao, que leva dissolvidos sais, poeiras e gases que contribuem para a variao do pH.A gua destilada obtida pela fervura, evaporao e condensao do vapor da gua normal.A gua pura aquela cujo ponto de fuso 0 C, o ponto de ebulio 100 C e densidade 1,00 g/dm3pH uma medida da acidez, basicidade e neutralidadeO pH o parmetro que relaciona a acidez com a basicidade se o solvente for a gua.pH = -log10[ H+ ]Escala de Sorensen ou de pHEscala que varia entre os 0 e os 14 valores de pH a 25 C.pH + pOH = 14Assim se:pH < 7 - a soluo cidapH = 7 - a soluo neutrapH > 7 - a soluo bsica

Uma soluo tanto mais cida quanto menor for o valor de pH.Uma soluo tanto mais bsica quanto maior for o valor de pH.Auto-ionizao da guaA auto-ionizao da gua a reaco qumica que ocorre entre 2 molculas de gua para dar origem a um hidrnio ( H3O+ ) e um hidrxido (OH-).

A constante equlibrio que correspondente a esta reaco designa-se porProduto inico da gua ( Kw )Kw= [ H3O+][ OH-]A 25 C o Kw= 1,00x1014Se [H3O+] > [OH-]asoluo cidaSe [H3O+] < [OH-] asoluo bsicaSe [H3O+] = [OH-] asoluo neutracidos e basesA gua apresenta uma pequena condutibilidade elctrica, ou seja, ocorre passagem de corrente elctrica, mas com dificuldade, o que implica a existncia de alguns ies na gua pura.cidos toda a substncia que em soluo aquosa produz ies H+.

So solveis em gua So electrlitos So corrosivos Tm sabor azedo Avermelham a tintura azul de tornesol Reagem com metais, libertando hidrognio Reagem com o carbonato de clcio, libertando dixido de carbonoBases toda a substncia que em soluo aquosa produz ies OH-.

So solveis em gua So electrlitos So corrosivos Tm sabor amargo Tornam carmim a soluo alcolica de fenolftalena So escorregadias (macias) ao tactoConstante de acidez e basicidade. Pares cido-baseUm par cido-base conjugado constitudo por duas espcies qumicas que diferem num proto. Quando um cido cede um proto transforma-se numa base, designada de basedesse cido.

cido 1 Base 2 cido 2 Base 1Pares cido-base CH3COOH/ CH3COO- e H3O/H2O.Neste caso, calcula-se aconstante de acidez (Ka) [H3O+] [CH3COO-]Ka= [CH3COOH] Quando uma base aceita um proto transforma-se num cido, designado de cido dessa base.

Base 1 cido 2 cido 1 Base 2Pares cido-base NH4+/NH3e H2O/OH-.Neste caso calcula-se aconstante de basicidade (Kb) [NH4+] [OH-]Kb= [NH3]Para cidos e bases fracos o Kae Kbtem valores inferiores a 1.Kamuito elevado provm de cidos fortes, que se ionizam mais facilmente que os que tm Kamenor.Kbmuito elevado provm de bases fortes, que se ionizam mais facilmente que os que tm Kbmenor.Kw= Kax KbVolumetria cido-baseTitulao uma tcnica utilizada para determinar a concentrao de uma soluo atravs de uma reaco completa com outra soluo de concentrao conhecida.Assim, adiciona-se uma soluo contida numa bureta, otitulante, a uma soluo contida num balo erlenmeyer, otitulado, at que se atinja oponto deequivalncia(instante da titulao em que o titulado reagiu completamente com o titulante).

Quando o indicador cido-base muda de cor dizemos que foi atingido oponto final da titulao.Curvas de titulaocido e base fortes

O indicador indicado nestes casos so aqueles cuja a zona de viragem situe-se entre os 3 e os 10, comoFenolftalena zona de viragem entre 8,2 e 10,0Azul de bromotimol zona de viragem entre 2,8 e 4,6Alaranjado de metilo zona de viragem entre 3,2 e 4,2O ponto de equivalncia 7.cido fraco-base forte

Neste caso o pH no ponto de equivalncia superior a 7, porque a base conjugada tem caractersticas alcalinas.Base fraca-cido forte

Neste caso o pH no ponto de equivalncia inferior a 7, porque o cido conjugado muito forte.Chuva cidaA gua da chuva, na ausncia de poluio, devido presena de dixido de carbono na atmosfera, tem um carcter ligeiramente cido, possuindo um pH entre 5 e 6, no entanto a gua da chuva cida tem um pH muito inferior a este valor. A deposio da gua da chuva pode ser: Secase feita atravs de gases cidos e partculas Hmidase feita atravs da chuva, do nevoeiro e da neve

Formao da chuva cidaQuando no natural, a chuva cida provocada principalmente por fbricas e carros que queimam combustveis fsseis, como o carvo e o petrleo, gases esses que na atmosfera reagem, de acordo com as equaes

Desta poluio um pouco se precipita, depositando-se sobre o solo, rvores, monumentos, etc. Outra parte circula na atmosfera e se mistura com o vapor de gua. Passa ento a existir o risco da chuva cida.Ela adquire assim um efeito corrosivo para a maioria dos metais, para o calcrio e outras substncias.Reaces de oxidao-reduo (redox)Reaces de oxidao-reduoso aquelas que envolvem transferncia de electres.Considerando a reaco entre o magnsio e o oxignio

o tomo de Mg vai perder 2 electres de modo a formar o io Mg2+, enquanto que a molcula de oxignio vai ganhar de acordo com as equaes

Assim, Oxidaoenvolve cedncia de electres Reduoenvolve ganho de electresEspcies oxidantes e redutorasEspcie redutora, ou redutor, a espcie qumica que se oxida pois possibilita a reduo da outra.Espcieoxidante, ou oxidante, a espcie qumica que se reduz, pois possibilita a oxidao da outra.Nas reaces de oxidao-reduo quanto mais forte o oxidante mais fraco o redutor e vice-versa.

Nmero de oxidao de uma espcie qumicaNmero de oxidao o nmero de electres que o tomo perde ou ganha na ligao.

No caso dos compostos inicos o nmero de oxidao real, no caso em queexiste ligao covalente este puramente formal dado que a carga fictcia, uma vez que existe partilha e no cedncia de electres.Regras para a determinao de nmeros de oxidao O nmero de oxidao representa-se por n.o.. O nmero de oxidao de um tomo de um elemento no estado slido ou numa substncia elementar zero. (Ex.: Mg, O2tm n.o=0) O nmero de oxidao de um io monoatmico igual respectiva carga elctrica. (Ex.: Cl-e Na+no NaCl tem n.o -1 e +1, respectivamente) A soma dos nmeros de oxidao dos tomos numa molcula zero. (Ex.: Mg2+e O2-no MgO tem n.o +2 e -2, que da sua soma (+2) + (-2)=0) A soma dos nmeros de oxidao dos tomos que constituem um io poliatmico igual carga do io. (Ex.: SO42-a soma do n.o(S) + n.o(4O)= -2, ou seja, n.o(S) + 4x(-2)=-2, o que d n.o(S)= +6)Acerto de equaes redoxDe acordo com a equao,Zn(s)+ Cu2+(aq)Zn2+(aq)+ Cu(s)temos semi-equaes de oxidao e reduo:Zn(s)Zn2+(aq)+ 2e-,semi-equao de oxidaoCu2+(aq)+ 2e-Cu(s),semi-equao de reduoem que o zinco perde 2e-e o cobre ganha 2e-. Consideremos a seguinte equao, no acertada, emmeio cidoFe2++ Cr2O72-Fe3++ Cr3+1-Para se proceder ao acerto desta equao h que, em primeiro lugar determinar os nmeros de oxidao de cada espcie para se poder determinar as semi-reaces de oxidao e de reduo.Neste caso, observando os ies de Fe, verifica-se que passa do estado de oxidao +2 para +3, isto , aumenta, o que equivale a dizer que ocorre uma oxidao. Obviamente para a outra espcie (Cr2O72-) dever ocorrer uma reduo.Assim o nmero de oxidao do Cr em Cr2O72-pode ser calculado da seguinte forma:e para a espcie Cr3+, obviamente, +3. Assim podemos confirmar que h uma diminuio do estado de oxidao do crmio que corresponde reduo.Assim, as semi-reaces de oxidao e reduo so:Oxidao: Fe2+Fe3+Reduo: Cr2O72-Cr3+2-Agora devem-se acertar os tomos, excepo dos de oxignio e hidrognio, em cada semi-reaco. Neste caso trata-se apenas dos de Fe e Cr.Oxidao: Fe2+Fe3+Reduo: Cr2O72-2 Cr3+3-Agora ir-se- acertar o nmero de tomos de oxignio, mas para tal assume-se que se est em meio cido (normalmente o meio usado ou o mais indicado). Assim adiciona-se H2O e H+ do lado onde existe deficincia de cada espcie at se acertarem as massas.Oxidao: Fe2+Fe3+Reduo: Cr2O72-2 Cr3++ 7 H2O (que fica)Cr2O72-+ 14 H+2 Cr3++ 7 H2O4-Torna-se agora necessrio acertar as cargas por adio de electres ao lado de cada semi-reaco que apresenta deficincia destas.Oxidao: Fe2+Fe3++ 1e-Reduo: Cr2O72-+ 14 H++ 6e-2 Cr3++ 7 H2OPara que o nmero de electres nas semi-reaces seja igual, tem de se proceder ao mnimo mltiplo comum entre estas:Oxidao: 6 Fe2+6 Fe3++ 6e-Reduo: Cr2O72-+ 14 H++ 6e-2 Cr3++ 7 H2O5-Por fim efectua-se a soma das semi-reaces para se obter a reaco global, devidamente acertada:6 Fe2+ + Cr2O72-+ 14 H++ 6e-6 Fe3++ 2 Cr3++ 7 H2O+ 6e-Neste caso os nicos elementos da equao qumica que se anulam so os electres e a equao simplificada fica:6 Fe2+ + Cr2O72-+ 14 H+6 Fe3++ 2 Cr3++ 7 H2O6-Por fim pode-se verificar as cargas e o nmero de tomos de cada espcie para confirmar se a equao est certa. Consideremos a seguinte equao, no acertada, emmeio bsicoMnO4-+ I-MnO2+ I21-O nmero de oxidao do Mn em MnO4-: e do Mn em MnO2 : e em I2 o nmero de oxidao zero.As semi-reaces ficam:Oxidao: I-I2Reduo: MnO4-MnO22-Acerto dos tomos de iodo.Oxidao: 2 I-I2Reduo: MnO4-MnO23-Acerto do nmero de tomos de hidrognio e oxignio em meio bsico:Oxidao: 2 I-I2Reduo: MnO4-+ 2 H2OMnO2+ 4 OH-4-Acerto de cargas:Oxidao: 2 I-I2+ 2 e-Reduo: MnO4-+ 2 H2O+ 3e-MnO2+ 4 OH-E acerto das cargas entre as semi-reaces:Oxidao: 6 I-3 I2+ 6 e-Reduo: 2 MnO4-+ 4 H2O + 6e-2 MnO2+ 8 OH-5-Finalmente procede-se adio das duas semi-reaces, obtendo-se:6 I-+ 2 MnO4- + 4 H2O3 I2+ 2 MnO2+ 8 OH-6-A anlise das cargas e do nmero de tomos de cada espcie revela que a equao est certa.Semelhanas entre reaces cido-base e de oxidao-reduoReaces cido-base ocorre transferncia de protes uma espcie s se comporta como cido na presena de uma base e vice-versa a espcie que cede o proto, o cido, origina a espcie capaz de o captar, a base, formando as duas um par cido-baseReaces oxidao-reduo ocorre transferncia de electres uma espcie s se comporta como oxidante na presena de um redutor e vice-versa a espcie que cede o electro, o redutor, origina a espcie capaz de o captar, o oxidante, formando as duas um par redoxMineralizao e desmineralizao de guasA gua o solvente da maioria das substncias, slidas, como os sais, lquidas,como o etanol e outros lquidos polares e gasosas, como o amonaco, o oxignio ou o dixido de carbono.Assim, substncias inicas e covalentes polares dissolvem-se bem em gua esubstncias covalentes apolares dissolvem-se mal em gua.Para alm dos sais dissolvidos existem gases como o dixido de carbono, que controla o pH da gua dos ocenos e tem um papel importante no ciclo do carbono.

Mineralizao causada pelo CO2atmosfrico que dissolvido origina uma concentrao elevada de H2CO3. Este ao entrar nas guas superfciais e nos aquferos dissolve outros materiais, ajudando no desgaste das rochas por onde passam no fenmeno de lixiviao que arrasta os sais dissolvidos durante a passagem da gua.A mineralizao define-se como a massa de matria inorgnica existente por dm3de gua.Salinidade o quociente entre a massa de sais dissolvidos, expressa em g, por kg dessa gua.Solubilidade de sais em guaSolubilidadea quantidade mxima de soluto que possvel dissolver num volume de solvente. Pode ser expressa em concentrao mssica, molar ou massa de soluto/ 100g de soluo.Factores que afectam a SolubilidadeIo comumA presena em soluo de um io comum ao sal baixa a solubilidade deste.Temperatura Para dissolues endotrmicas, o aumento da temperatura aumenta o valor da constante de solubilidade, Ks, e por isso, tambm o valor da solubilidade do sal. Para dissolues exotrmicas, o aumento da temperatura diminui o valor da constante de solubilidade, Ks, e consequentemente o valor da solubilidade do sal.

Presso Para dissolues endotrmicas, o aumento da presso aumenta o valor da constante de solubilidade, Ks, e por isso, tambm o valor da solubilidade do sal. Para dissolues exotrmicas, o aumento da presso diminui o valor da constante de solubilidade, Ks, e consequentemente o valor da solubilidade do sal.pH do meioA adio de um cido pode provocar o consumo de ies presentes na soluo, aumentando a solubilidade do sal.Outro facto importante que o estado de diviso de um sal e agitao da soluo no aumentam a solubilidade de um sal, apenas interferem no tempo de dissoluo (aumentam a rapidez com que o sal se dissolve no solvente), mantendo a temperatura e a presso constantes.Numa soluo aquosa saturada de um sal estabelece-se um equilbrio dinmico entre o precipitado e os ies dissolvidos presentes na soluo saturada e existe uma troca recproca entre ies da rede cristalina e da soluo.Sais muito solveis Todos os sais de metais alcalinos Todos os sais de amnio Sais contendo ies nitrato, clorato, nitrito, perclorato e permanganato Hidrxidos de metais alcalinos e de brio Maioria dos cloretos, brometos, iodetos, excepto os de cobre, prata, mercrio e chumbo Maioria dos sulfatos, excepto os de clcio, prata, brio, estrncio, chumbo e mercrio Quase todos os acetatos, excepto os de prata e de mercrioSais pouco solveis ou insolveis Maioria dos hidrxidos, excepto os referidos anteriormente Maioria dos carbonatos, cromatos, sulfitos, sulfuretos, fosfatos, fosfitos, excepto os de metais alcalinos e de amnioProduto desolubilidadeQuando a umasoluo saturada adicionada mais uma quantidade do sal que a originou, passa a existir um equilbrio entre a fase slida (sal) e a aquosa (ies do sal):AaBb(s) aAb+(aq) + bBa-(aq)A este equilbrio chama-se equilbrio de solubilidade, e a constante de equilbrio passa a ser chamadaproduto de solubilidade, Ks. O produto de solubilidade igual ao produto das concentraes dos ies na soluo saturada, elevadas aos coeficientes estequiomtricos da reaco do equilbrio:Ks= [Ab+]ea.[Ba-]ebFormao de precipitadosO cociente da reaco, Q ou o produto das concentraes dos ies presentes numa soluo, elevadas aos coeficientes estequiomtricos da equao de dissoluo.Comparando o valor de Q com o valor de Ks, se: Q < Ks- a soluo insaturada, no h formao de precipitado Q = Ks- a soluo est saturada; Q > Ks- a soluo est sobressaturada, h formao de precipitado do sal at que Q = KsDureza da guaAdureza da guaest relacionada com a presena de ies Ca2+e Mg2+. Assim, se a concentrao de sais desses ies for elevada a gua diz-sedura, emaciase a concentrao de sais desses ies for baixa.Existem outros ies que influenciam a dureza da gua, como os ies de ferro oumangans, mas na prtica o seu contributo desprezado.Dureza permanente devida presena de sulfatos, cloretos ou outros sais de clcio e magnsio que no sofram decomposio por aquecimento.Dureza totalresulta da soma de todos os efeitos produzidos pelos sais de clcio emagnsio.Desmineralizao das guas do mar (dessalinizao)Nos dias de hoje, com as grandes e graves alteraes climticas, com os perodosrecorrentes de seca em muitas regies do planeta, a dessalinizao da gua do marest a revelar-se cada vez mais importante. Esta um processo contnuo e natural, que tem um papel fundamental no Ciclo Hidrolgico (sistema fsico, fechado, sequencial e dinmico).

Existem diversos processos fsico-qumicos e biolgicos, que permitem transformar a gua de modo a torn-la apta a consumo: destilao convencional destilao artificial eletrodilise osmose inversaOs processos mais usados so o processo de destilao ou a osmose reversa.Destilaoconsiste em ferver a gua temperatura de 110 C, conduzir o vapor para um circuito e transform-lo novamente em gua, desta vez gua potvel.

Osmose inversa,bombas de alta presso foram a gua salgada atravs de filtros que capturam as partculas de sais e minerais, dexando passar apenas a gua pura.

No entanto qualquer destes pocessos bastante dispendioso, na medida em que so necessrio um grandes consumo de energia, ferver a gua exige muita energia e a osmose inversa consome seus filtros muito rapidamente.