MEDIR PARA CONTROLAR REAÇÕES QUÍMICAS Colégio INEDI Professor Luiz Antônio Tomaz Química –...

MEDIR PARA CONTROLAR REAÇÕES QUÍMICAS

Colégio INEDIProfessor Luiz Antônio TomazQuímica – Turmas 102/102

Efetuando medidas

Estudando reações químicas, até o presente momento,

tivemos preocupação apenas com seus aspectos

qualitativos.

Reação química com liberação de gás.

As observações qualitativas, obviamente que são importantes, mas mostram apenas o que existe no sistema em estudo, não

o quanto existe.

Efetuando medidas

A análise qualitativa de uma amostra de ar, com suspeita de estar poluído, poderá demonstrar que há monóxido de carbono,

óxidos de nitrogênio, óxidos de enxofre, etc.

Efetuando medidas, exemplo real

Poluição atmosférica: CO2, NO2, C, CO, SO2

normalmente estão presentes.

Sabemos que os gases citados são prejudiciais, mas a partir de que parâmetros?

De nada vale essa análise se as quantidades, geralmente em gramas por metro cúbico, não forem expressas.

Efetuando medidas, exemplo real

Aliás, vendo a História da Química, nem sempre as medições tiveram destaque. Somente com Lavoisier (Séc. XVIII) é que a

balança foi utilizada para determinar as massas dos participantes das reações químicas.

Efetuando medidas, a história

Lavoisier, o “pai da Química”, e seu laboratório (abaixo).

Pois bem, encontramo-nos em um estágio tal do nosso curso de química, em que uma abordagem quantitativa é necessária, a

fim de que possamos aprender novos conceitos.

Efetuando medidas, uma necessidade

É bom (re)lembrar que medida é o resultado da

comparação entre aquilo que se mede com um padrão (arbitrário).

O que é medir?

Assim, quando afirmamos que um saco de batatas apresenta massa igual a

50kg, queremos dizer que essa massa é 50 vezes maior do que a massa de um cilindro especial de platina-irídio

ADOTADO INTERNACIONALMENTE.

O que é medir?

V = πR2H = 3,1416 x (3,9cm)2 x 3,9cm = 186,35cm3

O quilograma padrão

Esse cilindro tem o volume aproximado de ...

R=3,9cm

H =3,9cm

Note que uma grandeza, além de um número que representa a quantidade, necessita de uma unidade.

É a unidade que dará significado à grandeza.

O quilograma padrão

No caso da massa temos . . .

Grandeza = massa

Unidade = quilograma (kg)

O quilograma padrão

Na Química, várias são as grandezas utilizadas.

Sendo, além da massa, as principais ...

Grandezas na Química

molmol*quant. de matéria

cal, J, ...caloria, joule*, ...energia

atm, Pa, ...atmosfera, pascal*, ...pressão

s, min, h, ...segundo*, minuto, hora, ...tempo

ºC, K, ...graus celsius, kelvin*, ...temperatura

L, mL, m3, ...litro, mililitro, metro cúbico*, ...volume

g, kg, ...grama, quilograma*, ...massa

ABREVIAÇÃOUNIDADE*GRANDEZA

PRINCIPAIS GRANDEZAS E UNIDADES USADAS NA QUÍMICA

*adotado pelo Sistema Internacional (SI)*adotado pelo Sistema Internacional (SI)

Citamos algumas grandezas utilizadas pela química.

Muitas outras, porém, são necessárias e aparecerão oportunamente ao longo dos estudos.

Grandezas na Química

Destacamos, por outro lado, que há grandezas que derivam de outras. Como consequência, suas unidades também.

Repare no exemplo a seguir . . .

Grandezas derivadas

A densidade* do ferro é 7,8g/cm3.

Note que a grandeza densidade deriva de massa e de volume.

* não expressamos no SI, mas a mesma é muito comum na Química.

Instrumentos, mais sofisticados e precisos, são desenvolvidos, principalmente com o avanço da tecnologia digital.

Ilustramos, em seguida, dois deles usados em química . . .

Instrumentos de medida

Balança analítica

de

laboratório

Instrumentos de medida para massa

Proveta, balão volumétrico.

Instrumentos de medida para volumes líquidos

Agora que destacamos a importância de se medir, especialmente na Química, uma pergunta:

Que padrão utilizar para medir a massa de um átomo ou uma molécula de uma determinada substância?

Escolha de um padrão para a Química*

* submicroscópica

Lembremo-nos que átomos e moléculas são entes muito

pequenos. Não os enxergamos diretamente.

Fazemos modelos aproximados do que eles

seriam na realidade.Seria possível colocar um átomo

em uma balança?

Escolha de um padrão para a Química

Como isso não é possível e a escolha de um padrão é arbitrária, faz-se a escolha de um que seja compatível com a pequenez

dos átomos e das moléculas.

Escolha de um padrão para a Química

O padrão a ser escolhido deverá ter a mesma ordem de grandeza de átomos e de moléculas.

E o que tem tamanho de átomos? Outros átomos!

Escolha de um padrão para a Química

De início a escolha do padrão recaiu no átomo de

hidrogênio.Hoje, a referência é o átomo de

um dos isótopos do carbono: o carbono 12.

Escolha de um padrão para a Química

Hidrogênio

Na verdade, esse padrão tem como referência o carbono 12, mas apenas 1/12 do mesmo é chamada unidade de massa

atômica*, ou simplesmente “u”.

Escolha de um padrão para a Química

* Melhor dizer dalton (Da).

Assim, ao comparar uma molécula de água com a

unidade de massa atômica, dizemos que ela (a água) é 18 vezes mais “pesada” do

que 1/12 da massa do carbono 12.

Escolha de um padrão para a Química

MM = 18u (18Da)

Molécula de H2O

Na prática do laboratório ou da indústria não se trabalha com átomos ou moléculas isoladamente.

Por isso, são utilizados como padrão o “grama”, o “litro”, ...

O que fazer na prática?

Então, como relacionar a unidade de massa atômica com a unidade de grama, por exemplo?

Agrupando uma quantidade muito grande de átomos ou de moléculas, para termos um fator de conversão.

O que fazer na prática?

Aliás, em nosso dia a dia, várias vezes agrupamos “coisas” com o intuito de facilitar contagens. Quer ver?

Dúzia de ovos = 12 unidades;Cento de salgadinhos = 100 unidades

Milheiro de tijolos = 1000 unidadesResma de folhas de papel = 500 unidades

O que fazer na prática?

Um dos significados do que foi exposto é:

Fator de conversão da dúzia é 12;Fator de conversão do cento é 100;

Fator de conversão de milheiro é 1000;Fator de conversão de resma é 500.

O que fazer na prática?

Agrupar átomos e moléculas também é possível, mas salientamos que não é um conceito de fácil “digestão”.

Isso, insistimos, por causa do tamanho diminuto desses entes, ou seja, (sub)microscópicos.

O que fazer na prática?

Podemos dizer que a “dúzia”, o “milheiro”, o “cento” dos químicos é o MOL.

Mas, quanto vale 1 MOL?Exatos 602000000000000000000000!

(seiscentos e dois sextilhões)

Conceito de MOL

Esse número gigantesco é simbolizado por “N” e é conhecido por número

de Avogadro.Por razões de facilitação de

escrita, é comum representá-lo em N. C.:

N = 6,02 x 1023

Conceito de MOL

Esse número fantasticamente grande é o fator de conversão de unidade de massa atômica em grama.

SUBMICROSCÓPICO MACROSCÓPICO 6,02 x 1023

Unidade: u (Da) Unidade: g

Conceito de MOL

Exemplificando . . .

1 molécula de H2O: 18u

1 MOL* de H2O: 18g

(repare na coincidência numérica, nunca de unidade)

* 6,02 x 1023 moléculas.

Conceito de MOL

Significados:

18 u é a massa molecular da água;

18g é a massa molar da água.

Perceba que massa molecular é diferente de massa molar.

Conceito de MOL

Outro exemplo:

Para o oxigênio(monoatômico), a massa atômica é 16u. A massa molar é 16g.

Para o oxigênio (O2, molecular), a massa molecular é 32u. A massa molar é 32g.

Conceito de MOL

Destacamos que não tivemos preocupação, nem tempo, para explicar os métodos utilizados pelos cientistas para chegar às

conclusões apresentadas.

Concluindo . . .

Por enquanto, basta-nos saber utilizar os conceitos apresentados: medidas, unidades de medida, instrumentos de medida, mol,

massa molar, massa atômica, massa molecular.

Concluindo . . .

Por fim, salientamos que os valores de massa atômica e conseqüentes valores de massa molecular e massa molar (é só

fazer as conversões necessárias) podem ser obtidos (jamais decorados) utilizando a Tabela Periódica de Mendeleiev.

Concluindo . . .

Agora, realize as atividades da apostila. Bom trabalho!