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MEDIR PARA CONTROLAR REAÇÕES QUÍMICAS
Efetuando medidas
Ao realizar reações químicas e estudá-las, 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.
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
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
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
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
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 oportunamenteao longo dos estudos.
Grandezas na Química
Destacamos, por outro lado, que há grandezas que derivam de outras. Como conseqüência, 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
Medindo massas . . .
Balança analítica
de
laboratório
Instrumentos de medida
Medindo volumes líquidos . . .
Proveta, balão volumétrico.
Instrumentos de medida
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 (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 . . .
FIM
