Petrobras Apostila Conhecimentos EspeciFicos

APOSTILA CONCURSO

CARGO:

TCNICO DE OPERAO JNIORConhecimentos Especficos

Direitos Reservados MAXSHOPPING10

NDICEConhecimentos bsicos de Qumica cidos, bases, sais e xidos .......................................................................................................03 Reaes de oxidao-reduo ...................................................................................................15 Termoqumica .............................................................................................................................16 Clculos estequiomtricos ......................................................................................................... 21 Transformaes qumicas e equilbrio ....................................................................................... 23 Qumica Orgnica: hidrocarbonetos e polmeros ........................................................................41 Solues aquosas ...................................................................................................................... 45 Disperses...................................................................................................................................49 Natureza corpuscular da matria ................................................................................................50 Natureza eltrica da matria .......................................................................................................52 Conhecimentos bsicos de Fsica Esttica, Cinemtica e Dinmica ............................................................................................... 53 Leis de Newton .......................................................................................................................... 60 Condies de Equilbrio ............................................................................................................. 63 Conservaes da energia mecnica .......................................................................................... 71 Conservao do momento angular .............................................................................................75 Mecnica dos Fluidos .................................................................................................................77 Hidrosttica .................................................................................................................................78 Termodinmica Bsica ...............................................................................................................83 Propriedades e processos trmicos ...........................................................................................87 Mquinas trmicas e processos naturais ...................................................................................97 Eletrosttica ..............................................................................................................................101 Cargas em movimento ..............................................................................................................103 Eletromagnetismo .....................................................................................................................106 Radiaes eletromagnticas ....................................................................................................108 Noes de Eletricidade e Eletrnica .........................................................................................114 Instrumentao Noes de Instrumentao .......................................................................................................123 Noes de Metrologia ...............................................................................................................160 Tipos de Instrumentos, terminologia, simbologia .....................................................................170 Transmisso e transmissores pneumticos e eletrnicos analgicos ......................................183 Noes de Operaes Unitrias ...............................................................................................193 Noes de Processos de Refino ..............................................................................................198 Noes de Equipamentos de Processo ....................................................................................203 Bombas Centrfugas .................................................................................................................213 Permutadores Casco/Tubos .....................................................................................................217 Tubulaes Industriais ..............................................................................................................222 Noes de Controle de Processo .............................................................................................225 Conhecimentos de Matemtica lgebra e trigonometria bsicos ............................................ Ver na apostila de matemtica ATENO: A comercializao desta apostila exclusiva de MAXSHOPPING10, caso voc a tenha comprado atravs de outro vendedor, favor envie um e-mail para [email protected] com uma denncia. Esta medida visa coibir o plgio e dar incio s medidas cabveis contra aqueles que usam de m f, utilizando nicks falsos para comprar e depois revender no site, passando-se por autor de meu material. OBRIGADO E BOA SORTE!MAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

2

CIDOS, BASES, XIDOS E SAIS

cidos e Bases As funes mais importantes da qumica: cidos e bases. So os grandes pilares de toda a vida de nosso planeta, bem como da maioria das propriedades do reino mineral. ons carbonatos e bicarbonatos (ambos bsicos) esto presentes na maior parte das fontes de gua e de rochas, junto com outras substncias bsicas como fostatos, boratos, arsenatos e amnia. Em adio, vulces podem gerar guas extremamente cidas pela presena de HCl e SO2. A fotossntese das plantas pode alterar a acidez da gua nas vizinhanas por produzir CO2, a substncia geradora de cido mais comum na natureza. A fermentao do suco de frutas pode vir a produzir cido actico. Quando utilizamos nossos msculos em excesso sentimos dores provocados pela liberao de cido ltico.

Com tamanha frequncia em nosso ambiente, no de se espantar que os cidos e bases tenham sido estudados por tantos sculos. Os prprios termos so medievais: "cido" vem da palavra latina "acidus", que significa azedo. Inicialmente, o termo era aplicado ao vinagre, mas outras substncias com propriedades semelhantes passaram a ter esta denominao. "lcali", outro termo para bases, vem da palavra arbica "alkali", que significa cinzas. Quando cinzas so dissolvidas em gua, esta se torna bsica, devido a presena de carbonato de potssio. A palavra "sal" j foi utilizada exclusivamente para referncia ao sal marinho ou cloreto de sdio, mas hoje tem um significado muito mais amplo. Nesta aula-virtual, veremos de que forma podemos classificar substncias como cidos ou bases, as principais propriedades destes grupos, o conceito de pH e a fora relativa destas substncias.

Auto-Ionizao da gua Os ons hidrnio e hidrxido A gua, como j falamos no QMCWEB, uma substncia deveras bizarra. Entre vrias propriedades anmalas, h uma de particular interesse no estudo de cidos e bases: a auto-ionizao. De fato, duas molculas de gua podem interagir e produzir dois ons: um ction, o hidrnio, e um nion, o hidrxido. uma reao onde ocorre uma transferncia de prton de uma molcula de gua para outra. A existncia da autoionizao da gua foi provada, ainda no sculo IXX, por Friedrich Kohlraush. Ele descobriu que a gua, mesmo que totalmente purificada e de-ionizada, ainda apresenta uma pequena condutividade eltrica. Kohlraush atribuiu esta propriedade existncia de ons na gua, mais precisamente ons hidrnios e hidrxidos. Reao de autoionizao da gua:

MAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

3

A compreenso da auto-ionizao da gua o ponto de partida para os conceitos de cidos e bases aquosos.

Definio de Arrhenius Um dos primeiros conceitos de cidos e bases que levavam em conta o carter estrutural das molculas foi desenvolvido no final do sculo 19, por Svante Arrhenius, um qumico suco. Ele props que os cidos eram substncias cujos produtos de dissociao inica em gua incluiam o on hidrognio (H+) e bases as que produzem o on hidrxido (OH-). Este conceito, embora utilizado at hoje, tem srias limitaes: 1) s pode ser empregado a solues aquosas; 2) o on H+, de fato, sequer existe em soluo aquosa; 3) no pode ser aplicado para outros solventes. 4) segundo este conceito, somente so bases substncias que possuem OH- em sua composio.

verdade para o NaOH, mas outras substncias, como a amnia, no so bases de acordo com o conceito de Arrhenius. Definio de Bronsted

Em 1923, J.N. Bronsted, em Copenhagen (Denmark) e J.M. Lowry, em Cambridge (England) independentemente sugeriram um novo conceito para cidos e bases. Segundo eles, cidos so substncias capazes de doar um prton em uma reao qumica. E bases, compostos capazes de aceitar um prton numa reao. Este conceito ficou conhecido como "definio de Bronsted", pois este e seus alunos foram mais geis na difuso da nova idia. Esta nova definio bem mais ampla, pois explica o carter bsico da amnia e o carter cido do on amnio, por exemplo.


4

Repare que, na reao com amnia, a gua se comporta como um cido, pois doa um prton; j na reao com o amnio, a gua se comporta como uma base, pois aceita um prton deste on. A gua, portanto, um exemplo de substncia anfiprtica, isto , molculas que podem se comportar como um cido ou como uma base de Bronsted. De acordo com Bronsted, a dissociao do HCl promove a formao de outro on: o on hidrnio

Pares Conjugados Como vimos, a noo de cidos e bases de Bronsted envolve, sempre, a transferncia de um prton - do cido para a base. Isto , para um cido desempenhar seu carter cido, ele deve estar em contato com uma base. Por exemplo: o on bicarbonato pode transferir um prton para a gua, gerando o on carbonato.

Como a reao reversvel, o on carboxilato pode atuar como uma base, aceitando, na reao inversa, um prton do on hidrnio - que atua como um cido. Portanto, os ons bicarbonato e carbonato esto relacionados entre si, pela doao ou ganho de um prton, assim como a gua e o on hidrnio. Um par de substncias que diferem pela presena de um prton chamado de par cido base conjugado. Desta forma, o on carbonato a base conjugada do cido bicarbonato, e o on hidrnio o cido conjugado da base H2O O on HPO42- a base conjugada do on H2PO4-.MAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

5

Fora Relativa Em gua, alguns cidos so melhores doadores de prtons do que outros, enquanto que algumas bases so melhores aceptoras de prtons do que outras. Por exemplo: uma soluo aquosa de HCl diluda consite, praticamente, de ons cloreto e hidrnio, uma vez que quase 100% das molculas do cido so ionizadas. Por isso, este composto considerado um cido de Bronsted forte.

Em contraste, uma soluo diluda de cido actico contm apenas uma pequena quantidade de ons acetato e hidrnio - a maior parte das molculas permanece na forma no ionizada. Este composto , portanto, considerado um cido Bronsted fraco.

De acordo com o modelo de Bronsted, um cido doa um prton para produzir uma base conjugada. Entretanto, esta base conjugada pode vir a aceitar o prton de volta, retornando ao cido conjugado. A espcie capaz de se ligar mais fortemente ao prton que vai determinar a fora do cido ou da base. Portanto,

a) quanto mais forte for o cido, mais fraca a base conjugada Neste caso, a ligao H-A bastante fraca, e o on A- estvel, ou seja, uma base fraca.

b) quanto mais fraco for o cido, mais forte a base conjugada. Isto significa que a ligao H-A uma ligao forte, pois o on A- pouco estvel e representa uma base forte, que tende a recapturar o prton.

Numa soluo aquosa de HCl, duas bases entraro numa disputa pelo prton: o on cloreto e a gua. Como a gua uma base mais forte, praticamente todo o HCl perde o prton para esta.MAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

6

J numa soluo aquosa de cido actico, a gua sai perdendo: a base mais forte o on acetato! Por isso, apenas parte das molculas deste cido sofrem ionizao.

Kw, Ka e Kb A constante de ionizao da gua, Kw

Como vimos anteriormente, a gua sofre um processo de auto-ionizao, produzindo ons hidrnios e hidrxidos.

Entretano, como o on hidrxido uma base muito mais forte do que a gua, da mesma forma que o on hidrnio um cido muito mais forte, o equlbrio grandemente deslocado para o lado esquerdo da equao. De fato, a 25oC, apenas 2 de cada um bilho de molculas sofrem auto-ionizao. Quantitativamente, podemos descrever o processo como:

Todavia, em gua pura ou em uma soluo aquosa diluda, o termo [H2O] uma constante (55,5 mol/L). Desta forma, podemos simplificar a equao acima como: Keq.[H2O]2 = Kw e


7

Kw = constante de ionizao da gua = [H3O+].[OH-] a 25oC, Kw = 1,008 x 10-14 M2 Esta expresso de Kw muito importante, e deve ser memorizada, pois atravs dela que todos os conceitos de pH e pOH so deduzidos.

Ka e Kb O equilbrio da reao entre o cido actico e a gua pode ser descrito pela constante abaixo:

Novamente, no caso de solues diludas, o termo [H2O] constante, e podemos substituir a equao por Keq. [H2O]=Ka, que fica:

Esta a expresso para a constante de ionizao cida, Ka. Da mesma forma, podemos escrever a expresso para Kb, a constante de ionizao bsica. Vamos utilizar a reao da amnia com gua como exemplo:

cidos e Bases Eles definiram cido como uma substncia capaz de doar um prton (isto , um on hidrognico H+) a uma outra substncia. Bases ento, definida como uma substncia capaz de aceitar um prton de um cido. De maneira mais simples, cido um doador de prton e base um receptor de prton. Um exemplo tpico de uma reao cido - base que ocorre quando HCl adicionado gua. HCl+H2O - H3O++ClA Reao entre cidos e bases fortes bastante exotrmica. As tentivas de neutralizar cidos derramados devem ser cuidadosas. O contato com qualquer um dos cidos ouMAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

8

bases fortes comuns no lar, no trabalho ou no laboratrio nunca deve ser tratado atravs de uma tentativa de neutralizao. Sistemas cido Base Histricamente, as definies mais antigas de cidos e bases, ainda usadas comumente, so atribudas a Svante Arrhenius (1887). Baseavam - se em uma srie de observaes de propriedades comuns a certos tipos de compostos. Ainda um outro conjunto de generalizaes para o comportamento cido - base foi proposto em 1923, desta vez por G.N.Lewis. Lewis reconheceu que o fator comum a todas as reaes de "neutralizaes" era a formao de uma ligao covalente atravs da doao de um par de eltrons de valncia, no compartilhado, a uma espcie eletronicamente deficiente. As bases de Lewis incluiriam qualquer substncia com um ou mais pares de eltrons de valncia no compartilhados - a mesma exigncia dos sistemas de Bronsted - Lowry.

Fora De cidos e Bases Qualquer reao cido - base envolve uma competio por prtons. Os cidos fortes so aqueles que, em soluo aquosa, doam prtons gua muito rapidamente. As bases fortes tm uma tendncia de receber prtons a tal ponto que, em soluo aquosa, tm uma afinidade por prtons aproximadamente igual (ou maior que) a do OH-. A fora de um cido ou base pode ser expressa por uma constante de equilbrio que indica a extenso da competio com o solvente pelos prtons. Uma das generalizaes mais recentes que um cido qualquer espcie eletroflica que reage para aceitar um par de eltrons a uma velocidade determinada pela velocidade de difuso, e que uma base qualquer espcie nucleoflica que reage para fornecer um par de eltrons a uma velocidade determinada pela velocidade de difuso.

cidos de Importncia Industrial CIDO SULFRICO O cido sulfrico o produto qumico mais utilizado na indstria: por isso, costuma - se dizer que "o consumo de cido sulfrico mede o desenvolvimento industrial de um pas". O H2SO4 puro um lquido incolor, oleoso, denso, corrosivo e extremamente solvel em gua. O H2SO4 ferve a 338 C, que um valor bem acima da temperatura de ebulio dos cidos comuns: por isso considerado um cido fixo, isto , pouco voltil. O cido sulfrico produzido industrialmente pelo processo denominado cataltico ou de contato. A oxidao SO2 SO3 a etapa mais difcil e demorada: para aceler - la, usam - se catalizadores. Os catalizadores mais usados so a platina e, principalmente, o pentxido de vandio. Antigamente essa oxidao era catalizada pelo gs NO2, no processo das cmaras de chumbo, atualmente em desuso.MAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

9

O cido sulfrico muito reativo, e sua ao qumica pode se dar de quatro formas diferentes: como cido, como oxidante, como desidratante e como sulfonante. Como cido (forte e fixo). O H2 SO4 reage: com metais mais reativos que o hidrognio e com sais. Considerando que o H2SO4 pouco voltil, o aquecimento ir provocar a "expulso" dos cidos mais volteis, como HCl, HNO, etc. Como oxidante, o H2SO4 s age quando concentrado e, em geral, quando atua a quente. Nesses casos h sempre liberao de SO2, gs ou anidrido sulfuroso. Como desidratante o H2SO4 concentrado tem grande "avidez" por gua, conseguindo "arranc - la" de outros compostos qumicos. Como sulfonante: o H2SO4 concentrado usado para introduzir o radical - SO3H (chamado sulfnico) em molculas orgnicas. Reaes desse tipo so muito importantes na indstria qumica orgnica, para a produco de detergentes, corantes, medicamentos, etc. Os principais usos do cido sulfrico so: na produo de fertilizantes agrcolas como os "super fosfatos;" na produo de compostos orgnicos, na produo de outros cidos, na limpeza de metais e ligas metlicas, no refino do petrleo, em baterias de automveis.

CIDO CLORDRICO O HCl puro, chamado gs clordrico ou cloridreto, um gs incolor, no inflamvel, muito txico e corrosivo. Esse gs muito solvel em gua e a soluo aquosa denominada CIDO CLORDRICO. O cido clordrico usado na hidrlize de amidos e protenas: na produo de corantes, tintas, couros, etc. Na limpeza de chos e paredes de pedra ou de azulejo usa - se o cido muritico, que o cido clordrico impuro. CIDO NTRICO O cido ntrico um lquido incolor, que ferve a 83 C, muito txico e corrosivo. muito solvel em gua, e com o tempo e a influncia da luz sua soluo fica avermelhada devido a decomposio do HNO3 em NO2. O cido ntrico muito reativo: reage como cido forte com bases, xidos bsicos,etc. reage como oxidante enrgico, quando concentrado, libertando NO ou NO2 ; reage como nitrante, introduzindo o radical nitro em molculas orgnicas. O cido ntrico usado na produo de compostos orgnicos e na produo de fertilizantes agrcola e de nitratos, etc. SAIS DEFINIOMAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

10

Sais so compostos inicos que possuem, pelo menos, um ction diferente do H+ e um nion diferente do OH-. Por exemplo: NaCl ou Na+ClNaHSO4 ou Na+H+SO42J vimos que a reao de neutralizao ou de salificao forma um sal, alm da gua. Ento podemos dizer que sais so compostos que podem ser formados na reao de um cido com uma base de Arrhenius. REAO DE NEUTRALIZAO TOTAL SAIS NORMAIS OU NEUTROS: Dizemos que uma reao de neutralizao total quando reagem todos os H+ do cido e todos os OH- da base, o sal, assim formado, chamado de sal normal ou neutro.reao e frmulas gerais dos sais normais: Representando o cido, genericamente por HxA e a base por B (OH)y, teremos: x B (OH)y + y HxA BxAy + xyH2O Onde BxAy a forma geral de um sal normal ou neutro, formado pelo ction B da base e pelo nion A do cido. NOMENCLATURA DOS SAIS NORMAIS: O nome de um sal normal deriva do cido e da base que lhe do origem, apenas a terminao do nome do cido sofre alterao, de acordo com o seguinte cdigo: drico eto CIDO oso ito SAL ico ato

XIDOS

So compostos binrios em que o oxignio o elemento mais eletronegativo.

Nomenclatura:

Quando o elemento forma apenas um xido:


11

xido de nome do elemento

Exemplo:

Al2O3 xido de alumnio

Quando o elemento forma 2 xidos:

Exemplo:

FeO

Quando o elemento forma 2 ou mais xidos:

prefixo Exemplo:

xido de

prefixo

Nome do elemento

Fe2O3 trixido de diferro Classificao dos xidos:MAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

12

xidos cidos ou anidridos: reagem com gua, formando cido, ou reagem com

base, forman-do gua.

Exemplo:

CO2 + H2O --> H2CO3 CO2 + 2 NaOH --> Na2CO3 + H2O

xidos bsicos: reagem com gua, formando base, ou reagem com cido,

formando gua.

Exemplo:

Na2O + H2O --> Na2O + 2 HCl -->

2 NaOH 2 NaCl + H2O

xidos neutros: no reagem com gua, cido ou base. So exemplos de xidos

netros: CO, NO, N2O. xidos anfteros: ora se comportam como base, ora se comportam como cido.

So exemplos de xidos anfteros: ZnO, Al2O3, SnO, SnO2, PbO e PbO2. xidos mistos: se comportam como se fossem formados por dois outro xidos.

Exemplo:

Fe3O4 FeO Fe2O3 Perxidos: reagem com gua, produzindo base e perxido de hidrognio (H2O2) e

reagem com cido, produzindo sal e perxido de hidrognio.MAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

13

Exemplo:

Na2O2 + 2 H2O Na2O2 + 2 HCl

--> -->

2 NaOH + H2O2 2 NaCl + H2O2

SAIS Quando em soluo, conduzem corrente eltrica. Os sais tm sabor salgado. Os sais reagem com cidos, com hidrxidos, com outros sais e com metais. Ao reagir com um cido, do origem a outro sal e outro cido, se o cido formada for mais voltil que o empregado na reao. Quando reagem com hidrxido, do origem a outro sal e outro hidrxido, se o hidrxido formado for menos solvel que o empregado na reao. Se reagem com outros sais, do origem a dois novos sais se um deles for menos solvel que os reagentes.

E, por fim, quando reagem com um metal, do origem a um novo sal e um novo metal, se o metal reagente for mais reativo que o metal deslocado na reao. Principais Sais Cloreto de Sdio (NaCl) --> Este sal intensamente usado na alimentao e tambm na conservao de certos alimentos; alm disso, um dos componentes do soro caseiro, usado na combate desidratao. No sal de cozinha, alm do cloreto de sdio existe uma pequena quantidade de iodeto de sdio (Nal) e de potssio (Kl). Isso previne o organismo contra o bcio ou "papo", doena que se caracteriza por um crescimento exagerado da glndula tireide, quando a alimentao deficiente em sais de iodo.

Fluoreto de Sdio (NsF) --> um sal usado na fluoretao da gua potvel e como produto anticrie, na confeco de pasta de dente.

Nitrato de Sdio (NaNO3) --> Conhecido como salitre do Chile, esse sal um dos adubos (fertilizantes) nitrogenados mais comuns.

Bicarbonato de Sdio (NaHCO3) --> usado em medicamentos que atuam como anticidos estomacais. tambm empregado como fermento na fabricao de pes, bolos, etc., uma vez que libera gs carbnico aquecido. o gs carbnico permite o crescimento da massa. , ainda, usado para fabricar extintores de incndio de espuma.

Carbonato de Clcio (CaCO3) --> Componente do mrmore, usado na confeco de pisos, pias, etc. O carbonato de clcio (calcrio) tambm empregado na fabricao do vidro comum e do cimento.MAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

14

Sulfato de Clcio (CaSO4) --> um sal usado na fabricao do giz e do gesso de porcelana.

REAES DE OXIDAO-REDUO

Oxidao e reduo so exemplos de tipos de reaes que ocorrem em nosso dia-a-dia. A oxidao pode ocorrer em trs circunstncias: quando se adiciona oxignio a substncia, quando uma substncia perde hidrognio ou quando a substncia perde eltrons. Quando o magnsio queima no ar, o metal se transforma em cinza medida que vai ganhando oxignio e se torna oxidado. Essa cinza o xido de magnsio. A reduo, por sua vez, o inverso e ocorre tambm de trs maneiras: quando uma substncia perde oxignio, quando ganha hidrognio ou quando ganha eltrons. Quando o xido de Cobre (negro) colocado em aparelhagem apropriada (cmara) para reduo do xido de Cobre, o Gs Hidrognio entra em contato com o xido de Cobre super aquecido e como resultado ele perde oxignio e vai aos poucos tornando-se rosa, pois, est sendo reduzido a Cobre. Reao Redox Sabe-se que oxidao e reduo ocorrem juntas na mesma reao qumica. Esse fenmeno recebe o nome de reao redox (ou de oxirreduo). Algumas dessas reaes so muito teis para a indstria. O ferro, por exemplo, extraido pela combinao do minrio de ferro com o monxido de carbono, num alto-forno. Nessa reao, o minrio perde oxignio para formar o ferro e o CO recebe oxignio para formar o CO2. A ferrugem um dos resultados de uma reao redox, na qual o ferro se oxida e forma o xido de ferro (ferrugem), e o oxignio do ar reduzido. Definies: Reao de oxirreduo ou redox - Reao com transferncia de eltrons de um reagente para outro, ou reao com variao de nox de pelo menos um elemento. Oxidao - Perda de eltrons ou aumento de nox. Reduo - Ganho de eltrons ou diminuio de nox. Agente oxidante ou substncia oxidante - Substncia que sofre a reduo ou substncia que ganha eltrons.MAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

15

Agente redutor ou substncia redutora - Substncia que sofre a oxidao ou substncia que perde eltrons. Balanceamento de equaes de oxirreduo - Fundamenta-se no fato de o nmero de eltrons cedidos na oxidao ser igual ao nmero de eltrons recebidos na reduo. Reao auto-oxirreduo ou de desproporcionamento - Quando um mesmo elemento em parte se oxida e em parte se reduz.

Uma das aplicaes mais teis das reaes de oxidao - reduo a produo de energia eltrica a partir de uma clula eletroqumica. A eletroqumica abrange todos processo qumicos que envolve transferncia de eltrons. Quando um processo qumico ocorre, produzindo transferncia de eltrons, chamado de pilha ou bateria, mas quando o processo qumico provocado por uma corrente eltrica (variao da quantidade de eltrons no temo), este processo denominado de eletrlise. (Resumindo: pilha e bateria so processos qumicos que ocorrem espontaneamente e geram corrente eltrica, j eletrlise um processo qumico (reao qumica) que ocorre de forma no espontnea, ou seja, ocorre na presena de uma corrente eltrica).

TERMOQUMICA

A Termodinmica qumica, tambm chamada de Termoqumica, o ramo da qumica que estuda o calor envolvido nas reaes qumicas baseando-se em princpios da termodinmica. Energia liberada nas reaes qumicas est presente em vrias atividades da nossa vida diria. Por exemplo, o calor liberado na queima do gs butano que cozinha os nossos alimentos, o calor liberado na combusto do lcool ou da gasolina que movimenta nossos veculos e atravs das reaes qumicas dos alimentos no nosso organismo que obtemos a energia necessria para manuteno da vida. A maioria das reaes qumicas ocorre produzindo variaes de energia, que freqentemente se manifestam na forma de variaes de calor. A termoqumica ocupa-se do estudo quantitativo das variaes trmicas que acompanham as reaes qumicas. Essas reaes so de dois tipos: Reaes exotrmicas: as que liberam calor para o meio ambiente. Exemplos

combusto (queima) do gs butano, C4H10

C4H10(g) + 13/2 O2(g) => 4 CO2(g) + 5H20(g) + calorMAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

16

combusto do etanol, C2H60:

C2H60(l) + 3O2(g) => 2 CO2(g) + 3 H2O(g) + calor Na equao qumica, o calor representado junto aos produtos para significar que foi produzido, isto , liberado para o ambiente durante a reao. Reaes endotrmicas: as que para ocorrerem retiram calor do meio ambiente.

Exemplos

decomposio da gua em seus elementos:

H20(l) + calor => H2(g) + 1/2 O2(g)

fotossntese:

6 CO2(g) + 6 H20(l) + calor => C6H12O6(aq) + 6 O2(g) Na equao qumica, a energia absorvida representada junto aos reagentes, significando que foi fornecida pelo ambiente aos reagentes. MEDIDA DO CALOR DE REAO O calor liberado ou absorvido por um sistema que sofre uma reao qumica determinado em aparelhos chamados calormetros. Estes variam em detalhes e so adaptados para cada tipo de reao que se quer medir o calor. Basicamente, no entanto, um calormetro constitudo de um recipiente com paredes adiabticas, contendo uma massa conhecida de parede gua, onde se introduz um sistema em reao. O recipiente provido de um agitador e de um termmetro que mede a variao de temperatura ocorrida durante a reao. A determinao do calor liberado ou absorvido numa reao qumica efetuada atravs da expresso:

onde:

Q a quantidade de calor liberada ou absorvida pela reao. Esta grandeza pode ser expressa em calorias (cal) ou em Joules (J). O Sistema Internacional de Medidas (SI) recomenda a utilizao do Joule, no entanto, a caloria ainda muito utilizada. Uma caloria (1 cal) a quantidade de calor necessria para fazer com que 1,0 g de gua tenha sua temperatura aumentada de 1,0C. Cada caloria corresponde a 4,18 J; m a massa, em gramas, de gua presente no calormetro; c o calor especifico do liquido presente no calormetro. Para a gua seu valor 1 cal/g . C; a variao de temperatura sofrida pela massa de gua devido a ocorrncia da reao. medida em graus Celsius.MAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

17

A rigor, deve-se considerar a capacidade trmica do calormetro que inclui, alm da capacidade trmica da gua, as capacidades trmicas dos materiais presentes no calormetro (agitador, cmara de reao, fios, termmetro etc.). O calor de reao pode ser medido a volume constante, num calormetro hermeticamente fechado, ou presso constante, num calormetro aberto. Experimentalmente, verifica-se que existe uma pequena diferena entre esses dois tipos de medidas calorimtricas. Essa diferena ocorre porque, quando uma reao ocorre presso constante, pode haver variao de volume e, portanto, envolvimento de energia na expanso ou contrao do sistema. A variao de energia determinada a volume constante chamada de variao de energia interna, representada por ?E, e a variao de energia determinada presso constante chamada de variao de entalpia, representada por ?H. Como a maioria das reaes qumicas so realizadas em recipientes abertos, presso atmosfrica local, estudaremos mais detalhadamente a variao de entalpia das reaes. ENTALPIA E VARIAO DE ENTALPIA Entalpia a grandeza fsica que descreve a energia interna total de um sistema. No Sistema Internacional de Unidades, a unidade da entalpia o Joule por mol. O calor, como sabemos, uma forma de energia e, segundo a Lei da Conservao da Energia, ela no pode ser criada e nem destruda, pode apenas ser transformada de uma forma para outra. Em vista disso, somos levados a concluir que a energia:

liberada por uma reao qumica no foi criada, ela j existia antes, armazenada nos reagentes, sob uma outra forma; absorvida por uma reao qumica no se perdeu, ela permanece no sistema, armazenada nos produtos, sob uma outra forma.

Cada substncia, portanto, armazena um certo contedo de calor, que ser alterado quando a substncia sofrer uma transformao. A liberao de calor pela reao exotrmica significa que o contedo total de calor dos produtos menor que o dos reagentes. Inversamente, a absoro de calor por uma reao endotrmica significa que o contedo total de calor armazenado nos produtos maior que o dos reagentes. A energia armazenada nas substncias (reagentes ou produtos) d-se o nome de contedo de calor ou entalpia. Esta usualmente representada pela letra H. Numa reao, a diferena entre as entalpias dos produtos e dos reagentes corresponde variao de entalpia, .

onde:

Hp = entalpia dos produtos; Hr = entalpia dos reagentes. < O (negativo). 18

Numa reao exotrmica temos que Hp < Hr e, portanto,MAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

Numa reao endotrmica temos que Hp > Hr e, portanto, ENTROPIA

> O (positivo).

A entropia uma grandeza termodinmica geralmente associada ao grau de desordem. Ela mede a parte da energia que no pode ser transformada em trabalho. uma funo de estado cujo valor cresce durante um processo natural em um sistema fechado.

CALOR O calor (abreviado por Q) a forma de transferir energia trmica entre dois corpos que se vale da diferena de temperaturas existente entre eles. No correcto afirmar que um corpo tem mais calor que outro; o calor uma forma de transferir energia de um sistema para outro, sem transporte de massa, e que no corresponde execuo de um trabalho mecnico. A transmisso de energia sendo funo da diferena de temperatura entre os dois sistemas - Convencionalmente, se um corpo recebe energia sob a forma de calor (e no sob a forma de trabalho), a quantidade Q positiva e se um corpo transfere energia sob a forma de calor, a quantidade transferida Q negativa. A unidade do Sistema Internacional (SI) para o calor o joule (J), embora seja usualmente utilizada a caloria (cal; 1 cal = 4,18 J). Todo corpo tem uma certa quantidade de energia interna que est relacionada ao movimento aleatrio de seus tomos ou molculas e s foras interativas entre essas partculas. Os slidos, lquidos ou gases apresentam constante movimento (vibraes) em suas partculas. A soma dessas vibraes de um corpo constitui a energia trmica do mesmo. Esta energia interna diretamente proporcional temperatura do objeto. Quando dois corpos ou fluidos em diferentes temperaturas entram em interao (por contato, ou radiao), eles trocam energia interna at a temperatura ser equalizada. A quantidade de energia transferida enquanto houver diferena de temperatura a quantidade Q de calor trocado, se o sistema se encontrar isolado de outras formas de transferncia de energia. Termodinamicamente falando, calor e trabalho no so funes de estado (ou seja, no dependem apenas da diferena entre o estado inicial e o estado final do processo), mas dependem do caminho, no espao de estados, que descreve o sistema em uma evoluo quase-esttica ou reversvel (no sentido termodinmico) de um estado inicial A at um estado final B. Os processos pelos quais ocorre transferncia de calor (transferncias de energia sob a forma de calor) so:

Conduo Conveco Irradiao.

Conduo trmica um dos meios de transferncia de calor que geralmente ocorre em materiais slidos, e a propagao do calor por meio do contato de molculas de duasMAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

19

ou mais substncias com temperaturas diferentes (metais, madeiras, cermicas, etc...). Ocorre a propagao de calor sem transporte da substncia formadora do sistema, ou seja, atravs de choques entre suas partculas integrantes ou intercmbios energticos dos tomos, molculas, eltrons. Os metais devida elevada condutividade trmica so excelentes meios de propagao de calor. Os gases e alguns slidos, que possuem baixa condutividade trmica, so pssimos meios de propagao de calor. Em fluidos (lquidos e gases) tambm ocorre transferncia de calor por conduo, porm nestes o aumento da temperatura provoca uma alterao na densidade do fluido na parte mais quente, o que provoca uma movimentao macroscpica. Esse deslocamento que surge entre a parte do lquido mais quente e a mais fria aumenta a velocidade de transporte de energia trmica. A este fenmeno d-se o nome de conveco. Irradiao trmica ou radiao trmica a radiao eletromagntica emitida por um corpo em equilbrio trmico causada pela temperatura do mesmo. A irradiao trmica uma forma de transmisso de calor. Ou seja, um segundo corpo pode absorver as ondas calorficas que se propagam pelo espao em forma de energia eletromagntica aumentando assim sua temperatura. Pois os dois corpos tm entre si um intercmbio de energia. Como as ondas eletromagnticas se propagam no vcuo, a transferncia de calor de um corpo a outro ocorre mesmo se no existir meio material entre os dois, ao contrrio da conduo trmica e da conveco. A maior parte da irradiao ocorre ao redor de um comprimento de onda especfico, chamado de comprimento de onda principal de irradiao, que depende da temperatura do corpo. Quanto maior a temperatura, maior a frequncia da radiao e menor o comprimento de onda. Em outras palavras, objetos com temperaturas altas produzem uma luz mais "azul", enquanto objetos com temperaturas baixas produzem uma luz mais "vermelha".

Calor de combusto a variao de entalpia (quantidade de calor liberada) pela queima de um mol de substncia. Todas as substncias esto no estado padro. Sempre encontrar um valor negativo, pois toda combustao exotermica

Calor de formao ou entalpia de formao a energia libertada ou "consumida" pela reao de formao de compostos. A reao de formao de composto consiste na formao do composto em questo a partir dos seus elementos na sua forma mais estvel em condies PTN. Por exemplo a entalpia de formao da gua consiste no calor libertado na sua reao de formao a partir de hidrognio gasoso e oxignio gasoso. Calor de neutralizao ou Entalpia de neutralizao a entalpia resultante de uma reao de neutralizao cido-base.


20

CLCULOS ESTEQUIOMTRICOS

Nas reaes qumicas, importante se prever a quantidade de produtos que podem ser obtidos a partir de uma certa quantidade de reagentes consumidos. Os clculos que possibilitam prever essa quantidade so chamados de clculos estequiomtricos (A palavra estequiometria vem do grego stoicheia (partes mais simples) e metreim (medida)). Essas quantidades podem ser expressas de diversas maneiras: massa, volume, quantidade de matria (mol), nmero de molculas. Os clculos estequiomtricos baseiam-se nos coeficientes da equao. importante saber que, numa equao balanceada, os coeficientes nos do a proporo em mols dos participantes da reao. O clculo estequiomtrico, apesar de temido por muitos, deixa de ser um problema se os seguintes passos forem seguidos: 1. passo Montar e balancear a equao qumica. 2. passo Escrever a proporo em mols (coeficientes da equao balanceada). 3. passo Adaptar a proporo em mols s unidades usadas no enunciado do exerccio (massa, volume nas CNTP, n. de molculas etc). 4. passo Efetuar a regra de trs com os dados do exerccio. Equaes qumicas As reaes que os elementos tm entre si para formar um composto so representadas por equaes qumicas. Exemplo da reao do hidrognio com o oxignio para formar gua:

As substncias no lado esquerdo so chamadas reagentes e, no lado direito, produtos. Os nmeros antes dos smbolos (omitido se for 1) indicam a quantidade de molculas. Os smbolos entre parnteses indicam o estado fsico: (s) slido, (l) lquido, (g) gasoso eMAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

21

(aq) soluo aquosa (muitas substncias s reagem em soluo aquosa). Lembrar que a equao qumica indica a possibilidade de uma reao. Isto significa que a reao nem sempre ocorrer com o simples contato fsico das substncias. Algumas precisam de aquecimento, outras,de meio aquoso, outras,de ignio ( o caso do exemplo),etc. Uma equao qumica deve ser balanceada, isto , cada elemento deve ter o mesmo nmero de tomos em ambos os lados da equao. No exemplo dado, esta condio est satisfeita. O balanceamento significa a necessria igualdade de massas entre os dois lados da equao uma vez que no pode haver perda ou ganho de massa. Massa atmica, massa molecular Em qumica, no lugar das unidades convencionais, a massa de um tomo expressa em unidades de massa atmica (u) que equivale exatamente a 1/12 da massa do istopo 12 C (carbono 12). Na unidade comum, corresponde a 1,6605402 x 10-27 kg . Pelo fato de o carbono 12 possuir 6 prtons e 6 nutrons, conclumos que a unidade de massa atmica , aproximadamente, a massa de um prton ou de um nutron(1 prton=1,0081u; 1 nutron=1,0090u). O tomo de 12C foi escolhido como tomo padro na construo das escalas de massas atmicas. Sua massa atmica foi fixada em 12u. Unidade de massa atmica (u) a massa de 1/12 do tomo de 12C. Massa atmica de um tomo a massa desse tomo expressa em u. Indica quantas vezes a massa do tomo maior que 1/12 da massa de 12C. Massa atmica de um elemento A massa atmica de um elemento a massa mdia dos tomos desse elemento expressa em u. igual mdia ponderada das massas atmicas dos istopos constituintes do elemento.Experimentalmente verifica-se que 44g de gs carbnico (CO2) so formados a partir da combusto (queima) de 12g de carbono (C). Calcular a massa de gs carbnico produzida na queima de 0,6g de carbono. Resoluo por regra de trs:

I) A partir de 12g de C so obtidos 44g de CO2:

II) Ento 0,6g de C produzir x g de CO2: III) Relacionar os itens I e II escrevendo g de C embaixo de g de C e g de CO2 embaixo de g de CO2:

IV) Logo em seguida fazer uma multiplicao em cruz, para efetuar os clculos.


22

Resposta: A queima de 0,6g de C produzir 2,2g de CO2

TRANSFORMAES QUMICAS E EQUILBRIO

O que transformao? A matria e a energia no podem ser criadas ou destrudas , podem apenas ser transformadas. Para voc notar se houve uma transformao precisar analisar a matria em dois momentos diferentes, em um estado inicial e em um estado final. Pode-se afirmar que houve uma transformao na matria considerada, quando for observada alguma diferena, ao se comparar as caractersticas da matria no estado inicial com as caractersticas no estado final. Vamos observar algumas transformaes:


23

Como voc pode constatar, nessas transformaes somente a forma e a aparncia da prata e da madeira sofreram modificaes. A esse tipo de transformao dado o nome de transformao fsica. Definindo - Transformao Fsica altera apenas a forma e a aparncia da matria, mas no altera suas propriedades. Observe as transformaes:

Nota-se que a gua sofreu uma transformao sem alterao das propriedades, apenas ocorreu uma mudana no estado fsico da gua. Concluso: todas as mudanas de estado sofridas pela matria nesta experincia so transformaes fsicas.

Transformao qumica Voc pode realizar as experincias:


24

TABELA 1 - Observao do Ferro e do Enxofre

Antes do aquecimento Cor Atrao pelo im Densidade Ferro Cinza brilhante sim 7,86 g/ml Enxofre Aps o aquecimento Slido formado Amarelo Preto no no 2,07 g/ml 4,74 g/ml

Assim, pode-se concluir que o slido preto (sulfeto ferroso) produzido possui propriedades que o diferenciam do ferro e enxofre, surgiu uma nova espcie de matria. Tal processo recebe o nome de transformao qumica. Definindo - Transformao qumica altera as espcies de matria envolvidas. Na natureza ocorrem vrias transformaes qumicas: apodrecimento de frutos, deteriorizao de alimentos, enferrujamento do ferro, fermentao alcolica, formao de coalhada, respirao dos seres vivos, fotossntese, oxidao da prata, produo de tecido a partir do algodo, produo de po (farinha, fermento, gua, sal e acar, durante a fermentao ocorre liberao de gs carbnico, por isso o po "cresce"), produo do vidro a partir da areia, extrao de corantes, produo do vinho a partir da fermentao da uva, produo de sabo. Na produo de sabo usa-se leos ou gorduras (animal ou vegetal), e soda custica (NaOH), neste caso teremos os sabes duros; se substituirmos a soda custica por hidrxido de potssio (KOH) teremos os sabes moles. Existem transformaes qumicas que ocorrem rapidamente e outras lentamente. A velocidade de uma transformao depende de vrios fatores, como a temperatura, presso e superfcie de contato entre as substncias . Pode-se perceber que ocorreu uma transformao qumica, atravs de: mudana de cor ou variao da temperatura ou formao de um precipitado etc.MAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

25

Um fato de grande importncia, na observao das transformaes qumicas e fsicas, que matria e energia esto intimamente relacionadas. Essas transformaes acontecem com liberao ou absoro de energia, por exemplo, a energia luminosa absorvida na fotossntese dos vegetais e liberada na queima de uma vela; a energia eltrica liberada em uma pilha e absorvida na recarga de uma bateria de automvel. interessante notar, tambm, que da mesma forma que uma substncia qumica pode ser transformada em outra, uma forma de energia pode ser transformada em outra, como por exemplo: numa lmpada a energia eltrica transformada em energia luminosa e trmica; numa usina termoeltrica, a energia trmica transformada em energia eltrica; em um aquecedor solar, a energia solar transformada em energia trmica; em um ferro de passar roupa a energia eltrica transformada em energia trmica. Para mostrar uma transformao qumica pode-se realizar as seguinte experincia: Em um recipiente de vidro (copo, vidro de boca larga) coloca-se sulfato de cprico penta hidratado (sal azul, muito utilizado na agricultura) dissolvido em gua em seguida mergulha-se na soluo uma lmina de zinco (metal acinzentado, que pode ser retirado de um pilha descarregada). Aps certo tempo (aproximadamente 10 min), retira-se a lmina de zinco da soluo, nota-se que sobre esta encontra-se agora depositado um slido marrom avermelhado, que o cobre metlico. O que ocorreu nesta experincia foi o deslocamento (substituio) do zinco, que constitua a lmina, pelo cobre. O zinco passa para a soluo em forma de ons. Se analisarmos a soluo depois de um certo tempo, notaremos a formao de uma nova substncia que o sulfato de zinco (sal) e essa soluo com o passar do tempo vai se tornando incolor.

Nessa experincia a lmina de zinco pode ser substituda por um prego novo. Amarra-se o prego em um barbante e mergulha-se o prego na soluo aquosa de sulfato cprico. Depois de um certo tempo retira-se o prego da soluo e nota-se o depsito de um metal marrom avermelhado sobre prego. Isso ocorre porque o cobre da soluo desloca o ferro do prego. O ferro agora na forma de ons substitui os ons cobre que estavam na soluo, dando origem a um novo sal, chamado sulfato ferroso.

Para mostrar a influncia da superfcie de contato entre as substncias, quando ocorre uma transformao qumica, voc poder dissolver em um copo com gua um Sonrisal e em um outro copo com gua um Sonrisal macerado. O primeiro Sonrisal demora mais para dissolver, porque a superfcie de contato entre o Sonrisal e a gua menor. Transformao qumica com produo de energia Uma transformao qumica pode produzir energia trmica, eltrica, luminosa... Transformao qumica com produo de calor (energia trmica)


26

Uma das mais importantes transformaes qumicas com produo de energia trmica a combusto. * Combusto a queima das substncias qumicas, produzindo novas substncias e liberando calor. Voc pode realizar a experincia:

Por que a chama da vela foi diminuindo de intensidade at se apagar quando foi colocado o vidro sobre ela? Isto ocorreu porque todo o oxignio que havia dentro do vidro foi consumido na queima da vela. Atravs de observaes desta experincia, pode-se afirmar que para ocorrer uma combusto so necessrios: um combustvel, substncia que sofre a queima, no caso o pavio da vela e a parafina: um comburente, substncia que alimenta a queima, que o oxignio; uma energia para iniciar a combusto, que pode ser uma fasca eltrica ou a chama de um palito de fsforo. Os combustveis podem ser slidos, como a madeira e o carvo, lquidos, como o lcool, gasolina, querosene, leo diesel e gasosos como o hidrognio, o gs de cozinha . Alguns combustveis queimam com muita facilidade e so chamados de inflamveis, por esse motivo deve-se tomar muito cuidado para manuse-los. Na combusto completa da gasolina, lcool, leo diesel so liberados gs carbnico, vapor de gua e energia trmica. A energia trmica utilizada para mover motores de carros, caminhes, tratores. A energia liberada na combusto do hidrognio com o oxignio, produzindo gua, utilizada para mover os nibus espaciais. A energia trmica liberada na combusto do gs de cozinha utilizada no cozimento de alimentos, aquecimento da gua nos aquecedores domsticos. A energia liberada, na combusto em forma de calor pode ser medida em calorias ou em joule.

Caloria: a quantidade de calor necessria para elevar de 1o C ,a temperatura de 1 grama de gua, no intervalo de 14,5 a 15,5o C. Joule: o trabalho realizado por uma fora de 1N que desloca um corpo de 1 kg,na distncia de 1m.MAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

27

O gs carbnico liberado na combusto destes combustveis um dos responsveis pelo efeito estufa.

Efeito estufa O efeito estufa uma das conseqncias do acmulo, na atmosfera, de alguns gases como o gs carbnico, xidos de nitrognio, gs metano e outros. Estes gases so transparentes para a maior parte da radiao solar que chega Terra, principalmente os raios ultravioletas, permitindo que ela atinja a superfcie terrestre, onde absorvida. No entanto, so opacos, para a radiao trmica emitida a partir da superfcie da Terra, no permitindo que ela escape para o espao. Esses gases retm o calor na superfcie da Terra e nas camadas inferiores da atmosfera, contribuindo para um possvel aquecimento global do planeta.

Os combustveis derivados do petrleo, como a gasolina e o leo diesel, contm impurezas de enxofre. Na queima desses combustveis, alm da liberao do gs carbnico e do vapor de gua, h a liberao de um gs de enxofre, como conseqncia da presena de enxofre nesses combustveis. Esse gs o dixido de enxofre (SO2), que se combina com o oxignio do ar atmosfrico produzindo uma outra substncia chamada trixido de enxofre (SO3). Essa substncia se combina com a gua da chuva e produz um cido que o cido sulfrico. Por outro lado, o ar atmosfrico formado de oxignio, nitrognio e outros gases. Na combusto da gasolina e leo diesel a partir do oxignio do ar, ocorre tambm a combusto do nitrognio, produzindo um gs que o monxido de nitrognio (NO), esse combina-se com o oxignio do ar, formando um outro gs que o dixido de nitrognio (NO2). O dixido de nitognio se combina com a gua da chuva formando dois cidos, o cido ntrico e o cido nitroso. Esses dois cidos e o cido sulfrico so responsveis pelo fenmeno conhecido como Chuva cida. A chuva cida causa grandes problemas, como a corroso do mrmore , ferro e outros materiais usados em construes; prejudica a agricultura, pois a terra se torna cida, necessitando que se coloque calcreo para reduzir a acidez; a gua dos rios se torna cida prejudicando a sobrevivncia dos peixes e de toda a vida aqutica. Para diminuir a poluio da natureza com a liberao de gases txicos como o monxido de carbono e o monxido de nitrognio, esto sendo utilizados em automveis os catalisadores. Os catalisadores transformam os gases txicos em no txicos, como por exemplo, o monxido de carbono (CO) transformado em gs carbnico (CO2), o monxido de nitrognio (NO) em gs nitrognio (N2). De onde vem a energia liberada na combusto?


28

Em toda combusto h liberao de calor. Calor energia e voc j sabe que a energia no pode ser criada ou destruda. E a energia trmica liberada nas combustes, de onde vem? As substncias qumicas tm uma energia prpria acumulada nas partculas que as formam, que a energia qumica. Ao sofrer uma transformao qumica, essas substncias so transformadas em outras substncias que tambm tm uma energia qumica acumulada. Quando a energia acumulada nos produtos da combusto menor que a energia acumulada nos reagentes, essa diferena de energia ser liberada na forma de energia trmica e, nesse caso, tem-se uma transformao exotrmica. A energia qumica acumulada nas partculas das substncias qumicas varia de uma substncia para outra, como por exemplo, se queimarmos 1 g de gasolina e 1 g de lcool, apesar da combusto dos dois formar gs carbnico e gua, as quantidades de calor liberadas sero diferentes. 1 g de gasolina libera 11 500 calorias 1 g de lcool libera 6 400 calorias

A gasolina tem maior poder energtico que o lcool, mas tambm provoca um maior impacto ambiental, pois mais poluente. Existem outras transformaes exotrmicas alm da combusto, como a transformao do hidrognio e cloro, na presena de luz, em gs clordrico. Transformaes qumicas entre cidos e bases, formando sais e gua, que recebe o nome de neutralizao. Um exemplo do tipo de transformao entre cido e base a que ocorre entre o leite de magnsia (soluo aquosa de hidrxido magnsio (Mg(OH)2) que possui carter bsico, usado como anticido estomacal. O leite de magnsia reage com o cido clordrico (HCl), existente no estmago, formando um sal, que o cloreto de magnsio (MgCl2) e gua, neutralizando o excesso de cido que provoca a acidez (azia) estomacal. Existem outras formas de combater a azia, dependendo de se determinar a causa do excesso de produo de cido clordrico pelo organismo. Produo de soda custica e hidrognio a partir de sdio metlico e gua: esta reao libera uma grande quantidade de calor, o hidrognio formado (combustvel) na presena do oxignio (comburente) do ar, pega fogo, isto , sofre combusto.

Combusto no organismo humano As clulas do nosso corpo colaboram para mant-lo com vida, cuidando do seu prprio metabolismo e formando novas clulas para substituir as desgastadas. As fibras musculares devem contrair-se e descontrair-se para que os msculos trabalhem.MAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

29

As clulas precisam de combustvel para a produo de energia. O combustvel das clulas so os nutrientes, obtidos atravs dos alimentos no aparelho digestivo. Atravs do sangue os nutrientes chegam at as clulas, juntamente com o oxignio. Nas clulas ocorrem combustes lentas com produo de energia. Para a combusto so necessrios, o combustvel, que nesse caso so os alimentos e o comburente que sempre oxignio. A glicose o alimento em condies de ser oxidado, combinando-se com o oxignio dentro das clulas, com liberao de energia.

O oxignio necessrio combusto em nvel celular coletado do ar atmosfrico atravs da respirao, o ar atmosfrico entra pelas vias respiratrias e chega aos alvolos pulmonares. Os alvolos pulmonares so percorridos por uma rede de vasos sangneos, atravs das paredes desses alvolos, o sangue recebe o oxignio necessrio combusto da glicose e elimina o gs carbnico produzido na combusto. Os glbulos vermelhos so formados, principalmente, de gua e hemoglobina, que um pigmento vermelho, rico em ferro. A hemoglobina liga-se, ora ao oxignio, ora ao gs carbnico transportando-os atravs da corrente sangnea. A energia fornecida pelos alimentos medida pela quantidade de calor liberada nas combustes que ocorrem nas clulas e expressa em calorias. A quantidade de energia em quilocalorias (kcal) por dia, necessria para os seres humanos , depende da idade , do peso, da altura e do trabalho fsico que realizam. Uma criana em fase de crescimento precisa de mais energia do que uma pessoa idosa. O homem precisa de mais calorias que a mulher, porque possui uma porcentagem maior de tecido muscular, uma pessoa de estatura elevada precisa de mais calorias que uma de estatura menor . Monxido de carbono, gs letal, por qu?

Na combusto incompleta dos combustveis nos motores de carros, caminhes, nibus, alm da gua e gs carbnico liberado, em pequenas quantidades, um gs extremamente txico, o monxido de carbono (CO ). Uma quantidade equivalente a 0,4% no ar em volume letal para o ser humano, em um tempo relativamente curto. Esse gs se combina com a hemoglobina do sangue e esta combinao extremamente estvel. Devido a esta combinao, os glbulos vermelhos no podem transportar o oxignio e o gs carbnico, e os tecidos deixam de receber o oxignio. A morte ocorre por asfixia. Se um carro ficar ligado em uma garagem fechada de 4 m de comprimento, 4 m de largura e 2,5 m de altura, tendo, portanto, um volume de 40 000 litros, temperatura ambiente e a presso ao nvel do mar, durante aproximadamente 10 minutos, a quantidade de monxido de carbono produzido j atingir a quantidade letal. Alimentos sem produtos qumicos: verdade ou mentira?MAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

30

Toda matria um produto qumico, resultante da combinao de minsculas partculas denominadas tomos, portanto, produtos qumicos constituem tudo o que existe, desde as pessoas, animais plantas, roupas, alimentos etc. O desenvolvimento da qumica coincide com o aumento da populao mundial, porque propiciou ao homem produo de remdios, antibiticos, como forma de combater as infeces, descoberta de vacinas para a preveno de doenas consideradas fatais ou causadoras de seqelas irreversveis como: a poliomielite, o sarampo, a meningite; tratamentos de gua; saneamento bsico; melhoria na produo e conservao dos alimentos. Com a descoberta dos aditivos qumicos houve a perspectiva de conservao de alimentos por mais tempo. A conservao tambm pode ser feita atravs da pasteurizao, desidratao e congelamento. A produo agropecuria aumentou com o uso de fertilizantes e pesticidas. Tanto o adubo natural, conhecido como esterco, como os adubos qumicos, contm os mesmos nutrientes necessrios s plantas. O melhor desenvolvimento das plantas est relacionado com a dosagem correta e no com o tipo de adubo utilizado, as plantas sofrem tanto pela falta como pelo excesso de adubos. Quanto aos pesticidas, no h dvida de que o uso indiscriminado causa grandes problemas. O que necessrio uma conscientizao quanto ao uso dos pesticidas. Alguns pesticidas no so biodegradveis e acumulam-se nos seres vivos e no ambiente. Uma possvel soluo a substituio desses pesticidas por outros biodegradveis. Transformao fsica e qumica com utilizao de energia trmica Muitas transformaes fsicas e qumicas ocorrem com absoro de calor. Isto acontece porque as espcies qumicas que sofrero a transformao tm uma energia qumica acumulada menor que a dos produtos da transformao. necessrio fornecer calor aos reagentes para que seja atingida a energia qumica acumulada nos produtos. Estas transformaes so chamadas de endotrmicas. Se voc fornecer calor ao gelo, esse se transforma em gua lquida e gua lquida passar para o estado de vapor, portanto, a gua sofreu transformaes fsicas, com absoro de calor e este fica acumulado no vapor de gua. Isso est de acordo com o balano energtico previsto pelo Princpio da Conservao da Energia: "A variao da energia do Universo nula". Conclui-se que toda passagem do estado slido para o lquido e deste para o de vapor so processos endotrmicos. Se uma pessoa sofre uma contuso e precisa rapidamente esfriar o local, basta colocar ter, porque para passar para o estado de vapor o ter retira o calor necessrio da pele esfriando o local da leso. A fotossntese realizada pelos vegetais um processo endotrmico. Os vegetais retiram calor do ambiente para realizar a fotossntese, por isso a temperatura sob uma rvore mais amena. A reao da fotossntese realizada pelas algas e por outros vegetais a reao responsvel pela vida no planeta Terra. Alm das plantas produzirem seu prprioMAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

31

alimento, elas produzem tambm os alimentos necessrios aos outros seres vivos. Toda cadeia alimentar se inicia nas plantas, que so produtores primrios. Na fotossntese, o gs carbnico e a gua com absoro da energia solar so transformados em carboidratos e oxignio. A energia solar transformada em energia qumica no processo da fotossntese. Parte desta energia os vegetais utilizam para realizar as suas funes vitais e parte da energia utilizada pelos outros seres vivos nas vrias cadeias alimentares.

Atravs de reaes qumicas mais complexas o aldeido frmico (H2CO) transformado em protenas e carboidratos. O oxignio utilizado na respirao das plantas e dos seres vivos, nas combustes, na produo de xidos etc. Uma outra reao endotrmica a decomposio da gua em hidrognio e oxignio. Para que isso ocorra necessrio fornecer calor, porque a energia acumulada na espcie qumica gua menor que a acumulada nas espcies qumicas hidrognio e oxignio. A gua pode ser utilizada para apagar incndios, porque alm dela provocar um resfriamento, se interpe entre o combustvel e o oxignio do ar. Para se controlar incndios de grandes propores, isto , que liberam altas quantidades de energia trmica, preferencialmente usa-se produtos qumicos que se interponham entre o combustvel e o oxignio. Outra maneira de controle de incndios com o uso de substncias que se combinam com o oxignio consumindo-o, como por exemplo os incndios em poos de petrleo so controlado com nitroglicerina que um explosivo, pois alm de consumir oxignio, causa uma exploso que expulsa o oxignio das proximidades do material combustvel. A nitroglicerina consome o oxignio e sem este no h combusto. Outras transformaes qumicas endotrmicas de aplicao prtica so: obteno de oxignio partir da decomposio trmica do clorato de potssio, resultando cloreto de potssio e oxignio. obteno da cal virgem, usada em construes, atravs da decomposio trmica de uma substncia qumica chamada carbonato de clcio, que por aquecimento se decompe em cal virgem (CaO) e gs carbnico (CO2).

Transformao qumica com utilizao de energia eltrica A energia eltrica pode ser utilizada para decomposio das substncias qumicas, dando origem novas substncias. A esse processo damos o nome de eletrlise. A eletrlise pode ser realizada a partir de substncias fundidas, teramos uma eletrlise gnea ou a partir de substncias dissolvidas em gua, teramos uma eletrlise aquosa.


32

Para ocorrer a eletrlise de uma substncia necessrio que essa esteja ionizada, isto , que haja partculas carregadas positivamente e negativamente livres. Essas partculas carregadas tm movimento e podem se deslocar para os polos negativo e positivo. As partculas positivas so denominadas ctions e as negativas so denominadas nions A ionizao pode acontecer, em alguns casos quando a substncia fundida e em outros, quando dissolvida em gua. -. O sal de cozinha sofre decomposio por eletrlise, quando fundido e em soluo aquosa. Mas no sofre decomposio por eletrlise no estado slido, porque as partculas positivas denominadas ctions e negativas denominadas nions que o formam esto presas em arranjos bem definidos, por foras de ligaes muito intensas, que impedem o movimento dessas partculas para os plos negativo e positivo, chamados eletrodos. Eletrlise da gua Para realizao da eletrlise necessrio um recipiente para colocao da substncia a ser eletrolisada, um gerador de corrente contnua (pode-se usar pilhas), fios condutores de corrente eltrica ligados a placas metlicas ou grafite, que funcionaro como eletrodos, positivo, denominado nodo e negativo denominado ctodo. Os eletrodos devem ser inertes, isto , no podem reagir com a substncia que ser eletrolisada.

A gua formada pela combinao do hidrognio com o oxignio. Pela ao da corrente eltrica podemos romper esta combinao e formar novamente hidrognio e oxignio. Na eletrlise da gua, o hidrognio liberado no polo negativo, chamado de ctodo e o oxignio no polo positivo, chamado nodo. Para realizao da eletrlise da gua necessrio dissolver-se nela uma substncia bsica, por exemplo, soda custica, ou uma cida, por exemplo, cido sulfrico.

A eletrlise muito utilizada industrialmente para obteno e purificao de metais . O alumnio que utilizado na construo de antenas para televiso, fabricao de utenslios domsticos, obtido por eletrlise gnea de um minrio chamado bauxita.


33

O cobre, utilizado em fios e cabos eltricos, deve ter uma pureza prxima de 100% e, para que esta pureza seja atingida, recorre-se purificao por meio da eletrlise. Esse processo de purificao denomina-se refino eletroltico, A eletrlise do sal de cozinha em soluo aquosa um processo industrial muito importante, pois atravs dessa eletrlise obtm-se: a soda custica que um produto com importantes aplicaes na indstria petroqumica, txtil, plstica, dos sabes e detergentes; o cloro que usado no tratamento de guas, no branqueamento de produtos, na fabricao de plsticos (PVC), solventes, inseticidas e bactericidas; o hidrognio que usado como combustvel dos nibus espaciais, na sntese da amnia, do metanol e na produo de margarinas atravs da hidrogenao dos leos insaturados. Os "banhos" de ouro, prata em brincos, pulseiras, anis, consistem no depsito de uma pelcula bem fina de ouro ou prata na superfcie do metal que constitui os brincos, pulseiras. Essa deposio feita por eletrlise e esse processo denominado galvanoplastia. ou galvanizao. Quando o "banho" de cromo, como no caso das pelculas depositadas em para-choques de carros, torneiras, fechaduras, o processo recebe o nome de cromao; se o "banho"for de nquel, niquelao. Para o depsito de pelculas de metais sobre superfcies necessrio uma soluo aquosa do sal do metal cujo "banho" ser dado, uma lmina do metal que dever ser colocada como anodo (eletrodo positivo) e o material a ser banhado deve ser colocado como catodo (eletrodo negativo) A eletrlise tambm usada para depsito de uma pelcula de estanho sobre lminas finas de ao, na produo das "folhas de flandres", utilizada para obteno de latas para armazenagem de conservas, carnes enlatadas, leos comestveis, leos lubrificantes... Esse depsito tambm pode ser feito, mergulhando-se a lmina de ao em recipientes contendo estanho fundido, mas o processo eletroltico melhor, porque ocorre uma deposio mais homognea e perfeita produzindo uma folha de flandres mais resistente e duradoura. O ferro e o ao so utilizados para construo de cascos de navios, mas essas substncias na presena de gua e oxignio, sofrem enferrujamento. A galvanizao usada na proteo de cascos de navios contra a corroso. Sobre o ferro ou ao faz-se a deposio de uma camada de zinco ou coloca-se uma lmina de zinco sobre o ferro ou ao. O zinco impede o contato entre o ferro ou o ao com a gua e o oxignio ou com o ar mido, protegendo-os contra o enferrujamento, por esse motivo o zinco chamado de "metal suicida" ou "metal de sacrifcio". Voc pode dar um "banho" de nquel em prego ou um brinquedo de ferro, para isso necessrio montar uma aparelhagem como a esquematizada abaixo:


34

Para mostrar a produo de corrente eltrica a partir de uma transformao qumica, necessrio o seguinte material: dois pedaos de um fio condutor de corrente eltrica (fio de cobre), uma lmpada de non, papel de filtro (coador de caf de papel), uma lmina de zinco e outra de cobre, soluo aquosa de sulfato de zinco e sulfato cprico. Com esse material monta-se uma aparelhagem como a esquematizada abaixo:

Sobre a lmina de cobre coloca-se o papel de filtro embebido em sulfato de cprico e sobre a lmina de zinco um papel de filtro embebido em sulfato de zinco. A seguir, coloca-se uma lmina sobre a outra, separadas pelos papis de filtro, e aperta-se o conjunto, a lmpada acender. Ocorreu uma transformao qumica com produo de energia eltrica, o conjunto montado uma pilha, isto , um gerador de corrente eltrica. Para realizar novamente a experincia necessrio limpar a lmina de zinco que estar recoberta por uma pelcula de cobre. A limpeza da lmina de zinco feita passando-se um palhinha de ao para retirar o cobre depositado. Pode-se tambm mostrar a produo de corrente eltrica a partir de uma transformao qumica, montando-se um experimento como o esquematizado abaixo:


35

6- O bicarbonato de sdio um sal usado como anticido estomacal. No estmago o bicarbonato encontra o cido clordrico e acontece uma transformao qumica com formao de cloreto de sdio (sal de cozinha), gua e gs carbnico. Pode-se mostrar uma transformao qumica semelhante a que ocorre no estmago, realizando-se a experincia: coloca-se vinagre (o vinagre uma soluo diluda da cido actico) em um copo, at a metade, em seguida dissolve-se no vinagre meia colher de sobremesa de bicarbonato de sdio, imediatamente nota-se uma efervescncia, que conseqncia da formao do gs carbnico. Nessa transformao, bem como na que ocorre no estmago, alm do gs carbnico, formam-se um sal e gua.

Equilbrio qumico Conceito Equilbrio qumico uma reao reversvel na qual a velocidade da reao direta igual da reao inversa e, conseqentemente, as concentraes de todas as substncias participantes permanecem constantes. Constante de equilbrio

aA + bB

cC + dD

Kc =

[C]c [D]d [A]a [B]b

Kc no varia com a concentrao nem com a presso, mas varia com a temperatura. Quanto maior o Kc, maiores so as concentraes dos produtos em relao s dos reagentes, no equilbrio. Quanto menor o Kc, menores so as concentraes dos produtos em relao s dos reagentes, no equilbrio. Grau de equilbrio Grau de equilbrio = __quantidade consumida do reagente__ quantidade inicial do mesmo reagente

O grau de equilbrio varia com a temperatura e com a concentrao e, se o equilbrio tiver participante gasoso, varia tambm com a presso. Equilbrios gasosos homogneos

aA(g) + bB(g)

cC(g) + dD(g) Kp = Kc (RT)Dn

Kp =

(pC)c (pD)d (pA)a (pB)b


36

Dn = (c + d) - (a + b)

Equilbrios heterogneos - Os participantes slidos no entram na expresso do Kc nem do Kp (se houver). Princpio de Le Chatelier (fuga ante a fora) Quando se exerce uma ao sobre um sistema em equilbrio, ele desloca-se no sentido que produz uma minimizao da ao exercida.

Equilbrio e temperatura Um aumento da temperatura desloca o equilbrio para a reao endotrmica. Uma diminuio da temperatura desloca o equilbrio para a reao exotrmica (lei de van't Hoff). Equilbrio e presso Um aumento da presso desloca o equilbrio para a reao que ocorre com contrao de volume. Uma diminuio da presso desloca o equilbrio para a reao que ocorre com expanso de volume. Equilbrio e concentrao Um aumento da concentrao de um participante desloca o equilbrio no sentido da reao em que este participante consumido. Uma diminuio da concentrao de um participante desloca o equilbrio no sentido da reao em que este participante formado . Equilbrio e catalisador O catalisador no desloca equilbrio, apenas diminui o tempo necessrio para atingi-lo.

Constante de ionizao de cidos e bases CH3-COOH

CH3-COO- + H+

Ka =

[CH3-COO-] [H+] [CH3-COOH] NH3 + H2O NH4+ + OH[NH4+] [OH-] [NH3]MAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

Kb =

37

|H2O| no entra na expresso de constantes de equilbrio em soluo aquosa. Cada etapa da ionizao tem sua constante, representada por K1, K2, K3, ..., sendo K1 > > K2 > > K3 > > ... No caso dos policidos, a [H+] pode ser considerada como proveniente s da primeira etapa da ionizao (K1). Quanto maior for a constante Ka ou Kb, maior ser a fora do cido ou base. Lei da diluio de Ostwald a2 1-a

K =

|eletrlito|inicial

Para eletrlito fraco (1 - a ) = 1. Portanto: K = a 2|eletrlito|inicial. O grau de ionizao de um eletrlito aumenta com a diluio ou com a diminuio da concentrao em mol/L de eletrlito. Diluindo um cido fraco, aumenta o a mas diminui a [H+]. Diluindo uma base fraca, aumenta o a mas diminui a [OH-]. Produto inico da gua Kw = [H+] [OH-] = 10-14 (25 C) pH = -log [H+] pOH = -log [OH-] \ pH = n [H+] = 10-n mol/L \ pOH = n [OH-] = 10-n mol/L

gua pura a 25 C: [H+] = [OH-] = 10-7 mol/L \ pH = 7 e pOH = 7 Soluo cida: [H ] > 10-7 e [OH-] < 10-7 \ pH < 7 e pOH > 7 (25 C)+

Soluo bsica: [OH-] > 10-7 e [H+] < 10-7 \ pOH < 7 e pH > 7 (25 C)

Quanto menor o pH, mais cida e menos bsica a soluo. Quanto maior o pH, menos cida e mais bsica a soluo.


38

Efeito do on comum Quando adicionado a um cido (HA), um sal com o mesmo nion (A-) produz: diminuio do grau de ionizao de HA ou enfraquecimento de HA; diminuio da [H+], portanto aumento do pH da soluo. O on comum no altera a constante de ionizao do cido.

Quando adicionado a uma base (BOH), um sal com o mesmo ction (B+) produz: diminuio do grau de ionizao de BOH ou enfraquecimento de BOH; diminuio da [OH-], portanto diminuio do pH da soluo. O on comum no altera a constante de ionizao da base.

Soluo tampo Uma soluo tampo mantm o pH aproximadamente constante quando a ela so adicionados ons H+ ou ons OH-. As solues tampo tm grande importncia biolgica. Exemplos: HCO3-/H2CO3 e HPO42-/H2PO4-, responsveis pela manuteno do pH do sangue. Sais de cidos fracos e bases fortes (como o NaCN) em soluo aquosa do hidrlise do nion. A soluo aquosa bsica: A- + H2O

HA + OH-

Sais de cidos fortes e bases fracas (como o NH4Cl) em soluo aquosa do hidrlise do ction. A soluo aquosa cida: B+ + H2O

BOH + H+

Sais de cidos fracos e bases fracas (como o CH3-COONH4) em soluo aquosa do hidrlise do nion e do ction. A soluo aquosa ser cida se o Ka for maior que o Kb; caso contrrio, ser bsica. nions de cidos fortes e ctions de bases fortes no do hidrlise. Portanto os sais de cidos fortes e bases fortes (como o NaCl) no do hidrlise e a soluo aquosa neutra.

Equilbrio da dissoluo Kps de (An+) x (Bm-) y = [An+] x [Bm-] y na soluo saturada.MAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

39

A solubilidade de um composto inico em gua pode ser diminuda pelo efeito do on comum. Assim, o AgCl menos solvel numa soluo que j contm ons Cl- do que em gua pura. Quanto maior for a concentrao do on comum, maior ser a diminuio da solubilidade. Para que um composto inico precipite de sua soluo, preciso que seja ultrapassado o valor do seu Kps. Quando esse valor for atingido, a soluo estar saturada. Sendo M (mol/L) a solubilidade de um composto inico: Kps = M2 para compostos do tipo (An+)1 (Bn-)1. Exemplos: AgCl, BaSO4 Kps = 4M3 para compostos do tipo (A2+)1 (B-)2 ou (A+)2 (B2-)1. Exemplos: Mg(OH)2, Ag2S Kps = 27M4 para compostos do tipo (A+)3 (B3-) ou (A3+)(B-)3. Exemplos: Ag3PO4, Al(OH)3 Kps = 108M5 para compostos do tipo (A2+)3 (B3-)2 ou (A3+)2 (B2-)3. Exemplos: (Ca2+)3 (PO43-)2, (Fe3+)2 (S2-)3

A solubilidade de um slido em um lquido: aumenta quando DHsol > 0 diminui quando DHsol < 0

A solubilidade aumenta com a temperatura, e DHsol > 0, quando o corpo de cho no do soluto anidro, mas de um de seus hidratos, formados quando ele dissolvido na gua. Pontos de inflexo nas curvas de solubilidade indicam a formao de sais hidratados. A presso no influi na solubilidade de slidos em lquidos. A solubilidade de um gs em um lquido: diminui com o aumento da temperatura. diretamente proporcional presso (lei de Henry).


40

QUMICA ORGNICA HIDROCARBONETOS E POLMEROS

HIDROCARBONETOS Em qumica, um hidrocarboneto um composto qumico constitudo apenas por tomos de carbono e de hidrognio.

Os hidrocarbonetos naturais so compostos qumicos constitudos por tomos de carbono (C) e de hidrognio (H), aos quais se podem juntar tomos de oxignio (O), azoto ou nitrognio (N) e enxofre (S) dando origem a diferentes compostos de outros grupos funcionais. So conhecidos alguns milhares de hidrocarbonetos. As diferentes caractersticas fsicas so uma conseqncia das diferentes composies moleculares. Contudo, todos os hidrocarbonetos apresentam uma propriedade comum: oxidam-se facilmente libertando calor. Os hidrocarbonetos naturais formam-se a grandes presses no interior da terra (abaixo de 150 km de profundidade) e so trazidos para zonas de menor presso atravs de processos geolgicos, onde podem formar acumulaes comerciais (petrleo, gs natural, etc). As molculas de hidrocarbonetos, sobretudo as mais complexas, possuem alta estabilidade termodinmica. Apenas o metano, que a molcula mais simples (CH4), pode se formar em condies de presso e temperatura mais baixas. Os demais hidrocarbonetos no so formados espontaneamente nas camadas superficiais da terra. Quanto forma das cadeias carbnicas, os hidrocarbonetos podem ser divididos, em: 1. hidrocarbonetos alifticos: neles, a cadeia carbnica acclica (ou seja, aberta), sendo subdivido em:

o o o o

alcanos alcenos alcinos alcadienos

2. hidrocarbonetos cclicos: possuem pelo menos uma cadeia carbnica fechada, subdivididos em:

o o o

cicloalcanos ou ciclanos cicloalcenos ou ciclenos aromticos, que possuem pelo menos um anel aromtico (anel benznico) alm de suas outras ligaes.MAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

41

Quanto ao tipo de ligao entre os carbonos, os hidrocarbonetos podem ainda ser divididos, didaticamente, em: 1. hidrocarbonetos saturados, englobando alcanos e cicloalcanos, que no possuem ligaes dupla, tripla ou aromtica; 2. hidrocarbonetos insaturados, que possuem uma ou mais ligaes dupla ou tripla entre tomos de carbono (entre eles os alcenos, alcadienos e cicloalcenos - com ligao dupla; alcinos - com ligaes tripla -; e aromticos) O nmero de tomos de hidrognio em hidrocarbonetos pode ser determinado, se o nmero de tomos de carbono for conhecido, utilizando as seguintes equaes:

Alcanos: CnH2n+2 Alcenos: CnH2n Alcinos: CnH2n-2 Ciclanos: CnH2n Ciclenos: CnH2n-2

Hidrocarbonetos lquidos geologicamente extrados so chamados de petrleo (literalmente "leo de pedra") ou leo mineral, enquanto hidrocarbonetos geolgicos gasosos so chamados de gs natural. Todos so importantes fontes de combustvel. Hidrocarbonetos so de grande importncia econmica porque constituem a maioria dos combustveis minerais (carvo, petrleo,gs natural, etc.) e biocombustveis como o plsticos, ceras, solventes e leos. Na poluio urbana, esses compostos juntamente com NOx e a luz solar - contribuem para a formao do oznio troposfrico.

POLMEROS

Os polmeros so compostos qumicos de elevada massa molecular relativa, resultantes de reaes qumicas de polimerizao. Estes contm os mesmos elementos nas mesmas propores relativas, mas em maior quantidade absoluta. Os polmeros so macromolculas formadas a partir de unidades estruturais menores (os monmeros). O nmero de unidades estruturais repetidas numa macromolcula chamado grau de polimerizao. A polimerizao uma reao em que as molculas menores (monmeros) se combinam quimicamente (por valncias principais) para formar molculas longas, mais ou menos ramificadas com a mesma composio centesimal. Estes podem formar-se por reao em cadeia ou por meio de reaes de poliadio ou policondensao. A polimerizao pode ser reversvel ou no e pode ser espontnea ou provocada (por calor ou reagentes). Exemplo: O etileno um gs que pode polimerizar-se por reao em cadeia, a temperatura e presso elevadas e em presena de pequenas quantidades de oxignio gasoso resultando uma substncia slida, o polietileno. A polimerizao do etileno e outros monmeros pode efetuar-se presso normal e baixa temperatura mediante catalisadores. Assim, possvel obter polmeros com cadeias moleculares de estrutura muito uniforme.MAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

42

Na indstria qumica, muitos polmeros so produzidos atravs de reaes em cadeia. Nestas reaes de polimerizao, os radicais livres necessrios para iniciar a reao so produzidos por um iniciador que uma molcula capaz de formar radicais livres a temperaturas relativamente baixas. Um exemplo de um iniciador o perxido de benzola que se decompe com facilidade em radicais fenilo. Os radicais assim formados vo atacar as molculas do monmero dando origem reao de polimerizao.

Caractersticas Uma das principais e mais importantes caractersticas dos polmeros so as mecnicas. Segundo ela os polmeros podem ser divididos em termoplsticos, termoendurecveis (termofixos) e elastmeros (borrachas). Termoplsticos: So tambm chamados plsticos, e so os mais encontrados no mercado. Pode ser fundido diversas vezes, alguns podem at dissolver-se em vrios solventes. Logo, sua reciclagem possvel, caracterstica bastante desejvel atualmente. Termoendurecveis (Termofixos): So rgidos e frgeis, sendo muito estveis a variaes de temperatura. Uma vez prontos, no mais se fundem. O aquecimento do polmero acabado promove decomposio do material antes de sua fuso, tornando sua reciclagem complicada. Elastmeros (Borrachas): Classe intermediria entre os termoplsticos e os termorrgidos: no so fusveis, mas apresentam alta elasticidade, no sendo rgidos como os termofixos. Reciclagem complicada pela incapacidade de fuso. Obs: A polimerizao um tipo particular de reao qumica. Quando so utilizados monmeros difuncionais obtm-se uma estrutura linear. No caso de pelo menos um monmero ter mais de dois grupos funcionais obtido um polmero contendo ligaes cruzadas e uma estrutura ramificada. Aplicaes O plstico um dos materiais que pertence famlia dos polmeros, e provavelmente o mais popular. um material cada vez mais dominante em nossa era e o encontramos frequentemente em nosso dia a dia. Por exemplo: Na maioria das vezes no se faz uma polimerizao direta, mas com terminais de extremidades para a descaregao de energia total. Mesmo que o polmero no se decomponha facilmente ( geralmente levam dcadas para isso), os polmeros so bastante usados nos afazeres de casa, nas construes, nas indstrias e etc. Por que h baldes em plstico e no de chapa metlica ou madeira, como antigamente? Resposta: O plstico mais leve que os outros materiais. Os compsitos polimricos so usados em aplicaes estruturais devido uma combinao favorvel de baixa massa especfica e desempenho mecnico elevado. Para que carregar um pesado balde metlico se o plstico torna o balde leve e estvel o suficiente para transportar gua? Por que os fios eltricos so revestidos de plstico e no mais de porcelana ou tecido isolante, como antigamente? Resposta: O revestimento plstico mais flexvel que aMAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

43

porcelana. Tambm bem mais robusto e resistente s intempries do que os tecidos. E tudo isso sem prejudicar o isolamento eltrico que absolutamente vital neste caso. Por que as geladeiras so revestidas internamente com plstico? Resposta: O plstico robusto o suficiente e um timo isolante trmico, exigindo menor esforo do compressor para manter os alimentos congelados. Por que o CD feito de plstico? Resposta: O plstico utilizado neste caso policarbonato (ou, abreviadamente, PC) - to transparente quanto o vidro, ao mesmo tempo que mais leve e bem menos frgil. Exemplos Polmeros termoplsticos (Polmeros de adiao)

PC - Policarbonato

Aplicaes: Cds, garrafas, recipientes para filtros, componentes de interiores de avies, coberturas translcidas, divisrias, vitrines, etc.

PU Poliuretano

Aplicaes: Esquadrias, chapas, revestimentos, molduras, filmes, estofamento de automveis, em mveis, isolamento trmico em roupas impermeveis, isolamento em refrigeradores industriais e domsticos, polias e correias.

PVC - Poli Cloreto de Vinila

Aplicaes: Telhas translcidas, portas sanfonadas, divisrias, persianas, perfis, tubos e conexes para esgoto e ventilao, esquadrias, molduras para teto e parede.

PS - Poliestireno

Aplicaes: Grades de ar condicionado, gaitas de barcos (imitao de vidro), peas de mquinas e de automveis, fabricao de gavetas de geladeira, brinquedos, isolante trmico, matria prima do isopor.

PP - Polipropileno

Aplicaes: Brinquedos;Recipientes para alimentos, remdios, produtos qumicos; Carcaas para eletrodomsticos; Fibras; Sacarias (rfia); Filmes orientados; Tubos para cargas de canetas esferogrficas; Carpetes; Seringas de injeo; Material hospitalar esterilizvel; Autopeas (pra-choques, pedais, carcaas de baterias, lanternas, ventoinhas, ventiladores, peas diversas no habitculo); Peas para mquinas de lavar. Polmeros termoendureciveis (termofixos) (polimeros de condensaao)

Baquelite: usada em tomadas, telefones antigos e no embutimento de amostras metalogrficas. Polister: usado em carrocerias, caixas d'gua, piscinas, etc., na forma de plstico reforado (fiberglass).MAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

44

Elastmeros (borrachas)(Copolmeros)

Aplicaes: pneus, vedaes, mangueiras de borracha.

Reciclagem Alguns polmeros, como termofixos e borrachas, no podem ser reciclados de forma direta, pois no existe uma forma de refund-los ou depolimeriz-los. Na maioria das vezes a reciclagem de termoplsticos no economicamente vivel devido ao seu baixo preo e baixa densidade. Somente plsticos consumidos em massa, como o PE e PET, apresentam bom potencial econmico. Outro problema o fato dos plsticos reciclados serem encarados como material de segunda classe. Quando a reciclagem no possvel a alternativa queimar os plsticos, transformandoos em energia. Porm os que apresentam halognio, como o PVC e o PTFE, geram gases txicos na queima. Para que isso no ocorra esse material deve ser encaminhado para dehalogenao antes da queima.

SOLUES AQUOSAS

Dissociao inica

Dissociao (somente dissociao, sem qualific-la de inica etc.) conceito mais amplo: a ao, efeito, ou resultado de dissociar = desagregar = separar o que est unido; Dissociao inica nesse raciocnio, correto a modalidade de dissociao [uma espcie qumica], cujo resultado sejam ons, qualquer que seja o meio, ou veculo.

Dissociao inica a separao dos ons de uma substncia inica, quando ela se dissolve na gua.

Por exemplo o que acontece com o NaCl: NaCl + H2O = Na+ + ClA dissociao inica ocorre quando substncias inicas, quando as bases (hidrxidos) ou sais so dissolvidos em gua. A gua separa os nions e ctions da substncia e forma solues que conduzem corrente eltrica (solues eletrolticas). NaOH + H2O -> Na+ + OHNo hidrxido de sdio, o Ction o Na e o nion o OH.


45

HIDRLISE

Hidrlise uma reao qumica de quebra de uma molcula por gua. Reao de alterao envolvendo fluido aquoso com ons de hidrognio (H+) ou de hidroxila (OH) substituindo ons que so liberados para a soluo. Determinada substncia quebra-se em dois ou mais pedaos e essas molculas novas complementam suas ligaes qumicas com os grupamentos H+ e OH, resultantes da quebra da ligao qumica que ocorre em vrias molculas de gua. So raros os casos em que a gua, por si mesmo, sem outra ajuda, pode realizar uma hidrlise completa. Neste caso necessrio operar a temperaturas e presses elevadas. Para que a reao seja rpida e completa sempre indispensvel um agente acelerador. Os mais importantes so os lcalis, cidos e enzimas hidrolizantes. A caolinizao de K feldspato liberando K+ e SiO2 em soluo um exemplo de hidrlise. Atravs de reaes de hidrlise, os monmeros que constituem um polmero podem separar-se uns dos outros. A hidrlise pode ser dividida em: hidrlise cida, hidrlise bsica e hidrlise neutra. Outro exemplo de hidrlise na preparao de p-nitroanilina a partir da pnitroacetanilina (pode ser preparada atravs de Nitrao da acetanilina).

PH Em qumica, o pH um nmero que indica se uma soluo cida (pH7). Uma soluo neutra s tem o valor de pH = 7 a 25 C, o que implica variaes do valor medido conforme a temperatura. pH o smbolo para a grandeza fsico-qumica 'potencial hidrogeninico'. Essa grandeza (potencial hidrogeninico) um ndice que indica o grau de acidez, neutralidade ou alcalinidade de uma substncia lquida. O conceito foi introduzido por S. P. L. Srensen em 1909. O "p" vem do alemo potenz, que significa poder de concentrao, e o "H" para o on de hidrognio (H+). s vezes referido do latim pondus hydrogenii. O "p" equivale ao simtrico do logaritmo (cologaritmo) de base 10 da a[c]tividade dos ons a que se refere.

Medida de Ph O pH pode ser determinado:MAXSHOPPING10 Direitos Reservados [email protected]

46

por adio de um indicador de pH na soluo em anlise. A cor do indicador varia constante o pH da soluo. usando um medidor de pH acoplado a um eltrodo de pH. O medidor de pH um milivoltmetro com uma escala que converte o valor de tenso do eltrodo de pH em unidades de pH. Este tipo de eltrodo chamado "on seletivo"

Um indicador usado para medir o pH de uma substncia. Indicadores comuns so a fenolftalena, o alaranjado de metila e o azul de bromofenol. pOH

Do mesmo modo pode-se definir o pOH em relao concentrao de ons OH-. A partir da constante de dissociao da gua que tem o valor de 10-14 temperatura de 298 K C (25 ), pode-se determinar a relao entre o pOH e o pH. Assim pela definio de Kw tem-se a relao entre as duas atividades: Kw =[H+][OH-] Ao aplicar logaritmos, obtm-se a relao entre o pH e o pOH: pKw=pH+pOH=14 E quando provoca a chuva cida atinge um ph prximo a 5,6.

pH e pOH de Solues Aquosas muito comum ouvirmos algum dizer que o pH da gua de uma piscina precisa ser controlado, assim como o pH da gua de um aqurio ou de um solo, para favorecer um determinado plantio. At mesmo nosso sangue deve manter um pH sempre entre os valores de 7,35 e 7,45. Uma variao de 0,4 pode ser fatal! O que exatamente o pH e o que significam seus valores? Produto Inico da gua Considere um copo com gua. Ser que essa gua composta apenas por molculas de H2O? No, pois como essas molculas esto em constante movimento, elas se chocam o tempo todo. Resultado: uma molcula de gua pode colidir e reagir com

Documents

Petrobras Apostila Conhecimentos EspeciFicos