quimica

QUÍMICA 153

1. Teoria atômicaA ideia de que a matéria consiste em partículas já era

apresentada no ano 400 a.C. pelos filósofos Demócrito eLeucipo. No entanto, esta ideia foi rejeitada por Platão eAristóteles. Em 1808, o professor inglês John Dalton ex -plicou várias das leis da Química, baseando-se na exis -tência do átomo.

2. As partículas fundamentaisO átomo é constituído de uma parte central (nú cleo)

e uma parte envolvente (coroa ou eletrosfera).Na coroa existem os elétrons, partículas dotadas de

carga elétrica negativa.No núcleo existem os prótons, partículas positivas e

os nêutrons, sem carga elétrica. Essas três partículas sãochamadas de partículas fundamentais.

Quando o átomo está no estado isolado (livre da in -fluência de fatores ex ternos), o número de prótons (np) ésempre igual ao número de elétrons (ne).

A quantidade de eletricidade existente no próton éigual à quantidade de eletricidade do elétron, mas de si nalcontrário.

No estado isolado, o átomo é um sistema eletri ca -mente neutro, porque o núcleo atômico (prótons) temcarga numericamente igual à da eletrosfera (elétrons),mas de sinal oposto, e estas cargas se neutralizam.

3. Número atômico e número de massaO número atômico (Z) de um átomo é o número de

prótons existentes no seu núcleo.

Número de massa (A) de um átomo é a soma donúmero de prótons (Z) e do número de nêutrons (N).

A = Z + N

Natureza corpuscularda matéria – Módulos1 – Átomo, número atômico, número de massa, elemento químico

2 – Modelos atômicos: Demócrito, Dalton e Thomson

3 – Modelos atômicos: Rutherford, Bohr, quarks

4 – Níveis e subníveis de energia

5 – Ligações químicas. Regra do Octeto. A ligação iônica

6 – A ligação covalente

7 – Teoria da repulsão dos pares de elétrons da camada de valência

8 – Polaridade da ligação covalente

1Átomo, número atômico, númerode massa, elemento químico • Próton • Elétron • Nêutron

Ernest Rutherford – (1871-1937)Modelo nuclear do átomo(Prêmio Nobel em 1908)

C12ANO_QUIMICA_2013_ALICE 10/09/12 12:39 Página 153

Exemplo

Esse átomo é do elemento be rílio (símbolo Be).

4. Elemento químicoElemento químico é um conjunto de átomos de

mes mo número atômico (Z). Assim, o conjunto de todosos átomos de número atômico 4 (4 prótons) é o elemen -to químico berílio.

Os químicos descobriram, até o momento, 117 ele -mentos químicos, dos quais 90 são naturais e os restan -tes, artificiais. Verifica-se que há uma correspondênciaentre o conjunto dos elementos químicos e o conjuntodos números atômicos.

Assim, o número atômico 4 define o elemento quí -mico berílio. Quando se fala no berílio, pensamos ime -diatamente no número atômico 4.

A

↘9

4Be

↗Z

elemento químico ⎯→←⎯ número atômico

QUÍMICA154

Alguns elementos químicos e seus símbolos

Alumínio (Z = 13): AlArgônio (Z = 18): ArArsênio (Z = 33): AsBário (Z = 56): BaBerílio (Z = 4): BeBismuto (Z = 83): BiBoro (Z = 5): BBromo (Z = 35): BrCádmio (Z = 48): CdCálcio (Z = 20): Ca

Carbono (Z = 6): CChumbo (Z = 82): Pb (plumbum)Cloro (Z = 17): ClCobalto (Z = 27): CoCobre (Z = 29): Cu (cuprum)Cromo (Z = 24): CrEnxofre (Z = 16): S (sulfur)Estrôncio (Z = 38): Sr (strontium)Ferro (Z = 26): FeFlúor (Z = 9): F

Fósforo (Z = 15): P (phosphorus)Hélio (Z = 2): HeHidrogênio (Z = 1): HÍndio (Z = 49): InIodo (Z = 53): IIrídio (Z = 77): IrMagnésio (Z = 12): MgManganês (Z = 25): MnMercúrio (Z = 80): Hg (hidrargirium)Neônio (Z = 10): Ne

Níquel (Z = 28): NiNitrogênio (Z = 7): NOuro (Z = 79): Au (aurum)Oxigênio (Z = 8): OPlatina (Z = 78): PtPotássio (Z = 19): K (kalium)Prata (Z = 47): Ag (argentum)Silício (Z = 14): SiSódio (Z = 11): Na (natrium)Zinco (Z = 30): Zn

Uma estrela de nêutrons pode ter 1 milhão de toneladas

em um espaço onde só cabe a cabeça de um alfinete.

Não parece, mas os átomos que formam tudo o queconhecemos, do ar ao chumbo, estão cheios de nada.Quase toda a massa deles está no seu minúsculonúcleo. O resto é um vazio onde os elétrons voam lou -

camente. Uma estrela de nêutrons é um astrosuperpesado. Ela se forma quando a incrível gravidade

de uma estrela muito grande espreme os átomos, aca -bando com o espaço entre eles. Os elétrons são

capturados pelo núcleo, gerando uma ex plosão, asupernova. Depois, a estrela passa a ter só núcleos, que

são pura massa. Fica tão pesada que, se colo carmos umpedaço dela do tamanho de uma cabeça de alfinete numa

gangorra, teremos de botar dois petroleiros no outro lado paraequilibrar.

Muito menos denso do que uma estrela de nêutrons, o Sol tem umraio 70 000 vezes maior que o dela, embora a massa de ambos seja

igual. Se ele tivesse o tamanho mostrado neste círculo amarelo, elamediria metade de 1 dé cimo de milímetro, menos ainda do que este

pontinho .

O átomo é vazio


QUÍMICA 155

� (UFMA – MODELO ENEM) – Átomo –uma partícula tão pe que na que até recen te -men te não podia ser vista mesmo com o mi -croscópio mais potente. A determinação desua es trutura continua sendo uma das maioresproezas da cria tivi dade intelectual humana. Emum átomo neutro com 22 elé trons e 26 nêu -trons, seu número atômico e seu número demas sa são respectivamente

a) 22 e 26 b) 26 e 48 c) 26 e 22d) 48 e 22 e) 22 e 48

Resolução

Em um átomo neutro, o número de prótons éigual ao número de elétrons. O número deprótons é, portanto, 22. O número atômico (Z)é o número de prótons (Z = 22). O número demassa (A) é o número de prótons mais onúmero de nêutrons.

A = Z + N = 22 + 26 = 48Resposta: E

� (MODELO ENEM) – Embora os átomossejam espan to sa mente pequenos, eles con -

têm partículas menores, as partí culas suba tô -micas, tais como os elétrons, prótons e nêu -trons. O átomo 37

17Cl tem igual número de nêu -trons que o átomo 20

xCa. O número de massa xdo átomo de Ca é igual a: a) 10 b) 17 c) 20d) 37 e) 40Resolução

Número de nêutrons do ClA = Z + N ∴ 37 = 17 + N ∴ N = 20 Número de massa do Ca:A = Z + N = 20 + 20 = 40Resposta: E

� (FUVEST-SP – MODELO ENEM) – O elétron foi des co -berto em 1897 por J.J. Thomson. Em 1886, o físico alemãoEugen Goldstein criou um tubo e observou que, quandoocorriam descargas elétricas através do tubo contendo um gásrarefeito, surgiam raios que apresentavam massa e cargaselétricas positivas. Esses raios foram denominados de raioscanais. Posteriormente, o inglês Ernest Rutherford verificouque os raios canais originários do hidrogênio possuíam a menorcarga positiva conhecida até então. A essa unidade eletrica -mente carregada positivamente deu-se o nome de próton. Onêutron foi descoberto em 1932 por James Chadwick.

A seguinte repre sen tação:

32X, 42X, 52X X = símbolo do elemento químico

refere-se a átomos com:a) igual número de nêutrons.b) igual número de prótons.c) diferentes números de elétrons.d) diferentes números atômicos.e) igual número de massa.

RESOLUÇÃO:

O índice inferior fornece o número atômico, que é o número de

prótons. Os átomos diferem no número de nêutrons.

Resposta: B

� Considerando-se um átomo que apresente número de mas -sa igual ao dobro do número atômico, é correto afirmar que:a) possui mais elétrons do que nêutrons.b) possui a mesma quantidade de elétrons, nêutrons e prótons.c) possui duas vezes mais prótons do que nêutrons.d) possui duas vezes mais nêutrons do que prótons.e) o número atômico é o dobro do número de nêutrons.

RESOLUÇÃO:

A = 2Z = Z + N

2Z – Z = N ∴ Z = N

np = ne

Resposta: B

� São dados três átomos distintos A, B e C. O átomo A temnúmero atômico 35 e número de massa 80. O átomo C tem 47nêutrons, sendo isoeletrônico de A. Os átomos A e B têm omesmo número de nêutrons e os átomos B e C têm o mesmonúmero de massa.Determine o número de prótons do átomo B.

RESOLUÇÃO:

80

35A B C (N = 47)

– A e C são isoeletrônicos (igual número de elétrons; como são

áto mos, igual número atômico).

– Número atômico de C = 35

– Número de massa de C e B = 35 + 47 = 82

– Número de nêutrons de A e B = 80 – 35 = 45

– Número de prótons de B = 82 – 45 = 37

Para saber mais sobre o assunto, acesse o PORTAL

OBJETIVO (www.portal.objetivo.br) e, em “localizar”,digite QUIM2M101

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QUÍMICA156

1. Leucipo e DemócritoPor volta de 400 anos a. C. os filósofos gregos Leu -

cipo e Demócrito sugeriram que a matéria não é contí nua,isto é, ela é feita de minúsculas partículas indi visí veis evazios. Essas par tículas foram chamadas de áto mos (apalavra átomo significa, em grego, indivisível).

Demócrito postulou que todas as variedades dematéria resultam da combi nação de átomos. A águaescoa porque seria formada por átomos esféricos. Umsólido apresentaria átomos pontiagudos.

Demócrito baseou seu modelo na intuição e na ló gica.No entanto, foi re jeitado por um dos maiores ló gicos detodos os tempos, o filósofo Aristóteles. Este re vi veu efortaleceu o modelo de matéria contínua, ou seja, amatéria como um “todo in teiro”. Os argumentos deAristóteles permaneceram até a Renascença.

2. Modelo de Dalton. Átomo: bolinha maciçaTodo modelo não deve ser somente lógico, mas tam -

bém consistente com a experiência. No século XVII, ex -pe riências demonstraram que o comportamento dassubstâncias era inconsistente com a ideia de matériacontínua e o modelo de Aristóteles desmoronou.

Em 1803, John Dalton, um professor inglês, pro -pôs a ideia de que as pro priedades da matéria podemser explicadas em termos de comportamento de par -tículas finitas, unitárias. Dalton acreditou que o

átomo seria a partícula elementar, a menor uni -

dade de matéria.

Para Dalton, o átomo era uma bo linha ma ciça indi -visível.

Surgiu assim o Modelo de Dalton: áto mos vistos comoesferas mi nús culas, rígidas e in des tru tíveis.

Todos os átomos de um mesmo elemento são idên ticos.

3. Modelo de Thomson.Descoberta do elétron• Raios catódicos. Ampola de CrookesEm 1875, Crookes fez experiências em uma ampola

de vidro contendo um gás rarefeito, isto é, sob baixíssimapressão. A ampola tinha pequenas peças metálicas, oseletrodos (contatos metálicos). Aplicando uma voltagemelevada entre os eletrodos, apareceram emissões queforam chamadas de raios catódicos, isto é, raios emitidospelo catodo (eletrodo negativo). O eletrodo positivo échamado de anodo.

Ampola de Crookes.

• A descoberta do elétron – J. J. Thomson

Em 1897, o fisíco inglês J. J. Thom son demonstrouque os raios catódicos podiam ser interpretados como umfeixe de partículas carre gadas que foram chamadas deelé trons. A atribuição de carga nega tiva aos elétrons foiarbitrária.

Aplicando-se uma elevada diferença de po ten cialentre o catodo e o anodo, os elé trons es capam do cato -do e migram para o ano do. No tubo da lâmpada fluo -rescente (ace sa), existem os raios catódicos.

O Destaque!!

John Dalton (1766-1825) foiquímico, físico e me teo rolo gistainglês. Des cre veu a na tu reza daim perfeição da vis ta, a qual con -siste em con fun dir cores. É umdos pais da Química.

2Modelos atômicos:Demócrito, Dalton e Thomson

• Leucipo e Demócrito • Dalton

• Thomson (elétron)


QUÍMICA 157

� (CEFET – MODELO ENEM) – Para os filó -sofos gregos, a divisão de um pedaço de alu -mínio em partículas cada vez menores levaria auma par tícula que não poderia mais sersubdividida. Esta partícula cha ma-se:a) Molécula b) Átomo c) Prótond) Nêutron e) ElétronResolução

De acordo com Leucipo e Demócrito, a divisãode um pedaço de alumínio em partículas cada

vez menores levaria a uma partícula que nãopoderia mais ser dividida, chamada átomo.Resposta: B

� (UFG-GO – MODELO ENEM) – Leia otexto a seguir:Há mais de 100 anos, a ciência dividiu o queera então considerado indivisível. Ao anunciar,em 1897, a descoberta de uma nova partículaque habita o interior do átomo, o elétron, o

físico inglês Joseph John Thomson mudou doismil anos de uma história que começou quandofilósofos gregos propuseram que a matéria seriaformada por diminutas porções indivisíveis,uniformes, duras, sólidas e eternas. Cada umdesses corpús cu los foi denominado átomo, oque, em grego, quer dizer “não-divi sível”. Adescoberta do elétron inaugurou a era das par -tículas elementares e foi o primeiro passo doque seria no século seguinte uma viagemfantástica ao microuniverso da matéria.

• Como Thomson chegou a essa conclusão?

Quando submetidos a um campo elétrico, os raioscatódicos sempre se desviavam para a placa positiva.Portanto, os raios seriam formados por partículas car -regadas negativamente. Fazendo experiências com vintemetais diferentes constituindo o catodo e com diversosgases no tubo, o desvio obtido era sempre o mesmo,sugerindo que as partículas estavam presentes em todaas espécies de matéria. Estas partículas foram chamadasde elétrons.

Quando se aplica um campo elétrico,o raio catódico é atraído pela placa positiva. A trajetória do raio catódico pode ser observada colocando-se uma tela de sulfeto de zinco. Quando o raio catódico incide no sulfeto de zinco, este torna-se luminescente.

Os raios catódicos se propagam em linha reta,causam a luminescência dos gases e dos materiaisfluorescentes, provocam sombras nítidas. Os raioscatódicos são elétrons provenientes dos átomos queconstituem o catodo, eletrodo carregado negativamente.

O tubo de descarga em gás da foto é a Ampola de Crookes. Os elétrons escapam do catodo (à esquerda) e movem-se para o anodo (à direita) em linha reta. Como os elétrons não atravessama cruz de metal, aparece a sombra desta na parede da ampola.

• O modelo atômico de Thomson Em 1903, Thomson apresentou o seu modelo atô -

mico: uma esfera de carga positiva na qual os elé -

trons, de carga negativa, estão distribuídos mais ou

menos uniformemente. A carga positiva está distribuída,homo geneamente, por toda a esfera.

O Modelo de Thom son pode ser com pa rado a um pudim po sitivono qual exis tem amei xas negativas.

A grande contribuição de Thomson foi a constataçãode que existem partículas subatômicas, isto é, o átomonão é a menor partícula. Joseph John Thomson (1856-1940)

descobriu o elétron e ganhou o Prêmio Nobel de 1906.


QUÍMICA158

� (FGV – MODELO ENEM) – As figuras representam algunsexperimentos de raios catódicos realizados no início do séculopassado, no estudo da estrutura atômica.

O tubo nas figuras (a) e (b) contém um gás submetido à alta ten -são. Figura (a): antes de ser evacuado. Figura (b): a baixaspressões. Quando se reduz a pressão, há surgimento de umaincandescência, cuja cor depende do gás no tubo. A figura (c)apre senta a deflexão dos raios catódicos em um campo elétrico.Em relação aos experimentos e às teorias atômicas, analise asseguintes afirmações:I. Na figura (b), fica evidenciado que os raios cató dicos se

movimentam numa trajetória linear.II. Na figura (c), verifica-se que os raios catódicos apresentam

carga elétrica negativa.III. Os raios catódicos são constituídos por prótons.IV. Esses experimentos são aqueles desenvolvidos por

Rutherford para propor a sua teoria atômica, conhecidocomo modelo de Rutherford.

As afirmativas corretas são aquelas contidas apenas ema) I, II e III. b) II, III e IV. c) I e II.d) II e IV. e) IV.

RESOLUÇÃO

I. Verdadeira. Como existe sombra no local indicado no desenho,

pode-se afirmar que os raios catódicos movimentam-se numa

trajetória linear.

II. Verdadeira. Como os raios catódicos são defletidos em direção

à placa positiva, conclui-se que as partículas têm carga elétrica

negativa.

III. Falsa. Os raios catódicos são constituídos por elétrons.

IV.Falsa. Experimento desenvolvido por Thomson (modelo do

pudim com passas).

Resposta: C

� Sabe-se hoje que existem os isótopos, átomos de ummesmo elemento com massas diferentes. Qual a rela çãodesse fato com o Modelo de Dalton?

RESOLUÇÃO:

De acordo com Dalton, todos os átomos de um mesmo elemento

seriam idênticos, o que não é verdade devido à existência dos

isótopos.

Isótopos são átomos de um mesmo elemento químico que diferem

no número de massa, e, portanto, na quantidade de nêutrons.

Exemplo:

� (FUVEST-SP) – Há pouco mais de 100 anos, J.J. Thom sondeterminou, pela primeira vez, a relação entre a massa e acarga do elétron, o que pode ser con siderado como a des co -berta do elétron. É re conhe cida como uma contribuição deThomson ao modelo atômico:a) o átomo ser indivisível.b) a existência de partículas subatômicas.c) os elétrons ocuparem níveis discretos de energia.d) os elétrons girarem em órbitas circulares ao redor do nú cleo.e) o átomo possuir um núcleo com carga positiva e uma ele -

trosfera.

RESOLUÇÃO:

Com a descoberta do elétron, Thomson verificou a existência de

partículas menores que o átomo, isto é, existem partículas

subatômicas. Para Thomson, o átomo era uma esfera positiva

com elétrons negativos incrustados, isto é, não havia núcleo nem

níveis de energia.

Resposta: B

A respeito das idéias contidas nesse texto, écorreto afirmar-se que:a) a partir da descoberta dos elétrons, foi

possível determinar as massas dos átomos.b) os elétrons são diminutas porções

indivisíveis, uniformes, duros, sólidos,eternos, e são considerados as partículasfun damentais da matéria.

c) os átomos, apesar de serem indivisíveis, sãoconstituídos por elétrons, prótons e nêutrons

d) com a descoberta do elétron, com cargaelétrica negativa, pode-se concluir que de -veriam existir outras par tí cu las, os nêutrons,para justificar a neutralidade elétrica doátomo.

e) em 1897 descobriu-se que os átomos nãosão os menores constituintes da matéria.

Resolução

a) Errado. A massa do átomo pode ser de -terminada não sen do ne ces sário o elétron.

b) Errado. Os elétrons são partículas ele -mentares, isto é, indivisíveis, mas não sãoduros, sólidos, eternos.

c) Errado. Os átomos são divisíveis.d) Errado. A neutralidade elétrica do átomo é

consequência da igualdade dos númerosde prótons e elétrons.

e) Correto.

Existem partículas subatômicas.Resposta: E



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QUÍMICA 159

1. Modelo nuclear (Rutherford)Em 1910, Ernest Rutherford e colaboradores (Geiger

e Marsden) bombar dearam uma lâmina metálica del -

gada com um feixe de par tí culas alfa. As par tí culas αsão positivas. A maior par te das partículas alfa atra ves -sava a lâmina metá lica sem sofrer desvio na sua tra je tória(para cada 10.000 par tículas alfa que atraves sa vam semdesviar, uma era desviada).

Para explicar a experiência, Rutherford concluiu que oátomo não era uma bo linha maciça. Admitiu uma partecentral positiva muito pequena mas de grande massa (“onúcleo”) e uma parte envolvente negativa e relati va mente

enorme (“a eletrosfera ou coroa”). Se o átomo tivesse otamanho do Estádio do Morumbi, o núcleo te ria otamanho de uma azeitona. Quando a partícula alfa passabem perto do núcleo, ela é repelida e sofre um desvio nasua trajetória. A partícula alfa se reflete na lâmina quandoela está na direção do núcleo.

Surgiu assim o modelo nuclear do átomo.

O Modelo de Ru ther ford é o mo delo pla netário do

áto mo, no qual os elé trons des cre vem um movimento

cir cu lar ao redor do núcleo, as sim como os pla ne tas semo vem ao redor do Sol.

Ernest Rutherford nasceu em 1871na Nova Zelândia. Em 1895, obteveuma bol sa que o levou ao La boratórioCa ven dish, na Univer sida de de Cam -brid ge. Ga nhou o prê mio No bel de Quí -mica em 1908 por in vesti ga ções sobrera dioa ti vidade. Ruther ford era obs ti nado,as tu to, ou sado e de men te aberta. Certavez em um alfaiate, Ruther ford obser -vou:

“Todo dia minha cin tu ra aumenta. E minha inte li gên ciatambém.” Após três anos no Laboratório Ca ven dish,aceitou um cargo na Uni versidade McGill, em Mon treal.Mudando para a Universidade de Man ches ter, fez o seutra ba lho mais importante na deter mi na ção da estru tura doátomo. Em 1910, auxiliado por seu aluno Hans Geiger,disparou partículas alfa (núcleos de hélio) con tra uma folhade ouro. Verificou que algumas par tí culas ricochetearam.De acordo com Rutherford, é co mo se tivesse disparadoum projétil de quarenta cen tímetros numa folha de papel eele ricocheteasse de volta.

O Destaque!!

2. Modelo de Bohr. Conceito de nível de energiaO modelo planetário de Rutherford apresenta duas falhas: a) Uma carga negativa, colocada em movi men to ao

re dor de uma carga positiva estacionária, adquire movi -men to espiralado em sua direção, acabando por colidircom ela. Os elétrons deveriam “cair” no nú cleo, oca -sionando o colapso do áto mo, o que não acontece.

b) Essa carga em movimento perde energia, emi tindoradia ção. Ora, o átomo no seu estado normal não emiteradiação.

Em 1913, o físico dinamarquês Niels Bohr expôs umaideia que modificou o modelo planetário do átomo.

Um elétron num átomo só pode ter certas ener -

gias específicas e cada uma destas energias cor -

responde a uma órbita particular. Quanto maior aenergia do elétron, mais afastada do núcleo se localiza asua órbita. Cada órbita seria um nível de energia para oelétron.

Se o elétron receber ener gia, ele pula para uma órbitamais afastada do núcleo. Por irradiação de energia, o elé -tron pode cair numa órbita mais próxima do núcleo. Noentanto, o elétron não pode cair abaixo de sua órbitanormal estável.

3Modelos atômicos:Rutherford, Bohr, quarks

• Rutherford (modelo nuclear)

• Bohr • Quarks


QUÍMICA160

Mais tarde, Sommer feld postulou a existên cia de órbitas não só circulares mas elípticas também.

No Modelo de Rutherford o elétron deveria cair no núcleo.

Conceito de órbita permitida e órbita proibida no Modelo de Bohr. Cada órbita permitida é um nível de energia.

3. Teoria dos Quarks. Próton e nêutron não são partículas elementaresA teoria mais moderna afirma que existem apenas

12 partículas elementares: seis chamadas léptons (o elé -tron faz parte deste grupo) e outras seis chamadas quarks.

Partículas elementares são partículas que não são

formadas por partículas menores.

Observando a tabela acima, na primeira coluna en -contra-se a carga elé trica da par tícula e entre parêntesesa massa da partícula em fun ção da massa do elétron. Doistipos de quarks, o up (para cima) e o down (para baixo),formam os prótons e os nêutrons. O quark up tem carga+ 2/3 da do elétron, enquanto o down tem carga – 1/3 dado elétron. O próton é um agregado de dois up e umdown, en quanto o nêutron é constituído por um up e doisdown.

O núcleo do átomo é constituído por prótons e nêutrons.O próton é um agregado de dois quarks up e um down. O nêutron é formado por dois quarks down e um up.

Dois outros quarks foram batizados de charm (char -me) e strange (estranho). O charm tem carga + 2/3,enquanto o strange tem carga – 1/3.

Em 1977, foi descoberto o quinto quark, o bottom,en quanto o sexto e último quark, o top, foi identificadoem 1995. O top tem carga + 2/3 e o bottom, – 1/3.

O top é o mais pesado dos quarks (200 vezes maispesado que um próton) e não está presente em fenô -menos normais da natureza devido à alta energia exigidapara sua formação. O top deve ter sido produzido noinício do universo e depois pode ter desaparecido.

Conclusão: Das três partículas funda mentais, ape -

nas o elétron é partícula ele mentar. O próton e o

nêutron não são par tículas elementares, pois são

constituídos por partículas menores.

Observação: Não é necessário memorizar os tiposde quarks e léptons.

Quarks e Léptons

Quark+ 2/3

up(600)

charm(3.000)

top(360.000)

Lépton0

neutrino doelétron (~ 0)

neutrino domúon (~ 0)

neutrino dotáuon (~ 0)

Quark– 1/3

down(600)

strange(1.000)

bottom(10.000)

Lépton– 1

elétron(1)

múon(200)

táuon(3.600)



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QUÍMICA 161

� (UNESP – MODELO ENEM) – De acordocom o modelo atômico atual, os prótons enêutrons não são mais con si derados partículasele mentares. Eles seriam formados de trêspartículas ainda menores, os quar ks. Admite-sea existência de 6 quarks na natureza, mas sódois tipos formam os prótons e nêutrons, oquark up (u), de carga elétrica positiva, igual a2/3 do valor da carga do elétron, e o quark down(d), de carga elétrica ne gativa, igual a 1/3 dovalor da carga do elétron. A partir dessasinformações, as sinale a alternativa que apre -senta cor retamente a composição do próton edo nêutron.

Resolução

O nêutron é formado por três quarks. A somadas cargas elé tri cas deve ser nula. Portanto, o

nêutron é um agregado de 1 quark up (u) e 2quarks down (d).

+ – – = 0

O próton é constituído, também, por trêsquarks e a soma das cargas elétricas deve ser+ 1. Isso só acontece agregando 2 quarks ue 1 quark d.

+ + – = + 1

Resposta: C

� (MODELO ENEM) – Uma das perguntasque estudantes de Química do ensino médiofazem com frequência é: “Qual o mo delo deátomo que devo estudar?” Uma boa respostapoderia ser: “Depende para que os átomosmodelados vão ser usados depois...”Construímos modelos na busca de facilitarnossas interações com os entes modelados. Épor meio de modelos, nas mais diferentessituações, que podemos fazer inferências eprevisões de propriedades.

Julgue o itens:(1) O modelo atômico de J.J. Thomson foi

rejeitado de pois que se comprovou, expe -ri mentalmente, a existência dos núcleosdos áto mos.

(2) Os experimentos de Rutherford estabe -leceram que os elétrons são partículasconstituintes de todos os átomos.

(3) De acordo com o modelo atômico pro -posto por Niels Bohr, os elétrons podemocupar órbitas, de quais quer raios, aoredor do núcleo.

Está correto somente o que se afirma em:a) 1 b) 2 c) 3 d) 1 e 3 e) 1 e 2Resolução

(1) Verdadeiro. Até o Modelo de Thomsonnão se sabia que o átomo tinha um núcleo.

(2) Falso. Thomson estabeleceu que oselétrons são par tículas consti tuintes detodos os átomos.

(3) Falso. No Modelo de Bohr, existem asórbitas permitidas e as proi bidas.

Resposta: A

1–––3

2–––3

2–––3

1–––3

1–––3

2–––3

próton nêutron

a) d, d, d u, u, ub) d, d, u u, u, dc) d, u, u u, d, dd) u, u, u d, d, de) d, d, d d, d, d

� (UFMG – MODELO ENEM) – Ao resumir as caracteríticasde cada um dos sucessivos modelos do átomo de hidrogênio,um estudante elaborou o quadro abaixo.

O número de ERROS cometidos pelo estudante éa) 0 b) 1 c) 2 d) 3

RESOLUÇÃO:

Esse estudante é muito bom!

Resposta: A

� Em que consistiu a experiência de Rutherford e qual foi asua consequência?

RESOLUÇÃO:

Bombardeamento de uma lâmina metálica delgada com partí -

culas alfa. Modelo nuclear do átomo.

� (UFMG) – Com relação ao modelo atômico de Bohr, aafirmativa falsa é:a) Cada órbita eletrônica corresponde a um estado

estacionário de energia.b) O elétron emite energia ao passar de uma órbita mais

interna para uma mais externa.c) O elétron gira em órbitas circulares em torno do núcleo.d) O elétron, no átomo, apresenta apenas determinados

valores de energia.

RESOLUÇÃO:

O elétron absorve energia ao passar de uma órbita mais interna

para uma mais externa.

Resposta: B

Modelo Atômico Características

Dalton Átomos maciços e indivisíveis.

Thomson

Elétrons, de carga negativa, in crus ta dosem uma esfera de carga positiva.A carga positiva está distribuída, ho mo -geneamente, por toda a esfera.

Rutherford

Elétrons, de carga negativa, em órbitaem torno de um núcleo central, de cargapositiva. Não há restrição quan to aosvalores dos raios das ór bitas e dasenergias do elétron.

Bohr

Elétrons, de carga negativa, em órbitaem torno de um núcleo central, de cargapositiva. Apenas certos valores dosraios das ór bitas e das energias doelétron são possíveis.


QUÍMICA162

1. Camadas eletrônicas ou níveis de energiaDependendo da distância ao núcleo, os elétrons en -

contram-se em níveis energéticos diferentes.Nos átomos dos elementos químicos conhecidos, po -

dem ocorrer 7 níveis de energia (contendo elétrons)representados, respectivamente, a partir do núcleo, pe -las letras K, L, M, N, O, P, Q ou pelos números 1, 2, 3, 4,5, 6, 7. Estes são chamados de números quânticos

principais, representando aproximadamente a distânciado elétron ao núcleo, assim como a energia do elétron.Se um elétron tem número quântico principal igual a 3,ele pertence à camada M e tem a energia desse nível.

O elemento de número atômico Z = 118 apre sentaem cada camada o seguinte nú mero de elétrons:

2. Subníveis de energia ou subcamadas eletrônicasNos átomos dos elementos conhecidos, podem

ocorrer 4 subníveis, desig na dos sucessivamen te pelasletras s (“sharp”), p (“principal”), d (“diffuse”) e f (“fun -da mental”).

O número máximo de elétrons em cada subnível é:

Em uma camada de número n existem n subníveis.Assim, na camada O existem 5 subníveis: s, p, d, f, g.Acontece, porém, que, nos elementos conhe cidos, ossub níveis g, h, i apare cem vazios.

Para indicar em que camada está o sub nível, es cre ve-se o número quân tico prin cipal da ca ma da antes da le train di cativa do sub nível. O nú me ro de elé trons exis tente nosub nível é indi ca do por um “expoen te”.

Exemplo

3p5

Significado

Na cama da M (nú me ro quân tico prin cipal = 3), exis teo sub nível p, con ten do 5 elétrons.

3. Inicialmente os elétronspreenchem os subníveis de menor energiaPara se dar a configuração eletrônica de um átomo,

colocam-se os elétrons, primeira mente, nos subníveis

de menor energia. Exemplo

Sódio (Na); Z = 11 (11 prótons e 11 elé trons)1s2 2s2 2p6 3s1

Um sistema com baixa energia é estável. Todosistema tem tendência para ficar mais estável.

Colocando-se os elétrons nos subníveis de me norenergia ocorre como consequência um esta do de maiorestabilidade para o átomo. Diz-se que o átomo está noestado fun damental.

Deve-se observar a ordem energética dos subníveisde energia que, infe lizmente, não é igual à ordem geo mé -trica. Isto porque subníveis de níveis superiores po demter menor energia total do que subníveis infe riores.

4. Diagrama de Linus PaulingEscrevem-se as camadas em linhas horizontais. Des -

cendo pelas diagonais en con tramos os subníveis emordem crescente de energia. É nessa ordem que ossubníveis são preenchidos com elétrons.

s p d f

2 6 10 14

K L M N O P Q

2 8 18 32 32 18 8

4 Níveis e subníveis de energia • Nível • Subnível

• Diagrama de Pauling


Exemplo

Európio (Z = 63): 63 prótons, 63 elétrons.

Escrevendo na ordem energética (ordem de preen -chimento), temos:

Escrevendo na ordem geométrica (ordem de ca -mada), fica:

A última camada recebe o nome de camada de va -

lência. Na camada de valência do európio (camada P),existem dois elétrons.

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f 7 5s2 5p6 6s2

K2

L8

M18

N25

O8

P2

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f7

QUÍMICA 163

O químico americano Linus Pau ling

é um dos pais da Quí mica mo derna.Recebeu o prê mio No bel de Químicaem 1954 pelos seus tra balhos so bre a natureza das liga ções químicas.Em 1963, recebeu o prêmio No belda Paz. Faleceu aos 93 anos, em1994.

O Destaque!!

� (MODELO ENEM) – Considere o Dia gra -ma de Linus Pauling, no qual os subníveis deener gia (s, p, d, f) aparecem em ordem cres -cente de energia, que é a ordem de preen -chimento com elétrons.

Número máximo de elétrons em cada subnível.

Analise as afirmações a seguir, considerandoos 100 primeiros elementos:

I) Todos os 100 elementos apresentampelos menos um elétron s.

II) No máximo 96 elementos apresentampelo menos um elétron p.

III) No máximo 80 elementos apresentampelo menos um elétron d.

Está correto somente o que se afirma em:a) I b) IIc) I e III d) II e IIIe) I, II e IIIResolução

I) Correta. Todos apresentam pelo menos umelétron s.H(Z = 1): 1s1 He(Z = 2) 1s2 etc.

II) Correta. Do número atômico 5 em dianteos elementos apre sentam elétron emsubnível p.Li(Z = 3) 1s2 2s1 Be(Z = 4) 1s2 2s2

B(Z = 5) 1s2 2s2 2p1

III) Correta. Até o número atômico 20, não háelétron em subnível d.Ca(Z = 20) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2

Sc(Z = 21) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1

Resposta: E

� Considerando o átomo de ferro (númeroatômico 26), res ponda:a) Qual a distribuição eletrônica em ordem

ener gética?b) Qual a distribuição eletrônica em ordem

geo métrica?c) Qual a camada de valência, e quantos

elétrons ela possui?d) Qual o subnível mais energético, e quantos

elétrons ele possui?Resolução

a) Distribuição em ordem energética:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6

b) Distribuição em ordem geométrica:

c) Camada N, com 2 elétrons.d) Subnível 3d, com 6 elétrons.

s p d f2 6 10 14

1s2s 2p3s 3p 3d4s 4p 4d 4f5s 5p 5d 5f6s 6p 6d7s 7p

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2

K2

L8

M14

N2

� (UNIP-SP – MODELO ENEM) – Uma das ideias com queBohr contribuiu para o conceito moderno do átomo foi a de quea energia dos elétrons é quantizada, isto é, de que o elétronestá restrito a certos valores permitidos de energia, ou seja, oselétrons estão distribuídos em níveis de energia. Estes níveisde energia são designados pela letra n. A medida que n cresce,a energia do elétron aumenta, e o elétron é, em média, en -contrado mais longe do núcleo.

A configuração eletrônica cor reta do elemento vanádio (N.o atô -mico 23) é:a) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2

b) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4p3

c) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5

d) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 3s4 4s2

e) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2 4p1


QUÍMICA164

RESOLUÇÃO:

Resposta: A

� Para o átomo de número atômico 60, no estado fun da -men tal, pede-se:a) a configuração eletrônica nos subníveis escrita em ordem

ener gética.b) a configuração eletrônica nos subníveis escrita em ordem de

camada.c) o número de elétrons em cada camada eletrônica.d) o número de elétrons na camada de valência.

RESOLUÇÃO:

Z = 60

a) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f4

b) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f4 5s2 5p6 6s2

c) K: 2; L: 8; M: 18; N: 22; O: 8; P: 2

d) Dois elétrons

5Ligações químicas. Regrado Octeto. A ligação iônica

• Octeto • Ligação iônica

• Transferência de elétrons

1. Os átomos fazem ligaçõesOs átomos estão continuamente procurando um

estado de maior estabilidade. Este estado é conseguidoquando os átomos se unem, ligam entre si, formando asmoléculas ou os cristais.

A molécula é um grupo discreto de átomos man ti dosjuntos por uma ligação quí mica. Por exemplo, a mo léculade hidrogênio contém dois átomos de hidro gê nio.

2. Regra do octeto – os átomos, para se estabilizarem, adquiremconfiguração de gás nobreO nível eletrônico mais externo de um átomo con ten do

elétrons, quando o átomo está no seu estado fun damental(normal), é chamado de camada de valência do átomo.

As propriedades químicas de um elemento sãodeterminadas pelo número de elétrons na camada devalência. A não reatividade mostrada pelos elementoscujos átomos apresentam 8 elétrons na camada devalência (gases nobres: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) sugere quea presença de 8 elétrons na camada de valência confereao átomo uma configuração muito estável, não reativa.Átomos que não têm 8 elé trons na camada de valênciadevem reagir com outros átomos, de modo a adquiriraquela configuração eletrônica (lembrar que o hélio temapenas 2 elétrons na ca mada K). Os átomos com númeroatômico próximo do hélio adquirem a con figuração destegás nobre (H, Li, Be, B). Assim, surgiu a famosa Regra doOcteto proposta por Lewis e Kossel:

“Ocorrem reações químicas em que participam

ele men tos químicos com estrutura menos es tá -

vel, porque ele mentos químicos com estrutura

ele trônica menos estável têm tendência a ad quirir

estrutura mais estável por meio do ganho, da

perda ou do compartilhamento de elétrons”.



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3. Ligação iônica (eletrovalente) – a ligação que existe no cloreto de sódio

Átomos que têm de 1 a 3 elétrons na camada devalência (me tais) tendem a perder esses elétrons, tor nando-se partículas carregadas positivamente (cá tions), pois,então, o número de prótons ficará maior que o número deelétrons. Um átomo é capaz de perder elétrons e tornar-seum íon positivo, se um átomo fortemente “elétron-atraente” for capaz de aceitar esses elétrons em suacamada de valência e então tornar-se um íon negativo(ânion). Os íons positivos e negativos formados atraem-se,constituin do o composto. A força que prende os íons nocomposto é de atração eletrostática.

O átomo do metal perde elétron e trans forma-se

em íon positivo (cátion). O átomo do não metal recebe

elétron e vira íon negativo (ânion).

Exemplo: cloreto de potássio (KCl)

K L M N O P

He 2

Ne 2 8

Ar 2 8 8

Kr 2 8 18 8

Xe 2 8 18 18 8

Rn 2 8 18 32 18 8

CLASSIFICAÇÃO DOS ELEMENTOS

1) Metais – menos de 4 elétrons na ca ma da de

valência. Tendência pa ra ceder elé trons.

2) Não metais – mais de 4 elé trons na ca ma da de

valência. Ten dência para receber elétrons.

O carbono tem 4 elétrons na ca mada de valência e é

considerado não metal.

3) Gases nobres – distribuição ele trô nica no quadro

abaixo.

4) Hidrogênio – elemento sui gene ris.

FAMÍLIAS DE ELEMENTOS FAMOSAS

1) Metais alcalinos: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Possuem um

elétron na ca ma da de valência e adquirem con figu -

ra ção de gás nobre pela perda desse elétron.

2) Metais alcalinoterrosos: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra.

Apresentam dois elé trons na última camada. Ad qui -

rem configu ração de gás nobre pela perda desses

dois elé trons.

3) Não metais halogênios: F, Cl, Br, I, At. Pos suem 7

elétrons na ca ma da de va lência e preci sam re ceber

um elétron para ficar com con figuração de gás no bre.

QUÍMICA 165

Forma-se o composto iônico cloreto de potássio (K+Cl–).

Todos os compostos iônicos são sólidos a 25°C. Ca -

da grãozinho do sal de cozinha (cloreto de sódio, NaCl)é um cristal for mado por um grande número de cátionssó dio (Na+) e ânions cloreto (Cl–), alter nando-se no es -paço.

4. Fórmula eletrônica ou Estrutura de LewisPodemos apresentar a ligação química por Estrutura

de Lewis, que representa por pontos ao redor do sím boloos elétrons de valência.

Exemplos

•• • •Ca •• + O •

• → [Ca] 2+ �••O ••�

2–

• • • •

óxido de cálcio

•• • •Na • + • C l •

• → [Na] + �••Cl ••�

–

• • • •cloreto de sódio

•• • •K • + • C l •

• → [K ] + �••Cl ••�

–

• • • •

cloreto de potássio

O arranjodos íonsNa+ (bo lame nor) e Cl–

(bola maior).

Um cris talde clo retode só diotem a for ma de cubo.


Quando o H está ligado a metal alcalino ou alca lino -terroso, o composto formado é iônico. O átomo H rece beum elétron formando o ânion H– (hidreto) que tem 2elétrons na camada K, tal como o gás nobre hélio.

5. Como obter a fórmula de um composto iônico?Um método para obtermos a fórmula de um com -

posto iônico pode ser dado pelo exemplo:Composto: óxido de alumínio

QUÍMICA166

� (UFSM-RS – MODELO ENEM) – Omagnésio é o sexto ele mento mais abundantena crosta terrestre. O Mg queima no ar comforte brilho, liberando uma grande quantidadede calor. A rea ção forma o óxido de magnésio(MgO).

Em relação ao com posto MgO, analise asafirmativas:

I. A ligação entre o magnésio e o oxigênio sedá por trans ferência de elétrons, sendoclassificada como ligação iô ni ca.

II. Os átomos não alcançam a configuraçãode gás nobre após a ligação.

III. Após a ligação entre os átomos demagnésio e oxigênio, há formação de umcátion Mg2+ e um ânion O2–.

Está(ão) correta(s)a) apenas I. b) apenas II.c) apenas III. d) apenas I e II.e) apenas I e III.Dado: números atômicos: Mg(12), O(8).Resolução

I. Correta.

II. Falsa.

III. Correta.

O: 1s2 2s2 2p4 tendência a receber 2e– ⇒ O2–

12Mg: 1s2 2s2 2p6 3s2 tendência a doar 2e– ⇒ Mg2+

Fórmula: Mg2+ O2– ⇒Resposta: E

� (PUC-PR) – Sabe-se que a interação entreátomos que se li gam, na formação de novassubstâncias, é feita através de seus elétrons

mais externos. Uma combinação possível entreo elemento A com a configuração eletrônica1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 e outro B (Z = 16) teráfórmula e ligação, respecti va mente:a) AB e ligação covalente.b) A2B e ligação iônica.c) A2B3 e ligação covalente.d) AB2 e ligação iônica.e) A2B e ligação covalente.Resolução

A ⇒ 1 elétron na camada de valência ⇒ A+

Tendência a doar 1 elétron.B ⇒ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4

6 elétrons na camada de valência ⇒ B2–

Tendência a receber 2 elétrons.1+ 2–

Fórmula: A B ⇒ ligação iônica

Resposta: B

A2B

MgO

� (MODELO ENEM) – Um átomo que tenha perdido ou ad -

quirido elétrons terá uma carga positiva ou negativa, depen -

dendo da partícula, próton ou elétron, em excesso. Um átomo

ou grupo de átomos carregado é chamado de íon. O íon posi ti -

vo tem o nome de cátion e o íon negativo é denominado ânion.

Quando átomos com configuração eletrônica 1s2 2s2 2p6 3s2

reagem com átomos com configuração 1s2 2s2 2p5 há for -mação de cátions e ânions, respe c tivamente:a) monovalentes e monovalentes.b) monovalentes e bivalentes.c) bivalentes e monovalentes.d) bivalentes e bivalentes.e) bivalentes e trivalentes.

RESOLUÇÃO:

O átomo A cede dois elétrons e

transforma-se no cátion bivalente

A2+.

O átomo B recebe um elétron e

trans forma-se no ânion mono -

va lente B1–.

Resposta: C

� Qual a fórmula molecular do composto formado naquestão anterior? Sejam A o símbolo do primeiro átomo e B odo segundo átomo.

RESOLUÇÃO:

A B ⇒ AB2

1–2+

B:

1s2 2s2 2p5

K

2

L

7

A:

1s2 2s2 2p6 3s2

K

2

L

8

M

2Para saber mais sobre o assunto, acesse o PORTAL


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QUÍMICA 167

6 A ligação covalente • Compartilhamento de elétrons

• Covalente • Dativa

2. A ligação covalente – a ligação que existe na molécula de águaQuando tivermos dois não metais combinando, os áto -

mos ligar-se-ão pelo compartilhamento de alguns de seuselétrons de valência. A ligação é feita por meio de dois

elétrons de spins opostos abrangendo os dois núcleos.

Molécula é uma partí cula ele trica mente neu tra for mada por átomos unidos por liga ção co va lente.

O compartilhamento de elétrons ocorre entre áto mosque apresentam 4 ou mais de 4 elétrons na camada devalência. O hidrogênio tem um elétron na camada devalência e também apresenta este tipo de ligação. Oscom postos que apresentam os átomos ligados apenaspor ligação covalente são chamados de compostos mo -

le culares.

3. Exemplos de ligações covalentes

SubstânciaFórmula

eletrônica

Fórmula

estrutural

Fórmula

molecular

gáscarbônico O C O O = C = O CO2

gásnitrogênio N N N � N N2

ácido clorídrico

••H •• Cl

••H — Cl HCl

água••

H •• O •• H••

H — O — H H2O

amônia

••H •• N •• H

H

H — N — H|H

NH3

metano

H

H ••C•• H

H

H|

H — C — H|H

CH4

fórmula

estrutural

ou Cl — Cl ou Cl2 (fórmula molecular

ou bruta)

fórmulas

eletrônicas

Cl Cl ou Cl Cl

H •

Z = 1

K

1

+ Cl

Z = 17

K

2

L

8

M

7

H • Cl

molécula

1. Spin. O elétron gira em torno de si mesmoSpin é o movimento de rotação do elétron. Por causa do spin, o elétron funciona como um pequeno ímã.

Dois elé trons de spins opos tos(↓↑) se atraem.

Dois elé tronsde mesmospin (↓↓) se repelem.

Na figura, um elé trongiran do no sen tidoanti -horário.


QUÍMICA168

Quatro moléculas importantes: CO2 (gás carbônico), HCl (ácido clorídrico), NH3 (amônia) e CH4 (metano).

4. Dióxido de enxofre – SO2 – a ligação dativaSe cada átomo contribui com 1 elétron para esta be -

lecer o par eletrônico, a ligação é chamada covalente co -

mum ou simplesmente covalente. Se os dois elé tronspertenciam a um só átomo, a ligação é chamadacovalente dativa ou coordenada.

Tanto o enxofre como o oxigênio apresentam 6 elé -trons de valência. Um áto mo de enxofre liga-se a um áto mode oxigênio por dois pares eletrônicos simples. O ou tro átomode oxigênio liga-se ao enxofre por dativa, o par de elétrons sendofornecido pelo enxofre, que já está com 8 elétrons na camadade valência. O par eletrônico é re pre sentado por uma flechadirigida no sentido doador → receptor.

5. Trióxido de enxofre – SO3

6. Ácido nítrico: HNO3

7. Ácido sulfúrico: H2SO4

Nos exemplos dados, indicamos os elétrons com si -nais diferentes (•, x) puramente por questões didá ti cas.Isto foi feito para o leitor verificar a origem dos elé trons.Lembrar que os elétrons são todos iguais. Em uma provarepresente todos os elétrons por um mesmo sinal.

••Exemplo H •• Cl ••

••

8. Fórmula molecular de um composto, a partir dos números atômicos dos elementosExemplo

Um elemento A de número atômico 7 combina comum elemento B de número atômico 9. Qual é a fórmulamais provável do composto formado?

Resolução

Configuração eletrônica

O átomo A precisa fazer três pares eletrônicos paraficar com oito elétrons na camada de valência, en quantoo átomo B precisa fazer apenas 1 par.

Portanto, três átomos B ligar-se-ão a 1 átomo A.

A fórmula é AB3.

HO

S

OO

O

H

HOO

O O H

SH S O

—

—



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QUÍMICA 169

� (UFPI – MODELO ENEM) – Alguns átomosnão transferem elétrons para outro átomo paraformar íons. Em vez disso, eles formam umaligação química compartilhando pares de elé -trons com outro átomo. Uma ligação covalenteconsiste em um par de elétrons compartilhadoentre dois átomos.

Nas moléculas NH3 e H2O, os números depares de elétrons não ligantes localizados emcada átomo central são, respec tivamente:

Dados:

a) 1 e 1b) 1 e 2c) 2 e 1d) 2 e 3e) 3 e 1

Resolução

H2O

2 ligações covalentes comuns e 4 elétrons não-ligantes (dois pares).

NH3

3 ligações covalentes comuns e 2 elétrons não-ligantes (um par).Resposta: B

� (UFF-RJ-MODELO ENEM) – O leite ma -terno é um alimen to rico em substâncias orgânicas,tais como proteínas, gordu ras e açúcares, e subs -tâncias mi ne rais como, por exem plo, o fos fa to decálcio. Esses compostos orgâ nicos têm co mocaracterística principal as ligações co va lentesna for ma ção de suas molé culas, enquanto o

mineral apresenta tam bém ligação iônica.Assinale a alternativa que apresenta corre ta -mente os con ceitos de li ga ções covalente eiônica, respec tivamente.a) A ligação covalente só ocorre nos

compostos or gâ nicos.b) A ligação covalente se faz por trans fe rên -

cia de elé trons, e a ligação iônica, pelocom par tilha men to de elé trons na camadade valência.

c) A ligação covalente se faz por atração decargas entre átomos, e a ligação iônica,por separação de cargas.

d) A ligação covalente se faz por união de áto -mos em moléculas, e a ligação iônica, porunião de átomos em complexos químicos.

e) A ligação covalente se faz pelo compar -tilhamento de elétrons, e a ligação iônica,por transferência de elétrons.

Resolução

Ligação iônica: transferência de elétrons.Ligação covalente: compartilhamento de elé trons.Resposta: E

••H — N — H

|H

••H •• N •• H

••H

••H — O ••

|H

••H •• O ••••

H

H •••

• N ••

••• O •••

� (MODELO ENEM) – Moléculas existem nas substânciasem que os átomos estão ligados covalentemente (com par tilha -mento de pares de elétrons). A Estrutura de Lewis de um átomo é uma representação quemostra os seus elétrons de valência.

••Exemplo: • P •

•Qual das fórmulas abaixo é pre vis ta para o composto for madopor átomos de fósforo e flúor, consi derando o nú mero deelétrons da camada de valência de cada átomo?Dados: P: Z = 15; F: Z = 9.

RESOLUÇÃO:

P(Z = 15) K L M F(Z = 9) K L

2 8 5 2 7

ou

Resposta: D

� A ligação covalente (compartilhamento de pares de elé -trons) ocorre quando átomo de não metal liga-se a átomo denão metal ou hidrogênio. Dar as fórmulas dos compostos for -mados por:

(I) A(Z = 1) e B(Z = 7) (II) E(Z = 6) e F(Z = 17)

RESOLUÇÃO:

I) A(Z = 1) K (hidrogênio)

1

II) E(Z = 6) K L

2 4

F(Z = 17) K L M

2 8 7

ou EF4

xxxx F

xx

xxx • xx

xx F x • E • x F

xx

xx • xxx

xx F

xx

xx

••A x • B • x A ou A3B

•x

A

B(Z =7) K L

2 5

F — P — F

|F

xx • • xxxx F x • P • x F

xx

xx • xx

xxx F

xx

xx


QUÍMICA170

1. Os pares de elétrons se repelemA teoria da repulsão dos pares de elétrons da ca m a -

da de valência afirma que o arranjo geométrico dosátomos ou grupos de átomos (ligantes), em torno de umátomo central, é determinado pela repulsão entre os pa -res de elé trons presentes na camada de valência doátomo central.

Cada par de elétrons pode ser considera do comosendo uma carga negativa.

Os pares de elétrons arranjar-se-ão de modo a

ficarem o mais afastados pos sível um do outro, para

que a repulsão entre eles seja mínima.

O arranjo geométrico dos pares de elétrons em tornode um átomo A é o seguinte:

2. Dois pares de elétrons: linear

Dois pares de elétrons se re pelem formando umângulo de 180° com relação ao núcleo do átomo. Destemodo, a repulsão entre eles será mínima.

3. Três pares de elétrons: triangular

Quando houver três grupos de elétrons em torno de umátomo, eles serão arrumados nos vértices de um triângulo. Oângulo entre eles será de 120°.

4. Quatro pares de elétrons: tetraédrico

Se um átomo possui qua tro pares de elétrons na suacamada de valência, o ar ranjo que produz repul sõesmínimas é o tetraé drico. O ângulo entre os pares deelétrons é 109°28’.

5. Geometria molecularA forma de uma molécula é dada pelo arranjo dos

átomos e não pelo arranjo dos elétrons.

Experimentalmente, consegue-se deter minar o ar ranjodos átomos numa molé cula e não o arranjo dos elétrons.

6. Moléculas linearesA molécula será linear quando o átomo central (A) for

do tipo:

A repulsão entre os pares de elétrons será mínimaquando os pares de elétrons estiverem localizados noslados opostos do núcleo.

Na teoria da RPECV, o mesmo raciocínio deve serfeito com relação à dupla e tripla ligações.

Exemplos

No caso do gás carbônico (CO2), cada du pla-ligação(dois pares de elétrons) é con siderada como um grupo dequatro elé trons. Esses dois grupos de quatro elé trons sere pe lem e se colocam em lados opostos do núcleo docarbono.

No caso do ácido cianídrico (HCN), existe um grupocom dois elétrons (a ligação sim ples) e um grupo comseis elétrons (a li gação tripla). Os dois grupos se repelemficando em lados opostos do núcleo do car bono.

7. Moléculas planas triangularesTêm a fórmula geral abaixo:

a) A••

••X

••X

X

A••

••X

••X

X

••b)

7Teoria da repulsão dos pares deelétrons da camada de valência

• Repulsão dos pares de elétrons

• Geometria molecular


QUÍMICA 171

Exemplos

8. Moléculas angulares

Exemplos

SO2 e H2O são moléculas angulares

Na molécula da água, os quatro pa res de elé trons sedirigem para os vértices de um tetraedro. No en tan to, doispares são não com partilha dos, isto é, não estabe le cemliga ção. A molécula é angular.

Na molécula do dióxido de enxofre (SO2), exis temtrês grupos de elétrons: dois gru pos, cada um com umpar de elétrons, e um grupo com dois pares (a ligaçãodupla). Os três grupos se situam nos vértices de umtriângulo com o enxofre no centro. No en tan to, um par deelétrons não é compar tilhado (é um par isolado). Amolécula é angular.

9. Moléculas piramidais trigonais

Exemplo: NH3

Na molécula de amônia (NH3,) os quatro pares deelétrons se diri gem para os vértices de um tetraedro. Noentanto, um par não é compartilhado. A molécula tem aforma de uma pirâmide com base triangular (pirâmidetrigonal).

10. Moléculas tetraédricas

Exemplos

a) CH4 (metano)

b) NH+4 (íon amônio)


QUÍMICA172

Saiba mais??QUATRO PARES DE ELÉTRONS

Quando existem quatro pares de elétrons na camada de valência, eles se situam nos vértices de um tetraedro. No entanto, existem quatro possíveis formas moleculares, dependendo do número de pares isolados.

� (UEG-GO – MODELO ENEM) – Uma dasmaneiras mais simples e mais usadas atual -mente para prever a geometria das moléculasque apresentam mais do que dois átomos con -siste na utilização da teoria da repulsão dos pa -res eletrônicos da camada de valência. Essateoria está baseada na ideia de que os pareseletrônicos ao redor de um átomo central, es -tejam ou não participando das ligações, secom portam como nuvens eletrônicas que sere pelem entre si, de forma a ficarem orien ta -das no espaço com a maior distância angularpossível.

Baseado nas informações contidas no textoacima, determine a geometria das seguintesmoléculas:

••I. H •• N •• H

••H

H••

II. H •• C •• H••H

III. H •• Be •• H

Resolução

I. Os pares eletrônicos do átomo centraldirigem-se para os vértices de umtetraedro, mas não há átomo em um dosvértices. A molécula é piramidal trigonal.

II. Os pares eletrônicos do átomo centraldirigem-se para os vértices de umtetraedro com átomos nos quatro vértices.A molécula é tetraédrica.

III. Os dois pares eletrônicos do berílio ficamem lados opos tos com relação ao núcleo.A molécula é linear.

Resposta: C

� (UFPB-PB) – Numa amostra de ar atmos fé -rico, além dos gases oxigênio, nitrogênio eargônio, encontram-se também, dentre outros,CO2, H2O, SO2 e SO3. A geometria moleculardesses compostos é, respectivamente,a) linear, angular, linear, trigonal plana.b) linear, angular, angular, trigonal plana.c) linear, tetraédrica, angular, piramidal.d) angular, linear, angular, trigonal plana.e) linear, tetraédrica, angular, trigonal plana.

Dados:

Resolução

Resposta: B

I II III

a) tetraédrica tetraédrica angular

b)plana

trigonaltetraédrica linear

c)pirâmidetrigonal

tetraédrica linear

d)pirâmidetrigonal

pirâmidetrigonal

angular

e)plana

trigonalpirâmidetrigonal

linear H ••

• C ••

••• O •

••

••• S •••

O•• •• ••C •• ••O••

•• linear

H ••O••

••

••H

angular

S•• •• ••O •• angular

••O••

••

••S •• ••O ••

••O••

••

••

plana trigonal

••

••O ••

••••

••

••

Para saber mais sobre o assunto, acesse o PORTAL OBJETIVO (www.portal.objetivo.br) e, em “localizar”, digite QUIM2M107

No Portal Objetivo


QUÍMICA 173

� (MODELO ENEM) – O modelo da repulsão dos pares deelé trons da camada de valência baseia-se na ideia de que os pa -res de elétrons se repelem eletricamente e tentarão minimizaressa repulsão. Para conseguir essa minimização, os pares deelétrons arranjar-se-ão em torno do átomo central o mais afas -tados possível.

Associe as Estruturas de Lewis das espécies abaixo com a suageometria molecular apresentada na forma de modelos debolas.

a) I-A; II-B; III-C; IV-D; V-Eb) I-E; II-D; III-C; IV-B; V-Ac) I-C; II-B; III-D; IV-E; V-Ad) I-D; II-E; III-A; IV-C; V-Be) I-B; II-E; III-D; IV-C; V-A

RESOLUÇÃO:

I) Os pares eletrônicos do átomo central dirigem-se para os

vértices de um triângulo equilátero. O íon é plano trigonal (B).

II) Os pares eletrônicos do átomo central dirigem-se para os

vértices de um triângulo, mas não existe átomo em um dos

vértices. A molécula é angular (E).

III) Os pares eletrônicos dirigem-se para os vértices de um te -

traedro, mas não há átomo em um dos vértices. A molécula

é piramidal trigonal (D).

IV) Os pares eletrônicos dirigem-se para os vértices de um

tetraedro. O íon é tetraédrico (C).

V) Os dois pares eletrônicos do berílio ficam em lados opostos

com relação ao núcleo. A molécula é linear (A).

Resposta: E

� (UNICENTRO-PR) – Sobre a geometria das moléculas,con sidere as afirmativas a seguir.I. A molécula do CO2(g) é linear, porque o átomo central não

possui pares de elétrons disponíveis.II. A molécula H2O(l) é angular, porque o átomo central possui

pares de elétrons disponíveis.III. A molécula do SO2(g) é angular, porque o átomo central

possui par de elétrons disponí vel.IV. A molécula do SO3(g) é piramidal, porque o átomo central

possui pares de elétrons disponí veis.

Estão corretas apenas as afirmativas:a) I e III. b) I e IV. c) II e IV.d) I, II e III. e) II, III e IV.

Dados:

RESOLUÇÃO:

I) O = C = O � linearO C O

II) O O H angular

H H H

III) S S O angular

O O O

O

IV) S O S O plana trigonal

O O O

Resposta: D

H ••

• C ••

••• O •

••

•• • S •••

O — C — O

— —

O••••

� �2–

I) II) S——

Cl••

—P — Cl

—

Cl

III)

IV) H — N — H

——

H

H� �

+

V) Cl — Be — Cl

H H

•••• •• •• ••

••

••

••

••

••

••••

••

••

••

••

••

••

••

••

••

••

••


QUÍMICA174

1. Ligação covalente polar e apolar

Dada uma ligação covalente A — B, podemos ter doiscasos:

• A e B apresentam a mesma eletronegatividade. Aligação é chamada cova lente apolar.

Exemplos

• A e B têm eletronegatividades diferentes. A liga -ção é covalente polar.

Exemplos

|

H — F, H — O —, — C = O

| |

F — F, O = O, — C — C —

| |

ELETRONEGATIVIDADE

É a propriedade que mede a tendência do átomopara receber elétron. Em ordem decrescente deeletronegatividade, te mos:

F > O > N = Cl > Br > I = S = C > P = H

Na ligação covalente apolar, o par de elé trons compartilhado dis tri bui-se unifor me mente entre os dois átomos.

Na ligação covalente po lar, o par de elétrons com partilhado distri bui-se, fican do mais pró ximo do átomo mais eletrone gativo.

8Polaridade da ligação covalente

• Eletronegatividade • Polar e apolar

• Dipolo elétrico

2. Dipolo elétricoConsideremos as moléculas F2 e HF:

Na molécula F2, o par de elétrons é compartilhadoigualmente pelos dois átomos. Na mo lécula HF, o par écompartilhado desigualmente, aparecendo no lado doflúor uma pequena carga negativa (–q), enquanto no ladodo hidrogênio aparece uma carga positiva (+q). Amolécula HF é um dipolo, definindo-se momento di polar

como a grandeza , sendo d a distância entre os dois centros de cargas.

3. Moléculas polares e apolaresAssocia-se ao momento dipolar um vetor com a orien -

tação dada na figura (do polo positivo para o ne gativo). Pa -ra uma molécula com mais de uma ligação, define-se omomento dipolar total (soma vetorial do mo mentodipolar de cada ligação).

Exemplos de moléculas apolares:

Exemplos de moléculas polares:

H C NS

H H HH

H

• Se µtotal = 0 ⇒

⇒ molécula não-polar

• Se µtotal ≠ 0 ⇒

⇒ molécula polar.

µ = q . d


QUÍMICA 175

Uma molécula tetraédrica é apolar quando os quatro ligantes são iguais (Ex.: CH4). Se os quatro ligantes não foremtodos iguais, a molécula é polar (Ex.: CH3Cl, CH2Cl2).

Saiba mais??Ocorre um desvio no filete de águaquando es ta é escoada através de umtubo capi lar. O fenô meno é devido àpro prie dade da água de possuir mo lécu -las polares.

As moléculas polares orien tam-se quando co lo cadas em um campo elétrico.

Colocando o tetraedro dentro de um cubo,o átomo de carbono fica no cen tro, enquantoos quatro li gan tes ocu pam vértices alternados.Per ce be-se que a re sultante é nula quando osquatro vetores do mo men to di po lar são iguais.

� (FGV-SP – MODELO ENEM) – O conhe -cimen to das estru turas das moléculas é um as -sunto bastante relevante, já que as formas dasmoléculas deter minam pro priedades das subs -tân cias como odor, sabor, coloração esolubilidade. As figuras apre sentam asestruturas das moléculas CO2, H2O, NH3, CH4e H2S.

Quanto à polaridade das moléculas consi -deradas, as moléculas apolares sãoa) H2O e CH4.b) CH4 e CO2.c) H2S e H2O.d) NH3 e CO2.e) H2S e NH3.Resolução

Considerando-se µR como o vetor resultante:

Resposta: B

� (MODELO ENEM) – Um estudanterealizou o seguinte experimento:I. Abriu a torneira de uma bureta até obter

um fino fio de água.II. Atritou um bastão de plástico num tecido.

III. Aproximou o bastão o mais próximopossível do fio de água sem tocá-lo.O filete de água sofreu um pequeno des -vio, ou seja, a água foi atraída pelo bastão.

A ocorrência do fenômeno consiste na pro -priedade da água de possuir moléculasa) simétricas b) lineares c) apolaresd) polares e) alótropasResolução

As moléculas de água são polares. O polo ne -gativo da molécula é atraído pelo bastão positivo.

Resposta: D


No Portal Objetivo


QUÍMICA176

� (FUVEST-SP – MODELO ENEM) – A figura mostra mo -delos de algumas mo léculas com ligações covalentes entreseus átomos.

Analise a polaridade dessas moléculas, sabendo que tal pro -priedade depende da • diferença de ele tronegatividade entre os átomos que estão

diretamente ligados. (Nas moléculas apresentadas,átomos de elementos diferentes têm eletronegatividadesdiferentes.)

• forma geométrica das moléculas.

Dentre essas moléculas, pode-se afirmar que são polaresapenasa) A e B b) A e C c) A, C e Dd) B, C e D e) C e D

RESOLUÇÃO:

Como nas moléculas apresentadas os átomos apre sentam

eletronegatividades diferentes, temos:

Molécula A → apolar

Devido à geometria tetraédrica e à presença de 4 átomos iguais

ligados ao átomo central, a soma dos momentos dipolares de

cada ligação é nula.

Exemplo: CH4

Molécula B → apolar

Molécula com geometria linear e 2 átomos iguais liga dos ao

átomo central implica um momento dipolar total nulo.

Exemplo: CO2

Molécula C → polar

Trata-se de uma molécula angular e a soma dos momentos

dipolares é diferente de zero.

Exemplo: H2O

Molécula D → polar

Estrutura linear com ligação covalente polar.

Exemplo: HClResposta: E

� (UNIMES-SP) – Entre as moléculas relacionadas a seguir,são polares:

Cl•• |

A) N B) Cl — C — Cl C) I — I|

H H ClH

D) H — Br E) ••O••

H H

a) Apenas A b) Apenas B c) A, B e E d) A, D e E e) Todas

RESOLUÇÃO:

A) pirâmide trigonal – polar

B) tetraédrica – apolar

C) linear – apolar

D) linear – polar

E) angular – polar

Resposta: D

� A respeito de ligações químicas, julgue os itens.(1) A geometria molecular angular da água se deve aos dois

pares de elétrons não-ligantes do átomo de oxigênio.(2) A geometria molecular da amônia é do tipo piramidal (ou

pirâmide trigonal).(3) A molécula de metano (CH4) é apolar, mas a molécula de

hidreto de berílio (BeH2) é polar.(4) A molécula de gás carbônico (CO2) é linear e apolar, no

entanto suas ligações interatômicas são polares.

Dados:

RESOLUÇÃO:

(4) Verdadeiro.

O = C = O

linear

apolar

O—

—

H H

•• ••

angular

polar

N—

—

H H

piramidal

polar

—

H

••

C—

—

H H

tetraédrica

apolar

—

H

—

H

H — Be — H

linear

apolar

(1) Verdadeiro. (2) Verdadeiro. (3) Falso.

H • Be •••• C ••

••• O •••

• •• N •

•

O

H H

total

Observação:

Eletronegatividade é a capacidade de um átomo para atrairos elétrons da ligação covalente.


QUÍMICA 177

1 – A hidrosfera2 – Ciclo da água.

Tratamento da água3 – Poluição da água4 – Dispersões. Coloides5 – Soluções.

Coeficiente de solubilidade6 – Curvas de solubilidade.

Dissolução de gases em líquido7 – Mol, massa molar e quantidade

de matéria8 – Concentração das soluções

9 – Concentração das soluções –ppm. Exercícios

10 – Diluição e mistura de soluções11 – Vaporização de líquidos.

Pressão de vapor12 – Propriedades coligativas das

soluções (I)13 – Propriedades coligativas das

soluções (II)14 – Energia nas transformações

químicas15 – Calor de reação16 – A Lei de Hess

A ÁGUA NO PLANETA TERRA

Cerca de 3/4 (75%) da su perfície terrestre são cober tos pe los ma res e ocea nos.A água é abundante na Terra, havendo aproxima da men te 1.300 trilhões detoneladas. Desse total, 97% são de água sal ga da (mares e ocea nos) e so men te 3% sãode água do ce (rios, lagos, geleiras, va por d’água e go tí culas no ar e lençóisfreá ti cos). A maior parte da água doce es tá na forma de gelo (calotas polares

e geleiras), portanto, não acessível.A quan tidade de água na Ter ra perma nece praticamente a mesma. Uma parte é

per dida no es pa ço pela dissociação do vapor d’água na alta at mosfera, for man dooxigênio e hi dro gênio. Nos úl ti mos anos, de tec tou-se o cho que de pe que nos come tas

com a alta at mos fera, li be rando no vos esto ques de água.

1 A hidrosfera• Propriedades da água • Água dura

A hidrosfera e energia nas transformações químicas – Módulos

A eutroficação produz um tapete

de algas na superfície do lago


QUÍMICA178

1. Propriedades da águaDiversos líquidos são comuns no cotidiano: água,

álcool, gasolina, éter, acetona, detergentes. Com ex ce çãoda água, esses líquidos não são encontrados na na tureza.São obtidos por meio de reações químicas ou porseparação do petróleo. Este, apesar de ser um lí qui donatural, é uma mistura de grande número de subs tânciasencontradas no subsolo. Portanto, a água é o único líquidonatural encontrado no ambiente onde vivemos.

A água tem uma série de propriedades que são fun -damentais para a existência da vida.

2. Aumento de volume na solidificação

Para a maioria das substâncias, as par -tículas (áto mos, moléculas) estão maiscompactadas no estado só lido do queno estado líquido. Como conse quên cia,a fa se sólida é mais densa do que afase líquida.A água é exceção. O gelo flutua na águalíquida, pois ele tem densidade menor.Na água sólida, cada molécula de águaestá cercada por quatro outras, for -mando um arranjo tetraédrico. Este ar -ranjo provoca o aparecimento de ca naishexagonais vazios.

Quando ocorre a fu são,esse ar ran jo tetraé drico édestruído. As mo léculas deágua preen chem os espa -ços va zios, o volume dimi -nui e a den sidade aumenta.Como o gelo fica na su -perfície da água, as radia -ções solares conse guematingi-lo, facilitando a suafusão. Isso não acon te ce riase ele ficasse no fun do,pois a água líqui da acimadele ab sor veria uma boaparte da energia so lar.

Além disso, o gelo na superfície di fi cul- ta o resfria mento da água das ca ma-das mais profundas. Isso permite a manu ten ção da vida dos organismosaquáticos.

3. Calor específico muito altoA quantidade de calor (Q) liberada

ou absorvida por uma massa (m) pro -voca uma variação de temperatura (Δθ),de acordo com a equação:

c: calor específico do material

A água apresenta um calor específico muito alto. Issosignifica que, para uma massa de água sofrer gran devariação de temperatura, é necessário que receba ou cedagrande quantidade de calor. Portanto, a água im pede queocorram grandes variações de temperatura, tanto doambiente aquático quanto do clima.

4. Solvente de um grande número de substânciasA água tem a propriedade de dissolver grande nú -

mero de substâncias. É indispensável para que os nu trien -tes presentes no solo possam ser absorvidos pelas raízesna forma de solução aquosa.

5. Abundância dos elementos na hidrosferaQuando 1 quilograma de água dos oceanos é desti -

lado, 965 gramas de água são coletados, permane cendo35 gramas de sólidos (principalmente sais) como re -síduos. Portanto, em média, 3,5% da água do mar cor -responde a sais dissolvidos.

Abundância em número de átomos na água do

mar:

A água também contém gases dissolvidos. O oxigê -nio é duas vezes mais solúvel em água do que o nitro -gênio. Como a pressão parcial do nitrogênio no ar é qua trovezes maior que a do oxigênio, a quantidade de nitrogêniodissolvida na água é duas vezes maior que a de oxigênio.

A quantidade de gás carbônico (CO2) dissolvido épequena, pois a sua porcentagem no ar é baixa.

Os íons mais abundantes dissolvidos na água do mar

(em número de íons) são:

Na água doce dos rios, encontra-se quantidade bemmenor de sais dissolvidos. Os íons mais abundantes

dissolvidos na água doce do Rio Amazonas (em

número de íons) são:

É interessante observar que o cátion mais abun dan tena água do mar é o Na+, enquanto na maioria dos rios éo Ca2+. O ânion mais abundante na água do mar é o Cl– eo mais abundante nos rios geralmente é o HCO–

3 (bicar -bonato).

Água salobra é a água que tem mais sais dis sol vidosque a água doce e é parecida com a água do mar. A águaé considerada salobra quando possui quan tidade de saisentre 0,5 e 30 gramas por litro. Nos estuá rios ela resultada mistura de água do rio com água do mar. A águasalobra também aparece em aquíferos as sociados arochas salinas

HCO–3

> Ca2+ > Na+ = Cl – > K+ > Mg2+ > SO2–4

Cl –> Na+> Mg2+ > SO 2–

4 > Ca2+ > K+ > HCO

3– > Br–

H > O > Cl > Na > Mg > S > Ca > K > Br

Q = m . c . Δ θ

Benzeno sólido e benzeno líquido.

Água sólida e água lí quida.


QUÍMICA 179

A água é o constituinte mais abundante nos orga nismos vivos. No ser humano adulto, a água representa 70%da sua constituição. Animais marinhos inverte bra dos chegam a conter 97% de água. Nos vegetais (89%), no leite (88%)e nas frutas (80%), a água está presente com elevado teor.

6. Água duraÁgua dura é a água que contém, dissolvidos, sais de cálcio e magnésio, principalmente bicarbonatos e sulfa -

tos em teores acima do comum.

A água dura não produz espuma com os sabões, porque os sais de cálcio e magnésio da água dura dão precipitadoscom os sais sódicos de ácidos graxos.

A água dura nas caldeiras produz explosão por causa da formação de uma crosta de sais de cálcio.

As águas ricas em hidrogenocarbonato de cálcio formam asestalactites e estalagmites nas cavernas por causa dessa reação.

Ca(HCO3)2 ⎯→ ↓ CaCO3 + H2O + CO2Δinsolúvel

O||

2 [C15H31 — C — O]– Na+ + Ca2+(HCO3)–2 → [C15H31COO]2Ca + 2NaHCO3

palmitato bicarbonato palmitato de cálcio bicarbonato

de sódio (sabão) de cálcio (insolúvel) de sódio

Em regiões com muito calcário (CaCO3), a águasubterrânea é dura, isto é, contém quantidadesapreciáveis de íons Ca2+.

Devido à absorção de gás carbônico, a água dachuva é naturalmente ácida:

CO2(g) + H2O(l) → H2CO3 → H+(aq) + HCO–3(aq)

Ao penetrar no solo, a água da chuva cor rói oCaCO3 (muito pouco solúvel), for mandohidrogenocarbonato de cálcio, Ca(HCO3)2, que ésolúvel:

CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l) →

→Ca2+(aq) + 2HCO–3(aq)

Portanto, a ação química e mecânica da águasobre as rochas calcárias, durante um período demilhares de anos, forma as caver nas com o piso,paredes e teto ornamentados por inúmeras forma -ções calcárias, como esta lactites, estalagmites,colunas, cortinas etc. A espe leologia é o estudocientífico das cavi dades naturais (do grego spelaion= ca verna).

A reação de dissolução do calcário pode serinvertida por aquecimento ou por evaporação daágua. Do teto da caverna, caem gotas da soluçãode Ca2+ e HCO1–

3 (água dura). Com a evaporaçãonatural da água, forma-se precipitado de CaCO3,praticamente insolúvel. Formam-se, assim, asestalactites (no teto) e as estalagmites (no piso).

Cavernas, estalactites e estalagmites


QUÍMICA180

� (ENCCEJA – Exame Nacional de Certifi -

cação de Com petências de Jovens e Adul -

tos – MODELO ENEM) – A água é um recursonatural essencial para nossa sobrevivência e ade todas as espécies que habitam a Terra. Aameaça de falta de água permanente, emníveis que possam inviabilizar até a simplesexistência, pode parecer exa gero, mas não é.Por isso, é preciso contribuir para o uso racio -nal desse bem precioso. Mesmo pequenasmedidas podem, quando adotadas por todos,contribuir para o uso racional da água.

Considere as seguintes recomendações paradiminuir o consumo de água tratada nascidades. I. Dispor nas residências e edifícios de um

sistema de coleta e armazenamento daágua da chuva para ser usada emdescargas de sanitários, limpeza de pisose lavagem de automóveis.

II. Trocar as válvulas de descarga por caixasde descarga nos banheiros, que limitam aquantidade de água utilizada em cadaacionamento.

III. Diminuir o tempo de banho de chuveiro,pois os chuveiros, quando abertos,consomem muita água.

Estão corretas as afirmativas a) I e II, apenas. b) II e III, apenas. c) I e III, apenas. d) I, II e III.Resolução

Todas as afirmativas estão corretas.Resposta: D

� (ITA-SP) – Qual das opções abaixo apre -senta a compa ração correta para a abun -dância, em massa, dos elementos majoritáriosnos oceanos?a) O > H > Cl > Na > Mgb) H > O > Cl > Na > Mg

c) O > H > Na > Cl > Mgd) H > O > Na > Cl > Mge) H � O > Na � Cl � MgResolução

A substância mais abundante nos oceanos é aágua (H2O). Em número de átomos, oelemento mais abundante é o hidro gênio. Mas,como a massa atômica do oxigênio (16u) é 16ve zes maior que a massa atômica dohidrogênio (1u), o elemento mais abundante,em massa, é o oxigênio. O sal mais abundantedissolvido na água é o cloreto de sódio (NaCl).Em termos de massa, o cloro é maisabundante que o sódio. Depois do sódio, omagnésio é o metal mais abundante nosoceanos. Portanto:

O > H > Cl > Na > Mg

Resposta: A

� (MODELO ENEM) – As propriedades peculiares da águasão importantes para a manutenção da vida. Julgue os itensabaixo sobre o assunto:I. O gelo flutua na superfície dos lagos e mares porque é

menos denso que a água líquida.II. Os lagos e mares congelam de cima para baixo. O gelo na

superfície dificulta o resfriamento da água de camadasmais profundas, e mesmo no Po lo Norte há água líquidadebaixo da calota de gelo.

III. Por causa do seu baixo calor específico, a água im pede queocorram grandes variações de tem peratura, ga rantindo, as -sim, a manutenção da vida dos organismos aquáticos quenão suportam va riações bruscas de temperatura.

Está(ão) correto(s) somente o(s) item(ns):a) I e III b) II e IIIc) I e II d) Ie) II

RESOLUÇÃO:

I. Correto.

A água aumenta de volume ao solidificar-se, diminuindo a

densidade.

II. Correto.

Se o gelo fosse mais denso do que a água, os lagos se

congelariam do fundo para a superfície.

III. Errado.

Por causa do seu alto calor específico, a água impede que

ocorram grandes variações de temperatura.

Resposta: C

� O ânion e o cátion mais comuns nas águas oceânicas são:a) cloreto e magnésio.b) sulfato e sódio.c) sulfato e cloreto.d) cloreto e sódio.e) sulfato e magnésio.

RESOLUÇÃO:

O sal mais abundante nas águas oceânicas é o cloreto de sódio

(NaCl). Portanto, o ânion e o cátion mais comuns são, respec -

tivamente, o cloreto (Cl–) e o sódio (Na+).

Resposta: D

� (UFRN) – “Água dura” é um nome que se dá à água:a) rica em íons como os de cálcio e magnésio;b) presente nos sais hidratados;c) usada na refrigeração de caldeiras;d) rica em deutério;

RESOLUÇÃO:

Água dura é água natural relativamente rica em sais de cálcio e

magnésio.

Resposta: A



No Portal Objetivo


QUÍMICA 181

Desde que a vida surgiu na Ter ra, há pouco maisde 3,5 bilhões de anos, a água foi fun damentalcomo base da alimentação dos or ganis mos ecomo meio de de senvol vimento de plantas eanimais. Ela é tão bem apro veitada que, aolongo de mi lhões de anos, o mesmo esto queori ginal em movi mento ali menta rios, lagos eaquíferos ou reservatórios subterrâneos nochamado ciclo hidrológico. Pa ra que esse ciclonão se altere, é preciso preservar as flo res tas,nas quais os ma nanciais ficam prote gidos, e osocea nos de onde evapora boa parte da água queabas tece, mais tarde, rios, lagos e mananciais.

1. Ciclo da águaA radiação solar produz a evaporação de grande quan -

tidade de água dos oceanos, rios, lagos, seres vivos etc.O vapor d’água é menos denso que o ar e sobe. Afas -tando-se do solo, o vapor d’água condensa-se, for mandominús culas gotículas não visíveis. Quando essas gotículasse agrupam, são percebidas como nu vens, neblinas e né -voas úmidas. Trans portadas pelos ventos, as nuvens atin -gem outras regiões.

Quando a tempe ra tura abai xa, ocor re a chuva. Quan -do é mui to bai xa, ocorre a pre ci pitação de mi nús cu los cris - tais (flo cos) de gelo, a neve.

O granizo (chuva de pe dra) for ma-se em nuvens agran des altitudes. A tem peratura é bem inferior à tem -pe ratura de congelamento. A interação das gotas compar tí culas de poeira ou fumaça provoca o seu con ge -lamento, e precipitam-se na forma de “pedras de gelo”.

Durante o dia, o solo e as folhas aquecem-se maisque o ar e, durante a noite, resfriam-se mais que o ar. Ova por d’água contido no ar condensa-se ao entrar em con -tato com essas superfícies a temperaturas mais bai xas, efor ma-se o orvalho. Esse processo é seme lhante à con -densação do vapor d’água em torno de um copo gelado.

2Ciclo da água. Tratamento da água

• Ciclo da água • Água potável

• Tratamento da água


QUÍMICA182

A água volta ao solo quando hácon dições para preci pitação. Podeser incorporada dire ta men te pelosrios, la gos e ma res. Escorre quan -do o so lo é im permeável. Pode serab sor vida pelo terreno e plantas.Pode in filtrar-se no solo e for mar olen çol freático (lençol subterrâneo).

Gotículas de água em torno da gar rafa.

2. Tratamento da águaA água proveniente de um rio ou represa contém

sólidos em suspensão (areia e limo), substâncias sólidasem estado coloidal (partículas muito pequenas), substân -cias dissolvidas (solução) e micro-organismos (bactérias,plâncton, protozoários).

Água potável é água boa para se beber. A água po -tável não deve conter micro-organismos, pode conter pe -quena quantidade de sais e ar dissolvidos, deve serlímpida e não conter partículas sólidas em suspensão.

Foto de uma esta ção de tratamento da água.

O tratamento da água de um rio ou lago, para torná-la potável, em uma ETA (estação de tratamento da água),segue os procedimentos:

1) Rio, lago ou reserva tório 2) Penei ra ção3) Pré-cloração 4) Floculação5) Decantação 6) Filtração7) Pós-cloração8) Tratamentos opcionais (Fluo retação, ae ra ção, ajuste do

pH)9) Consumidor

I) Peneiração: Telas metálicas retêm objetosgrandes como peixes, latas, garrafas etc.

II) Pré-cloração: Adição de cloro, poderoso agentedesinfetante. Esta eta pa pode ser eliminada. O Cl2 reagecom água, for mando ácido hipocloroso, que oxida asbactérias.

III) Mistura rápida: Adição de sulfato de alumínio,Al2(SO4)3, e cal, CaO, com agitação mecânica da mistura,garantindo uma dis tribuição rápida e uniforme dassubstâncias.

IV) Floculação: O sulfato de alumínio reage com ohidróxido de cál cio:

O hidróxido de alumínio é insolúvel em água, consti -tuindo um precipitado gelatinoso que prende as partículassólidas em suspensão formando flocos.

V) Decantação ou sedimentação: Os flocos se -dimentam-se em um tanque.

VI) Filtração: Um filtro de areia, pedregulhos ecascalhos retém as partículas de impurezas.

CaO + H2O → Ca(OH)2

Al2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 → 2Al(OH)3 + 3CaSO4

Cl2 + H2O → HCl + HOCl

TÉCNICA DA FLOTAÇÃO

Em certas estações de tratamento da água utiliza-sea técnica da flotação. Em vez do método usual dadecan tação, no qual os flocos se sedimentam nofundo dos tanques, injetam-se bolhas de ar, de baixopara cima, que fazem a sujeira flutuar. Esta é removidapor pás. Em vez de adicionar sulfato de alumínio e cal,injetam-se polí meros, produtos químicos que agregamas par tículas sólidas em suspensão. Essa técnicapermite tra tar três vezes mais água do que a decantaçãoconvencional.

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QUÍMICA 183

VII)Pós-cloração: Adiciona-se cloro (Cl2) para mataros micro-or ganis mos. Como o cloro (Cl2) é gás, ele éutilizado na forma lí quida em cilindros metálicos sobpressão. No lugar do cloro, pode-se utilizar o sólido calclorada (cloreto-hi poclorito de cálcio), Ca++ (OCl)– Cl–, quereage com água liberando cloro.

Em certas estações de tratamento, utiliza-se ozônio(O3) no lugar de cloro.

VIII) Fluoretação: Para reduzir a incidência de cá ries,adiciona-se com posto de flúor. A con centração ideal deíon fluoreto, F–, na água é 1ppm (1 parte por milhão), ouseja, 1,0mg/L.

IX) Aeração : Algumas vezes, a água é borrifada noar para eli minar odores.

X) Ajuste do pH: Adição de cal para diminuir acidez.

Ca(OCl) Cl + H2O → Cl2 + Ca(OH)2

TRATAMENTO DE ESGOTO

O esgoto deve ser coletado e tratado antes de ser lan -çado aos rios. Na água de esgoto há uma grande quan tidadede materiais: produtos da excreção animal; de tritos pro ve -nientes de triturador de lixo, água de banho, solventes orgâ -nicos; substâncias químicas provenientes do lar, do comércioe da indústria etc. Tudo isso deveria ser retirado da água an -tes de ser lançada aos rios. Em uma estação de tratamentode esgoto, temos a sequência:

I) Peneiração e remoção de areia – areia, cascalho e ou -tros objetos grandes são removidos.

II) Decantação primária – materiais que flutuam (comogordura) são retirados por meio de pás, e outros sólidossedimentam-se e são retirados na forma de lama.

III) Aeração – em um tanque de aeração, o ar circula ebactérias aeróbicas digerem substâncias orgânicas.

IV) Decantação final – mais lama é retirada.

V) Desinfecção – cloro ou outras subs tâncias são adi cio -nados para matar micro-organismos.

VI) Opcionais – ajuste de pH; remoção de íon fosfato, PO3–4,

por preci pitação; remoção de íons de metais pesados.

1) Peneira ção e re mo ção de ob je tos gran des 2) De can ta ção pri má ria3) Aeração4) Decan ta ção final5) Desin fec ção6) Trata men tos op cio nais (ajuste de pH, re mo ção de fosfa to etc)7) Lançamento ao rio8) Lodo (produção de adubo; a sua fer mentação produz metano,

CH4 ).

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� (ENEM – EXAME NACIONAL DO ENSINO

MÉDIO) – A ne ces si da de de água tem tornadocada vez mais importante a reu tilizaçãoplanejada desse recurso. Entretanto, osprocessos de tratamento de águas para seureaproveitamento nem sem pre as tornam potá -veis, o que leva a restrições em sua utiliza ção.Assim, dentre os possíveis empregos para adenominada “água de reuso”, recomenda-sea) o uso doméstico, para preparo de alimen tos.b) o uso em laboratórios, para a produção de

fármacos.c) o abastecimento de reservatórios e manan -

ciais.d) o uso individual, para banho e higiene pes -

soal.

e) o uso urbano, para lavagem de ruas e áreaspúblicas.

Resolução

Considerando que os processos de tratamentonão resultam necessariamente em águapotável, a água de reuso não deve serempregada em atividades ligadas à higiene eao consumo da população, nem direcio nadaaos mananciais, nos quais pode comprometerreser vas estratégicas.Resposta: E


MÉDIO) – De acordo com a legislação bra si leira,são tipos de água engarrafada que po dem servendidos no comércio para o consumo humano:

• água mineral: água que, proveniente defontes natu rais ou captada artificialmente,possui composi ção química ou proprie -dades físicas ou físico-químicas específicas,com características que lhe conferem açãomedicamentosa;

• água potável de mesa: água que, pro ve -nien te de fontes naturais ou captada ar tifi -cialmente, possui ca rac terísticas que a tor -nam adequada ao consumo humano;

• água purificada adicionada de sais: águaproduzida artificialmente por meio da adiçãoà água potável de sais de uso permitido,podendo ser gaseificada.


QUÍMICA184

Com base nessas informações, conclui-se que

a) os três tipos de água descritos na legislação são potáveis.

b) toda água engarrafada vendida no comércio é água mineral.

c) água purificada adicionada de sais é um produto natural encontradoem algumas fontes específicas.

d) água potável de mesa é adequada para o consumo humano porqueapresenta extensa flora bacteriana.

e) a legislação brasileira reconhece que todos os tipos de água têmação medicamentosa.

Resolução

Água potável é aquela que pode ser utilizada para o consumo humano.Os três tipos de água engarrafados (mineral, potável de mesa epurificada adicionada de sais) mencionados no texto são potáveis(tanto que podem ser vendidos no comércio).Resposta: A

� (ENEM – EXAME NACIONAL DO ENSINO MÉ DIO) –Segundo o poeta Carlos Drummond de An drade, a “água é umprojeto de viver”. Nada mais correto, se levarmos em conta quetoda água com que con vivemos carrega, além do puro e simplesH2O, muitas outras substâncias nela dissolvidas ou em sus -pensão. Assim, o ciclo da água, além da própria água, tam bémpromove o transporte e a redis tribuição de um grande conjuntode substâncias relacionadas à dinâmica da vida.No ciclo da água, a evaporação é um processo muito es pecial,já que apenas moléculas de H2O passam para o estado ga soso.

Desse ponto de vista, uma das con se quências da eva poraçãopode ser:a) a formação da chuva ácida, em regiões poluídas, a partir de

quantidades muito pequenas de subs tâncias ácidasevaporadas juntamente com a água.

b) a perda de sais minerais, no solo, que são evaporadosjuntamente com a água.

c) o aumento, nos campos irrigados, da concentração de saisminerais na água presente no solo.

d) a perda, nas plantas, de substâncias indispensáveis à manu -tenção da vida vegetal, por meio da respiração.

e) a diminuição, nos oceanos, da salinidade das cama das deágua mais próximas da superfície.

RESOLUÇÃO:

Como no ciclo da água apenas moléculas de H2O passam para o

estado gasoso, a concentração de sais minerais na água presente

no solo aumenta, uma vez que os sais não evaporam junto com a

água.

Resposta: C

� (ENEM – EXAME NACIONAL DO EN SINO MÉ DIO) – Otratamento neces sário à água resultante de um banho maisplau sível é aquele em que a água:a) passa por peneiração, cloração, flocu lação, fil tração e pós-

cloração, e é ca nalizada para os rios. b) passa por cloração e destilação, sendo devolvida aos consu -

midores em condi ções adequadas para ser ingerida.c) é fervida e clorada em reservatórios, on de fica arma zenada

por algum tempo antes de retornar aos consu midores.d) passa por decantação, filtração, clo ra ção e, em al guns casos,

por fluo retação, retornando aos consu midores.e) não pode ser tratada devido à presença do sabão, por isso é

canalizada e des pejada em rios.

RESOLUÇÃO:

A água é submetida à floculação. Os flocos sofrem decantação.

Em seguida, a água passa por uma filtração. A clo ração mata os

micro-organismos. Em um grande número de cida des é realizada

a fluoretação para diminuir a incidência de cáries.

Resposta: D

(VESTIBULINHO-CENTRO PAULA SOUZA) – Para res ponderàs questões 3 e 4, analise o esquema a seguir.



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QUÍMICA 185

� (MODELO ENEM) – Para garantir que a água fornecidapara a população de uma cidade seja potável, é necessário queela passe por um tratamento.

Sobre as etapas 1, 2 e 3 do tratamento da água, são feitas asseguintes afirmações:I. No processo de floculação, por meio da adição de sulfato

de alumínio, ocorre formação de flocos onde as sujeirasvão se aglutinar.

II. Na decantação, os flocos com a sujeira são depositados nofundo do decantador.

III. Tanto a decantação como a floculação eliminam todos osflocos com as sujeiras aglutinadas.

IV. Na filtração, a água passa por diversas camadas filtrantes,eliminando assim os flocos com as sujeiras menores.

V. As etapas de floculação, decantação e filtração, apenasclarificam a água.

São corretas apenas as afirmaçõesa) I, II e IV. b) I, II e V. c) I, II, IV e V.d) I, II, III e V. e) II, III, IV e V.

RESOLUÇÃO:

As afirmações I, II, IV e V estão corretas. Somente a afirmação III

é incorreta, pois a decantação e a floculação não eliminam todos

os flocos.

Os flocos com as sujeiras menores são eliminadas na filtração.

Resposta: C

� (MODELO ENEM) – Após o processo de clarificação, aágua ainda não está pronta para ser usada. Para garantir a quali -dade da água, é feita a cloração, acerto de pH e a fluoretação.Esses processos têm como objetivos, respectivamente,a) desinfetar, melhorar o sabor e neutralizar a acidez da água.b) melhorar o sabor, neutralizar a acidez e desinfetar a água.c) melhorar a saúde bucal da população, desinfetar e

neutralizar a acidez da água.d) desinfetar, neutralizar a acidez da água e melhorar a saúde

bucal da população.e) melhorar o sabor, desinfetar a água e melhorar a saúde bu -

cal da população.

RESOLUÇÃO:

A cloração tem como objetivo desinfetar, isto é, matar os micro-

organismos.

A adição de cloro deixa a água ácida. O acerto de pH tem como

objetivo neutralizar a acidez da água.

A fluoretação é realizada para melhorar a saúde bucal da po -

pulação, isto é, para reduzir a incidência de cáries.

Resposta: D

3 Poluição da água• Água • Poluição da água • DBO

1. Água não poluídaÁgua não poluída é água adequada para be ber, para

fazer nossa hi gie ne, para ser usada com diversas fina -lidades (irriga ção do solo, ativi dades industriais etc.).

Água poluída.

2. Poluição da água por matérias orgânicas biodegradáveisExcrementos humanos e matérias orgânicas, origi ná -

rias da decomposição de animais e vegetais e de re síduosindustriais, servem de alimento para peixes, fun gos ebactérias. Estes últimos são organismos que de compõema matéria orgânica, produzindo CO2; mas o processo me -ta bólico consome o gás oxigênio (O2) dissolvido na água.

Exemplo

Admitindo que a matéria orgânica possa ser repre -sentada por (C6H10O5)n, teremos:

Quanto maior a concentração de matéria orgânica,maior será a quantidade de O2 necessário para oxidar amatéria orgânica e, portanto, mais poluída será a água.

(C6H10O5)n + 6nO2 → 6nCO2 + 5nH2O


QUÍMICA186

Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) é a quan -tidade (em mg) de oxigênio consumido na oxi daçãoda matéria orgânica existente em 1 litro de águapoluída.

Conclusão

Quanto maior o valor da DBO, mais poluída estaráa água.

3. Poluição da água por materiais ácidos e básicosO pH da água doce mais propício à vida está na faixa de

6,5 a 8,5. A maioria dos peixes de água doce pode toleraruma acidez na faixa de 5 a 9. Em pH inferior a 4, somentepoucas algas e bactérias conseguem sobreviver.

O lançamento de resíduos industriais nos rios altera opH da água, o que causa, muitas vezes, mortandade depeixes.

As principais causas de aumento da acidez (dimi -nuição de pH) das águas são as chuvas ácidas e pro -cessos de mineração de materiais que contêm enxofre.Este se transforma em SO2, que, por oxidação, produzSO3, o qual reage com água e forma áci do sulfúrico. Aágua que pe netra no solo e escoa para os rios torna-seácida.

4. Poluição da água por aumento da temperaturaA quantidade de gás dissolvido em água diminui com

o aumento da temperatura. O lançamento de águaaquecida nos rios por uma indústria diminui a quantidadede gás oxigênio (O2) dissolvido, o que pode provocarmortandade de peixes.

5. Poluição da água por íons de metais pesadosMuitos íons de metais (Fe2+, K+, Ca2+, Mg2+) são

essenciais para a saúde humana.Outros íons de metais (Pb2+, Hg2+, Cd2+) são cha -

mados de íons de metais pesados, pois têm maiormassa que os íons essenciais.

Os íons de metais pesados ligam-se às proteínas denos so corpo, fazendo que elas não funcionem normal mente.Diz-se que as proteínas são desnaturadas por es ses íons.Os efeitos se traduzem em danos ao sistema ner voso, aosrins, ao fígado, retardamento mental e até a morte.

A remoção desses íons da água é muito difícil e mui -to dispendiosa. A prevenção, de modo a fazer com quees ses íons não atinjam os cursos d’água, é o melhorcaminho.

pH – É a medida da acidez de um meio.0 ácido 7 básico 14�––––––––––––�––––––––––––�

↑neutro

Coletou-se água do Rio Tietê, na cidade de São Pau lo.Em 1,00 litro dessa amostra há 40mg de matéria orgâ -nica que serão oxi dados por micro-or ganismos.Sabe-seque 100g dessa matéria orgânica são oxi dados total -mente por 120g de O2. Calcular a DBO (DemandaBioquímica de Oxigênio) da água do Rio Tietê.RESOLUÇÃO

100g de matéria orgânica –––– 120g de O240mg de matéria orgânica –––– x x = 48mgDBO = 48mg/L

Aplicação

ÍONS DE METAIS PESADOS

Mercúrio (Hg) – O mercúrio líquido e na forma deamálgama (liga com outros metais) não é tóxico. Noentanto, o mer cúrio líquido evapora lentamente, e o seuvapor é mui to tóxico. Sob a ação de bactérias anae -róbicas, o mer cúrio é convertido ao dimetil mer cúrio(CH3HgCH3) e ao íon metilmercúrio (CH3Hg+), extre ma -mente tóxicos.Essas espécies orgânicas vão se acumulando ao longoda cadeia alimentar, atingindo concentrações mui to al -tas nos grandes peixes. A ingestão de peixes conta -minados é a principal causa de intoxicação por mer cúrio.Os sintomas de intoxicação por mercúrio são tre mores,fraqueza, insônia, perda de memória, per da de visão emorte.

Cádmio (Cd) – O cádmio é um metal semelhanteao zinco. O aço gal vanizado contém 1% de cádmio. Éum componente das pilhas níquel – cádmio (NiCad).

O cádmio é muito tóxico e, em pequena dose, causador-de-cabeça, tosse e vômito. Em quantidades maiores,os íons Cd2+ acumulam-se no fígado e nos rins, provo -cando danos irreversíveis.

Chumbo (Pb) – O chumbo e seus compostos sãousados nas baterias de automóveis, soldas, pesticidas etintas.

O Pb3O4 (zarcão) é utilizado como proteção de es -truturas de aço. O chumbo é tóxico para o homem.

O envenenamento agudo ou crônico produzido pelochumbo ou por seus compostos é chamado satur nismo.

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QUÍMICA 187

6. Poluição da água por compostos orgânicos não biodegradáveisPraguicidas ou defensivos agrícolasSão substâncias venenosas utilizadas no combate a organismos considerados nocivos (ervas daninhas, fun gos, insetos).

Esses venenos se acumulam ao longo da cadeia alimentar. O uso do DDT (diclorodifeniltriclo roeta no) está sen do proibido.Milhões de pessoas foram salvos da amea ça de malária por esse inseticida que combate o mos quito transmissor dessadoença. No entanto, ele se acu mula na cadeia alimentar, ameaçando de extinção várias espécies animais. Peixes carnívoros(contendo até 2500 ppm) alimentam-se de peixes herbívoros (até 300 ppm) e estes se alimentam do plâncton (até 5 ppm).As aves, como os mergulhões, alimen tam-se de peixes car ní voros e apre sen tam até 1600 ppm (partes por milhão) de DDT.

DetergentesOs detergentes não-biode gra dáveis não são tóxicos, mas des troem as bactérias que provocam a decom posi ção de

matéria or gânica, que é fundamental em qual quer ambiente. Por outro lado, os de tergentes contêm fos fatos, que pro -vocam a eu tro ficação (aumento de nu trientes em meio aquático e que intensifica o cres ci mento de algas). A eutroficaçãoem excesso acarreta um desequilíbrio eco lógico, pois provoca o desen vol vimento descon trola do de uma espécie em detri -mento das outras. Assim, reser vatórios de águas potá veis, la gos ficam imprestáveis para o uso. A eutroficação tam bémé causada pela utiliza ção de adubos que contêm N e P.

PetróleoO derramamento de petróleo no mar e a lavagem dos tanques dos navios formam uma pelí cula impermea bilizante

que não per mite a troca de oxigênio e gás car bônico entre a água e a atmosfera. Isso provoca a asfi xia dos animais eimpede a rea lização da fotos sín tese pelos vegetais do plâncton.

O lançamentode deter gen tesnão degradáveispor bactériasnas águas dosrios provoca a for maçãode espumasque recobremex tensa área.

O petróleo é inso lúvelem água eme nos densoque a água.

Petróleo derramado por navios-tanques causa a morte denumerosas aves ma ri nhas.

� (UFMG – MODELO ENEM) – A dose letal(DL50) – a quantidade de um pesti cida capaz dematar 50% das cobaias que recebem essadose – é expressa em miligramas do pesticidapor quilograma de peso da cobaia. Este quadro apresenta os dados da solubilidadeem água e da DL50de três pesticidas:

Considerando-se essas informações, é corretoafirmar que o pesticida com maior potencial dese espalhar no ambiente por ação das chuvase aquele com maior toxicidade a) são, respectivamente, o DDT e o paration. b) é, em ambos os casos, o malation.

c) são, respectivamente, o DDT e o malation. d) são, respectivamente, o malation e o pa -

ration.

Resolução

O pesticida ou agrotóxico com maior potencialde se espalhar no ambiente por ação daschuvas é o mais solúvel em água que é omalation. O mais tóxico é o de menor dose letalque é o paration.Resposta: D

� (ENCCEJA – Exame Nacional de Certi -

ficação de Com petências de Jovens e Adul -

tos – MODELO ENEM)– Os micro-organismosresponsáveis pela de composição orgânica sãoextremamente importantes para a natureza epara o equilíbrio ecológico. De compondo amatéria orgânica, esses organismos devolvemao ambiente com ponentes químicos essen -ciais, completando, assim, o ciclo da vida. Po -rém, quando ocorre grande decom posição emespaços limitados, principalmente na água, háum aumento excessivo de nutrientes (eutro -

fiza ção), ocasionando a diminuição da taxa deoxigênio e, conse quentemente, a morte demuitos organismos aeróbios.

(BRANCO, Samuel Murgel. ÁGUA, Origem,uso e preservação. 2.a edição. Editora

Moderna. Pág. 70)

O processo de eutrofização em rios e lagospode ser provo cado por atividades humanas.Um exemplo disso seria

a) o lançamento de esgoto doméstico nãotratado.

b) o tratamento de água potável para apopulação.

c) o lançamento de pneus de borracha. d) a canalização de águas pluviais. Resolução

O esgoto doméstico contém muita matériaorgânica que é decomposta por micro-orga -nismos. Isso provoca um aumento excessivode nutrientes (eutrofização).Resposta: A

PesticidaSolubilidade em

água/(mg/L)DL50/(mg/kg)

DDT 0,0062 115

Paration 24 8

Malation 145 2000


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QUÍMICA188

� (ENCCEJA – Exame Nacional de Certifi -


tos – MODELO ENEM)– Com a expansão datele fonia celular au mentaram as vendas deaparelhos celulares. Esse aumento pode trazerproblemas pelo descarte das baterias descar -regadas, que contêm metais pesados como

níquel e cádmio, prejudiciais à saúde.Para evitar futuros problemas ambientaisdecorrentes do des carte de baterias nos lixões,o consumidor deveria ser orientado aa) devolvê-las para as fábricas para recicla -

gem.b) queimá-las, evitando a contaminação do

solo.

c) enterrá-las, evitando a ação da chuva.d) abri-las e retirar os metais de dentro.Resolução

As baterias devem ser devolvidas para asfábricas para reci clagem.Resposta: A

� (ENEM – EXAME NACIONAL DO ENSINO MÉDIO) – Numarodo via pavimentada, ocorreu o tom ba mento de um caminhãoque transportava ácido sulfúrico concen trado. Parte da suacarga fluiu para um curso d’água não poluído que deve tersofrido, como consequência,

I. mortandade de peixes acima da normal no local do derramede ácido e em suas proximidades.

II. variação do pH em função da distância e da direção dacorrente de água.

III. danos permanentes na qualidade de suas águas.IV. aumento momentâneo da temperatura da água no local do

derrame.

É correto afirmar que, dessas consequências, apenas podemocorrer

a) I e II. b) lI e III. c) II e IV.d) I, II e IV. e) II, III e IV.

RESOLUÇÃO:

Ácido sulfúrico concentrado fluiu para um curso d’água não

poluído, causando:

I. mortandade dos peixes no local do derrame e suas

proximidades, pois é um ácido forte que diminui o pH da água.

II. variação do pH, pois o ácido concentrado fluiu e so freu diluição

ao longo do curso d’água (quanto mais diluída uma solução

ácida, maior o pH). Portanto, quan to maior a distância do local

do derrame, maior o pH.

III. danos não permanentes, pois é água corrente, e esse ácido será

diluído com o passar do tempo.

IV. aumento momentâneo da temperatura da água no local, pois a

dissolução de ácido sulfúrico em água é um processo

exotérmico.

Resposta: D

� A Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) das águas doRio Tietê, em São Paulo, é 48mg/L. O Rio Tietê é mais oumenos poluído que um outro rio cuja DBO é igual a 30mg/L?

RESOLUÇÃO:

Quanto maior a DBO, mais poluída será a água. Portanto, o Rio

Tietê é mais poluído.

� (FMTM-MG) – As pilhas de níquel – cádmio, o “bo tão” demercúrio e as pequenas baterias de chumbo, chamadas deSLA, são muito usados na atualidade. O manual de aparelhoscom essas baterias (laptops, celu lares, pagers) orienta ousuário para descartar tais dis positivos como resíduodoméstico perigoso. Essa preocupação justifica-se:a) pela toxidez de solventes orgânicos existentes nas baterias.b) em função da alta alcalinidade da pasta eletrolítica das

baterias.c) pelo risco de reação química explosiva entre o lixo e essas

baterias.d) como consequência da radiação emitida por tais baterias.e) por serem o Cd, Hg e Pb metais muito tóxicos.

RESOLUÇÃO:

Essas pilhas contêm íons dos metais pesados cádmio, mercúrio e

chumbo, que são muito tóxicos.

Resposta: E


QUÍMICA 189

1. Dispersão: Uma substância espalhada em outra substânciaQuando adicionamos uma substância (A) à outra

substância (B), a substância A se distribui no interior dasubstância B, sob a forma de pequenas partículas que sedenominam partículas dispersas. A substância A chama-se disperso e a subs tância B dispersante (ou disper -

gente). Ao conjunto disperso mais dispersantecha ma mos de dispersão.

Exemplos

Sal dissolvido em água, bolhas de gás espalhadas emum líquido, areia suspensa na água etc.

2. Classificação das dispersões. É importante otamanho da partícula dispersaAs dispersões classificam-se em dispersões gros -

seiras, coloides e soluções. A diferença entre os três ti -pos reside, basicamente, nas características daspar tí culas dispersas.

Dispersão grosseira

As dispersões grosseiras apresentam partículas dis -persas com diâmetro médio superior a 10000Å (1000nm),permitindo ver as partículas a olho nu por meio de micros -cópio comum. Este grupo de dispersões tem o nome desuspensão quando um sólido está disperso em um líquido.

Exemplo

Pó de giz suspenso em água.

Coloide

Os coloides apresentam partículas dispersas comdiâmetro médio inferior a 10000Å (1000nm) e superior a10Å (1nm), sendo visualizadas no ultrami croscópio.

O coloide tem o nome de emulsão quando um lí -quido está disperso em outro líquido.

Exemplos

Espuma, neblina, fumaça, maionese (emulsão),gelatina etc.

SoluçãoAs soluções apresentam as menores partículas dis per -

sas, íons e/ou moléculas com diâmetro médio inferior a 10Å(1nm), invi síveis a qualquer instrumento de pes quisa (comexceção de certos microscópios eletrônicos).

Exemplos

Açúcar dissolvido em água, mistura de gases etc.Podemos resumir, no quadro a seguir, algumas dife -

renças entre suspensão, coloide e solução:

Angström (Å)

1Å = 10–10m 1Å = 10–8cm

1nm = 10–9m nm = nanômetro

1Å = 0,1nm

O diâmetro de um átomo é da ordem de 1Å.

Exemplos de coloides.

A espuma é constituída de bolhas de gás espalhadasem um líquido.Nuvem e neblina nada mais são do que gotículas deágua (diâmetro entre 10Å e 10000Å) espalhadas emum gás (ar atmosférico).Fumaça (ou fumos) são partículas sólidas de carvão(diâmetro entre 10Å e 10000Å) espalhadas em um gás.A molécula de proteína e a de amido têm diâ metroentre 10Å e 10000Å. Dessa ma nei ra, gelatina e gomade amido são coloi des.Uma emulsão de azeite e vinagre (ou suco de limão)é instável, separando-se logo em duas camadas.Adicionando-se gema de ovo, a emulsão é estabi -lizada e recebe o nome de maionese. Na gema deovo existe uma substância que estabiliza a emulsãosendo um agente emulsificador.

Saiba mais??

Na figura, o co -loide é cons - tituído de gotí - cu las de líquidodis per sas emum gás (aratmos férico).

4 Dispersões. Coloides • Coloide • Movimento Browniano

• Efeito Tyndall


QUÍMICA190

3. A dispersão coloidalColoide é a dispersão em que o diâmetro da partícula dis -

persa está com preen dido entre 1 e 1000nm (na nô me tro).As partículas dispersas serão de no minadas “MI CE -

LAS” — que cor res pon dem à fase descontínua — e de -no minaremos “dispersante” ou “disper gente” a fasecon tínua do sistema.

Consistência das fases (SOL e GEL)O coloide está no estado SOL quan do as partículas

dispersas se encontram bem separadas umas das outraspelas moléculas do disper sante. O coloide está no es tadoGEL quando as partículas dispersas se en con tramaglutinadas, umas muito pró ximas das outras.

Exemplo

A gelatina, a frio, apresenta-se bem con sistente edizemos que está no estado GEL; quando aquecida, agelatina torna-se fluida e dizemos que está no estadoSOL.

Movimento BROWNIANOA observação de um coloide ao ultra microscópio

mostra que as par tí culas dispersas não se acham para -das, mas sim num movimento inces sante, segundo umalinha poligonal.

Esse movimento de sor de na do das par tículas de umcoloide é cha mado MOVI MENTO BROWNIA NO que écausado pelo bom bar dea mento das micelas pe las molé -culas do disper san te.

Efeito TYNDALL

Quando um feixe de luz lateral atravessa uma dis -persão coloidal, ob ser va-se sobre um fundo escuro umaturvação, por causa da dispersão dos raios luminosos porparte das partí culas dis persas.

Essa dispersão dos raios lumino sos ao atravessar

uma dispersão coloi dal é chamada Efeito Tyndall.

No béquer à es querda observa-se o Efeito Tyn dallna dis persão co loidal. O tra jeto dos raios lumi nososnão é visível na so lução con tida no béquer à direita.

SOLUÇÃO COLOIDE SUSPENSÃO

Diâmetro mé-dio (d) das partí -culas dispersas

d < 10Åou d < 1 nm

10Å ≤ d d ≤ 10000Åou 1nm � dd � 1000nm

d > 10000Åou

d > 1000nm

Sedimentaçãodas partículas

dispersas

não sedimentam

ultracentrí-fuga

centrífugacomum

Filtração

As partículas dis per sas não são re tidas porne nhum filtro

ultrafiltrofiltro

comum

Visualização das partículas

dispersasinvisíveis

ultramicros-cópio

microscó-pio óptico

� (MODELO ENEM) – Coloque duas gemasde ovo, sal e suco de um limão no liquidificador.Com o aparelho ligado, vá acrescentando óleovegetal vagarosamente, até a maionese ad -quirir consistência cremosa. Normalmente oóleo vegetal não se mistura com o suco delimão. Substâncias existentes no ovo agem co -mo agentes emulsificadores que mantêm asgotículas de óleo dispersas no suco de limão. A

maionese éa) uma solução b) uma suspensãoc) um aerossol d) uma espumae) um coloide

Resolução

A maionese é um coloide. Quando um líquidoestá disperso em outro líquido, o coloide édenominado emulsão.Resposta: E

� (U.E. PONTA GROSSA-PR) – Assinale aalternativa que não caracteriza dispersãocoloidal.

a) aerossol – nuvensb) aerossol – fumaça de cigarroc) espuma – espuma de sabãod) emulsão – maionesee) suspensão – água barrenta.


QUÍMICA 191

� (FUVEST-SP – MODELO ENEM) – Azeite e vinagre, quan -do mistu rados, se pa ram-se logo em duas camadas. Porém,adicionando-se ge ma de ovo e agitando-se a mistura, obtém-sea maionese, que é uma dispersão coloidal. Nes se caso, a gemade ovo atua co mo um agente:a) emulsificador. b) hidrolisante. c) oxidante.d) redutor. e) catalisador.

RESOLUÇÃO:

A gema de ovo atua como um agente emulsificador, pois contém

uma substância chamada lecitina, a qual estabiliza a mistura de

azeite e vinagre, que é uma emulsão.

Resposta: A

� (FUNDAÇÃO CARLOS CHAGAS) – Dependendo do diâ me -tro da partícula dispersa, as dispersões são classificadas em solu -ção, coloide e dispersão grosseira. Na gelatina as partículas dis per -sas têm tamanho compreendido entre 10Å e 10000Å. A gelatina é:a) emulsão. b) suspensão. c) coloide.d) solução. e) impossível concluir.

RESOLUÇÃO:

A dispersão é classificada como coloide quando o diâmetro da

par tícula dispersa está entre 10Å e 10000Å.

Resposta: C

� Como se pode saber se um líquido de cor vermelha é umasolução ou uma dispersão coloidal, utilizando-se um feixe deluz?

RESOLUÇÃO:

Se o líquido é uma solução, ele não apresenta Efeito Tyndall. Se

for uma dispersão coloidal, apresenta o Efeito Tyndall.

Resolução

a) Quando o dispersante for um gás, o coloideé um aerossol. Nas nuvens, há gotículas deágua espalhadas no ar.

b) A fumaça de cigarro apresenta partículassólidas de carvão dispersas no ar. É um

aerossol.c) Quando há um gás disperso em um líquido,

o coloide é uma espuma.d) Emulsão é um coloide formado por um

líquido disperso em outro líquido. Amaionese é uma emulsão de azeite e

vinagre (ou suco de limão) estabilizada porgema de ovo.

e) Suspensão é uma dispersão grosseira(partículas dispersas com diâmetro superiora 1000 nanômetros.

Resposta: E

1. Soluções: misturas homogêneasA solução pode ser conceituada como sendo uma

mistura homogênea de duas ou mais substâncias.

Mis tura homogênea apresenta aspecto uniforme e asmes mas propriedades em qualquer porção. Neste caso,o disperso recebe a denominação de soluto e o dis per -gente a de solvente.

As moléculas de açúcar se param-se da mas sa sólida e entram na mas sa líqui da.

2. Identificação do solventeA identificação do solvente, na maioria das vezes, é

relativamente fácil, mas é interessante que o estudanteconheça algumas de suas características, o que virá fa -cilitar a sua análise. O solvente deve encontrar-se emmaior quantidade e no mesmo estado de agregação dasolução. É o solvente que condiciona o estado de

agre gação da solução. Numa solução aquosa de açúcar(so lução líquida) o solvente é a água (líquida).

3. Estudo da solubilidadeO termo “solubilidade” pode ser conceituado como

sendo a capacidade de uma substância de se dissolverem outra. Esta capacidade, no que diz respeito à dis -solução de sólido em líquido, é sempre limitada, ou seja,existe sempre um má ximo de soluto que podemosdissolver em certa quantidade de um solvente. Esta ca pa -cidade máxima de dissolução denomina-se coefi cien te desolubilidade (CS).

5Soluções.Coeficiente de solubilidade

• Solubilidade • Solução • Saturada

• Insaturada • Supersaturada



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QUÍMICA192

4. Coeficiente de solubilidade ou solubilida de“O coeficiente de solubilidade pode ser definido

co mo sendo a maior quantidade de soluto capaz de

se dissolver, a dada temperatura, em uma quantidade

pa drão de solvente (1000g ou 100g ou 1 litro).”

A temperatura interfere na capacidade de dissoluçãode um solvente com re lação a certo soluto. Dessa forma,a cada temperatura teremos um determinado va lor para ocoeficiente de solubilidade ou solubilidade.

Exemplo de coeficiente de solubilidade:

CS = 13,3g de KNO3 por 100g de H2O a 0°C.Significa que “13,3g de KNO3 é a maior massa de

KNO3 que podemos dissolver em 100g de H2O a0°Celsius”.

Vamos supor que sejam adicionados 20g de KNO3em 100g de água a 0°Celsius. Haverá dissolução de 13,3gde KNO3 (é a máxima capacidade da água), en quan to oexcesso, 6,7g, vai se precipitar (corpo de fun do).

5. Classificação das soluçõesAs soluções podem ser classificadas em três ti pos:

insaturada, saturada e supersaturada.

• Insaturada: é a solução que contém quantidadede soluto inferior à capacidade máxima de dissolução dosolvente, sendo portanto capaz de dissolver nova adiçãode soluto.

Exemplo: Solução contendo menos de 13,3g deKNO3 dissolvidos em 100g de água a 0°C.

• Saturada: é aquela que não é capaz de dissolvernova adição de soluto; na prática, é reconhecida pelapresença de corpo de fundo.

Exemplo: Solução contendo 13,3g de KNO3 dissol -vidos em 100g de água a 0°C.

• Supersaturada: é uma solução instável que con -tém dissolvida uma quantidade de soluto superior ànecessária para a saturação.

Exemplos: Considerando-se a dissolução de cloreto desódio em água a 0°Celsius, o seu coeficiente desolubilidade é: CS = 357g de NaCl por litro de água a 0°C.

A solução que contém exatamente 357g de NaCl dis -solvidos por litro de água a 0°C é saturada. A soluçãosaturada pode não apresentar corpo de fundo (a massaadicionada é igual ao coeficiente de solubilidade) ou apre - sentar corpo de fundo (a massa adicionada é exces siva).

A solução que contém menos de 357g de NaCl porlitro de água a 0°C é considerada insaturada. A soluçãoinsaturada pode ser concentrada (grande massa de solu -to) ou diluída (pequena massa de soluto).

A solução que contém massa superior a 357g deNaCl dissolvidos, por litro de água a 0°C, é supersa tura -

da. Qualquer perturbação provocará a transformação dasolução supersaturada em saturada com corpo de fundo.

A seguir, mostraremos exemplos com 1 litro de águaa 0°Celsius:

Como preparar uma solução aquo sa su per saturada de sacarose?RESOLUÇÃO : O CS do açúcar a 30°C é 220g/100g de H2O e a 50°C é 260g/100g de H2O.Tendo-se uma solução contendo 230g de açúcar dissolvidos em 100g de H2O a 50°C, a solução é insaturada.Resfriando-se essa solução lentamente, sem vibração, na ausência de pó, podemos chegar a 30°C com 230g deaçúcar dissolvidos em 100g de H2O. A solução é supersaturada.

Saiba mais??


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QUÍMICA 193

Texto para as questões � e �.

As soluções podem ser classificadas de acor -do com a quan tidade de soluto dissolvida. Umasolução é classificada como saturada quando aquantidade de soluto dissolvida for igual aocoeficiente de solubilidade. Se a quantidade desoluto dis solvida for inferior ao coeficiente desolubilidade, a solução é classificada comoinsa turada. E, no caso da quantidade de solutodissolvida for superior ao coeficiente de solu -bilidade, a solução é classificada como super -saturada.

Considere: SA = coeficiente de solubilidade do soluto A em100g de água.SB = coeficiente de solubilidade do soluto B em100g de água.T = temperatura da solução medida em °C.

A solubilidade do soluto A pode ser expressaem função da tem peratura pela seguinteequação: SA = 20 + 0,02T2, e a so lubilidade dosoluto B pode ser expressa pela seguinte

equação: SB = 80 – 6 �T .

� (MODELO ENEM) – Uma solução saturadado sal B a 36°C com 250 gramas de água éaquecida até 64°C. Para esta operação julgueos itens:I. A massa de soluto na solução inicial é de

88 gramas.II. A solução final é uma solução insaturada.III. Na solução final a massa de soluto que

precipita é igual a 20 gramas.

É(são) correto(s) apenas o(s) item(ns):a) I b) II c) IIId) todos e) nenhumResolução

Solubilidade de B a 36°C:

SB = 80 – 6 �36 = 44 ∴ SB = 44g/100g de H2O

Solubilidade de B a 64°C:

SB = 80 – 6 �64 = 32 ∴ SB = 32g/100g de H2O

A 36°C:

dissolvem100g de H2O ––––––––– 44g de B � x = 110g

250g de H2O ––––––––– x de B

A 64°C:

dissolvem100g de H2O –––––––––– 32g de B � y = 80g

250g de H2O –––––––––– y de B

I) Incorreto.

II) Incorreto. A solução é saturada.III) Incorreto. Precipitam 30gResposta: E

� (MODELO ENEM) – Uma solução saturadado sal A com massa de 384g a 60°C é resfriadaa 30°C. Assinale a altenativa que tem a massa

de soluto que precipita.a) 54g b) 100g c) 108gd) 150g e) 200gResolução

Solubilidade de A a 60°C:

SA = 20 + 0,02 (60)2 = 92 ∴

SA = 92g/100g de H2O

Solubilidade de A a 30°C:

SA = 20 + 0,02 (30)2 = 38 ∴

SA = 38g/100g de H2O

A 60°C:

100g de H2O ––––– 92g de A –––– 192g desolução

x –––––– y –––– 384g desolução

x = 200g de H2Oy = 184g de A

A 30°C:

dissolvem100g de H2O –––––––––– 38g de A � z = 76g

200g de H2O –––––––––––– z de A

A massa de soluto que precipita é igual a 108gResposta: C

� (MACKENZIE-SP – MODELO ENEM)

Em 100g de água a 20°C, adicionaram-se 40,0g de KCl.Conhecida a tabela acima, após forte agitação, observa-se aformação de umaa) solução saturada, sem corpo de chão.b) solução saturada, contendo 34,0g de KCl, dissol vidos em

equilíbrio com 6,0g de KCl sólido.c) solução não-saturada, com corpo de chão.d) solução extremamente diluída.e) solução extremamente concentrada.

RESOLUÇÃO:

A solubilidade do KCl em 100g de água a 20°C é 34,0g.

Adicionando 40,0g de KCl em 100g de água, a 20°C, após forte

agitação, obtém-se uma solução saturada contendo 34,0g de KCldissolvidos em equilíbrio com 6,0g de KCl sólido (corpo de chão).

Resposta: B

T(°C) Solubilidade do KCl (g/100g de H2O)

0 27,6

20 34,0

40 40,0

60 45,5


QUÍMICA194

� Em 120g de solução aquosa saturada de um sal existem40g de soluto dissolvidos. Calcule a solubilidade do referido sal,exprimindo-a em gramas de soluto por 100 gramas de água natemperatura da experiência.

RESOLUÇÃO:

120g de solução {80g de água ––––––––––––––––– 40g de sal

100g de água –––––––––––––––– x x = 50g

CS = 50g / 100g de H2O

� (MODELO ENEM) – Tem-se 540g de uma solução aquosade sacarose (C12H22O11), saturada, sem corpo de fundo, a50°C. Qual a massa de cristais que se separam da solução,quando ela é resfriada até 30°C?

Dados: coeficiente de solubilidade (CS) da sacarose em água:CS a 30°C = 220g/100g de águaCS a 50°C = 260g/100g de águaa) 20g b) 30g c) 40g d) 50g e) 60g

RESOLUÇÃO:

a 50°C → 360g de solução ⎯⎯→ 260g de sacarose

540g de solução ⎯⎯→ x

x = 390g de sacarose ∴ 150g de H2O

a 30°C → 220g de sacarose ⎯⎯→ 100g de água

y ⎯⎯→ 150g de água

y = 330g de sacarose ∴ precipitará:

m = (390 – 330)g = 60g de açúcar

Resposta: E

40g de soluto

80g de água

1. Curvas de solubilidadeSão curvas obtidas experimentalmente, medindo-se

os diferentes coeficientes de solubilidade, em diferentestem pe raturas, e levando-se em abscissas as tem -peraturas e em ordenadas os respectivos coeficientes desolu bili dade. A aplicação prática dessas curvas consisteem de terminar o coeficiente de solubilidade, uma vezconhe cida a temperatura.

Exemplos: Analisando as curvas de solubilidade,dadas abaixo, temos:

q A solubilidade do KNO3 a 20°C é apro xi madamente33g/100g de H2O.

q A solubilidade do KNO3 a 70°C é aproxi ma damente140g/100g de H2O.

q A 20°C, o KNO3 e o KCl têm a mesma solu bilidade.q A 20°C, dentre os sais apresentados, o CaCrO4 é o

menos solú vel, enquanto o AgNO3 é o mais solúvel.q A solubilidade do NaCl varia pouco com a tempera -

tura.q A solubilidade do KNO3 varia bastante com a

temperatura.

2. Tipos de dissoluçãoA dissolução de certa substância sólida pode ser

endotérmica ou exotérmica. Quando é endotérmica, oaumento de tempera tura facilita o processo, e a so lu -bilidade aumenta. Quando exotérmica, o aumento detem peratura prejudica a dissolução, e a solubilidade dimi -nui. Nas dissoluções endotérmicas, a curva de solubili -dade é ascendente, enquanto nas exotérmicas édes cendente.

6Curvas de solubilidade.Dissolução de gases em líquido

• Curva de solubilidade

• Solubilidade de gás em líquido


QUÍMICA 195

As dissoluções do KNO3 e do NaCl são en do tér micas,enquanto a dissolução do Na2SO4 é exo térmica.

3. Dissolução de gás em líquido:essencial para a vida aquáticaA solubilidade dos gases em líquidos depende da

pressão e da temperatura.a) Temperatura

O aumento da temperatura dimi nui a solubili dade dogás.

Observe o grá fico:

b) Pressão

O aumento da pressão do gás au menta a solu bili da -de do gás no lí quido.

Observe o gráfico:

c) Lei de Henry

“A solubilidade do gás em um líquido é diretamenteproporcional à pressão do gás a uma dada temperatura.”

Pg é a pressão parcial do gás, m é a massa de gásdissolvido e k é uma constante característica do sistemagás – líquido.

m = Pg . k

� (MODELO ENEM) – Dizem os frequenta -do res de bar que vai chover quando o saleiroentope. De fato, se cloreto de sódio estiver im -purificado por determinado haleto muito solú -vel, este absorverá vapor de água do ar, trans -formando-se numa pasta, que causará o en tu -pimento. O gráfico abaixo mostra como va riamcom a tem peratura as quantidades de di fe ren -tes sais capazes de saturar 100cm3 de água.

Um haleto capaz de produzir o entupimentodes crito, em tem peratura ambiente (25°C) é:a) KNO3 b) NaNO3 c) HCld) NH4Cl e) CaCl2Resolução

KNO3 e NaNO3 não são haletos.NH4Cl e HCl não existem no sal comum. Alémdisso, o NH4Cl tem aproximadamente amesma solubilidade do NaCl a 25°C.A 25°C, o CaCl2 (cloreto de cálcio) é maissolúvel que o NaCl.Resposta: E

� (MODELO ENEM) – O processo de dis -solução do gás oxigênio (O2) do ar na água éfundamental para a existência de vida noplaneta. A so lubilidade de um gás em um lí -quido é diretamente proporcional à pressãopar cial do gás sobre o líquido e diminui à me -dida que se eleva a temperatura.

Ao se abrir uma garrafa de refrigerante, há es -cape de gás (CO2) na forma de bolhas (efer -vescência) devidoa) ao aumento da pressão.b) à elevação da temperatura.c) à diminuição da temperatura.d) à diminuição da pressão.e) ao aumento da pressão e temperatura.

Resolução

Ao se abrir a garrafa, diminui a pressão do CO2com a conse quente diminuição da solubilidade.Nesse instante, pratica mente não houvevariação de temperatura.Resposta: D

� (UFRJ) – A solubilidade de vários sais emágua em função da temperatura é apresentadano diagrama a seguir:

Usando o diagrama de solubilidade, determinea massa de sal que precipita quando 500g desolução saturada de NaNO3 a 80°C sãoresfriados até 20°C.


QUÍMICA196

Resolução A 80°C ⇒

150g de NaNO3 –––––– 250g de solução

x –––––– 500g de solução

x = 300g de NaNO3 dissolvidos ∴ 200g de H2O

A 20°C ⇒

100g de NaNO3 –––––– 100g de H2O

y –––––– 200g de H2O

y = 200g de NaNO3 dissolvidos

mprecipita = 300g – 200g = 100g

� (MODELO ENEM) – O processo de dissolução do gás oxi -gênio (O2) do ar na água é fundamental para a existência devida no planeta. A solubilidade de um gás em um líquido é dire -tamente proporcional à pressão parcial do gás sobre o líquido ediminui à medida que se eleva a temperatura.Uma lata de cerveja foi aberta em quatro situações diferentes:I. Em um avião “não pressurizado” (pressão menor que 1 atm)

a 2500 metros de altitude, estando a bebida a 7°C.II. Em um jato “pressurizado a 1 atm”, estando bebida a 7°C.III. Em Salvador-BA, estando a bebida a 7°C.IV. Em Salvador-BA, estando a bebida a 15°C.

Escapa maior quantidade de gás do líquido (cerveja) nassituações:a) I e II. b) I e III. c) I e IV.d) II e III. e) II e IV.

RESOLUÇÃO:

Comparando I e II: a temperatura é igual (7°C). No avião não

pressurizado (I) a pressão é menor e, portanto, diminui a solu -

bilidade do gás, havendo escape de maior quantidade de gás.

Comparando III e IV: a pressão é igual. Em IV, a temperatura é

maior e, portanto, a solubilidade diminui, havendo escape de

maior quantidade de gás.

Resposta: C

� (FUVEST-SP)

A curva de solubilidade do KNO3 em função da tem peratura édada acima. Se a 20°C misturarmos 50g de KNO3 com 100g deágua, quando for atingido o equilíbrio, teremos:

a) um sistema homogêneo.b) um sistema heterogêneo.c) apenas uma solução insaturada.d) apenas uma solução saturada.e) uma solução supersaturada.

RESOLUÇÃO:

A 20°C, 100g de H2O dissolvem aproximadamente 34g de KNO3,

ficando 16g como corpo de fundo. O sistema é hetero gêneo.

Resposta: B

� (UFU-MG) – Baseando-se no gráfico a seguir, que rela -ciona a solubilidade de K2Cr2O7 em função da temperatura,pode-se afirmar que, quando uma solução saturada que con -tém K2Cr2O7 em 200g de água é resfriada de 60°C a 10°C, amassa do referido sal que precipita vale:

a) 5g

b) 38g

c) 76g

d) 92g

e) 104g

RESOLUÇÃO:

A 60°C, temos 86g de K2Cr2O7 dissolvidos em 200g de H2O. A 10°C,

estão dissolvidos 10g de K2Cr2O7 em 200g de H2O. Portanto, a

massa que precipita vale 86g – 10g = 76g.

Resposta: C



No Portal Objetivo


QUÍMICA 197

1. Conceito de molA palavra mol vem do latim e significa um amon toado

ou pilha de pedras colocadas no mar, muitas ve zes, comoquebra-mar. Por analogia, o termo mol repre senta umamontoado de átomos, moléculas, elé trons ou outraspartículas.

Este amontoado contém sempre 6,02 . 1023 uni da -

des, daí a sua analogia com a dúzia (12 unidades).

Assim:1 dúzia de grãos: 12 grãos1 mol de grãos: 6,02 . 1023 grãos1 mol de elétrons: 6,02 . 1023 elétrons1 mol de átomos: 6,02 . 1023 áto mosO número 6,02 . 1023 é deno mi nado Número de

Avo gadro e nos exer cícios costuma ser arredondadopara 6,0 . 1023.

Portanto, mol é o Número de Avogadro de partí cu las.

2. Massa molar de um ele mentoÉ a massa, em gramas, de 6,02 . 1023 átomos do

ele mento.

Exemplo: A massa molar do sódio é 23g/mol. Isto significa que

6,02 . 1023 átomos de sódio têm massa igual a 23g.

Massas molares de três elementos diferentes: alumínio, chumbo e cálcio. Massas diferentes com o mesmo número de átomos.

3. Massa molar de uma substânciaÉ a massa, em gramas, de 6,02 . 1023 moléculas

da substância.

Exemplo

A massa molar da água é 18g/mol. Isto significa que6,02 . 1023 moléculas de água têm massa igual a 18g.

A massa molar de uma subs tância é a soma dasmassas molares dos elementos.

Exemplo

Massa molar do H = 1g/molMassa molar do O = 16g/molMassa molar da água (H2O): (2 x 1 + 16)g/mol = 18g/mol

Massa molar de três substâncias diferentes: água (18g/mol), gás car bônico (44g/mol) e iodo (254g/mol).Massas diferentes com o mesmo número de moléculas.

4. Quantidade de matéria (n)É o número de partículas medido em mols.

É a relação entre a massa do elemento ou substância(m) e a sua massa molar (M).

ou m

n = –––––M

massan = –––––––––––

massa molar

7Mol, massa molar equantidade de matéria

• Mol: 6,02.1023 partículas • Massamolar • Quantidade de matéria


Exemplos

Se temos 595g de urânio, e sabendo que a sua massamolar é 238g/mol:

= 2,5 mol de átomos de urânio.

Se temos 27g deágua, e sabendo quesua mas sa mo lar é18g/mol:

=1,5 mol

de moléculas de água.

595gn = –––––––––

238g/mol

27gn = –––––––

18g/mol

QUÍMICA198

Quanto maior o número de partículas existentes emum sistema, maior é a quantidade de matéria dessesistema.A grandeza quantidade de matéria tem como unidadede medida o mol.“Mol é a quantidade de matéria de um sistema quecontém tantas entidades elementares quantos são osátomos contidos em 0,012kg (12g) de carbono – 12.”Experimentalmente, verificou-se que em 12g decarbono – 12 existem 6,02 . 1023 átomos.Quantitativamente, uma dada amostra de substânciapode ser expressa em unidades de massa (m), volume(V), quantidade de matéria (n) ou número de partículas(N). Consideremos, por exemplo, duas amostras degás hidrogênio (H2):

N = 6,02 . 1023 moléculasn = 1 molm = 2gV = 22,4L (0°C e 1 atm)

N = 12,04 . 1023 moléculasn = 2 molm = 4gV = 44,8L (0°C e 1 atm)

Saiba mais??

� (MODELO ENEM) – O efeito estufa é umfenômeno de grandes consequências cli má -ticas que se deve a altas concentrações de gáscarbônico (CO2) no ar. Considere que, numdado período, uma indústria “contribuiu” para oefeito estufa, lançando 176 toneladas de gáscarbônico na atmosfera. O número de molé -culas de CO2 lançado no ar, naquele período,foi aproximadamente igual aDados: C = 12g/mol, O = 16g/mol; constante de Avogadro = 6,0 . 1023mol–1

a) 2,4 x 1030 b) 4,8 x 1023

c) 2,4 x 1028 d) 4,8 x 1023

e) 4,8 x 1017

Resolução

Massa molar do CO2 = = 12g/mol + 2 . 16g/mol = 44g/mol

44g –––––––––––––– 6,0 . 1023 moléculas176 . 106g –––––––––––––– xx = 2,4 . 1030 moléculas de CO2

Resposta: A

� (PUCCAMP-SP – MODELO ENEM) – Ni -tri to de sódio, NaNO2, é empregado como adi -tivo em alimentos, tais como “bacon”, salame,pre sunto, linguiça e outros, principalmentecom duas finalidades:

– evitar o desenvolvimento do Clostridiumbotulinum, causa dor do botulismo;

– propiciar a cor rósea característica dessesalimentos, pois participam da seguintetransformação química:

Mioglobina + NaNO2 → mioglobina nitrosa(proteína presente na carne, (cor rósea)

cor vermelha)

A concentração máxima permitida é de 0,014gde NaNO2 por 100g do alimento.Os nitritos são considerados mutagênicos, poisno organismo humano produzem ácido nitroso,que interage com bases nitro genadas alte -rando-as, podendo provocar erros de pa -reamento entre elas.

A quantidade máxima, em mol, de nitrito desódio que poderá estar presente em 1kg desalame é, aproximadamente,Dados: Massas molares em g/mol: N = 14; Na = 23 e O = 16.a) 2 x 10–3 b) 1 x 10–3

c) 2 x 10–2 d) 2 x 10–1

e) 1 x 10–1

Resolução

Massa molar do NaNO2M = (23 + 14 + 2 x 16)g/mol = 69g/mol

Massa máxima de NaNO2 permitida em 1kg desalame:0,014g de NaNO2 –––––––– 100g

x –––––––– 1000g (1kg)x = 0,14g de NaNO2

Quantidade máxima em mols:1 mol de NaNO2 –––––– 69g

y –––––– 0,14gy ≅ 2 . 10–3 mol de NaNO2

Resposta: A


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� (MODELO ENEM) – As fronteiras entre real e imagináriovão se tornando cada vez mais sutis à medida que melhoramosnosso conhecimento e desenvolvemos nossa capacidade deabstração. Átomos e moléculas: sem enxergá-los podemosimaginá-los. Qual será o tamanho dos átomos e das molé -culas? Quantos átomos ou moléculas há numa certa quan -tidade de matéria? A massa molar de um elemento é a massa (em gra mas) de 1 molde átomos (6,0 . 1023 átomos) desse ele mento. Qual a massaem gramas de 2,0 . 1022 áto mos de magnésio?Dados: Massa molar do Mg = 24g/molNúmero de Avogadro = 6,0 . 1023

a) 0,6g b) 0,8g c) 1,2gd) 1,8g e) 2,4g

RESOLUÇÃO:

6,0 . 1023 átomos –––––––– 24g

2,0 . 1022 átomos –––––––– x

x = 0,8g

Resposta: B

� Uma pessoa, ao comer 20g de chocolate contendo 7% emmassa de sacarose (C12H22O11), estará ingerindo quantasmoléculas dessa substância?Dados: Número de Avogadro = 6,0 . 1023

Massas molares em g/mol: C: 12; H: 1; O: 16

RESOLUÇÃO:

M = 12 x 12g/mol + 22 x 1g/mol + 11 x 16g/mol = 342g/mol

massa de sacarose = . 20g = 1,4g

342g ––––––– 6,0 . 1023 moléculas

1,4g ––––– x

x = 2,5 . 1021 moléculas

� Quantidade de matéria (n) é o número de partículas me -dido em mols. Quantos mols de átomos de mer cú rio existemem 100cm3 de mercúrio?Dados: Massa molar do Hg = 200g/molDensidade do mercúrio = 13,6g/cm3

RESOLUÇÃO:

d = ∴ m = V . d

m = 100cm3 . 13,6 = 1360g

200g –––––––– 1 mol

1360g –––––– n

n = 6,8 mol

g––––cm3

m––V

7––––100

QUÍMICA 199

8 Concentração das soluções• Título • Gramas/litro • Mols/litro

1. Concentrações das soluçõesO estudo das concentrações das soluções talvez seja

a parte mais importante do capítulo das soluções, poissão muito importantes na vida cotidiana.

Podemos compreender bem o porquê da impor -tância, se tivermos em mente que, na prática, muitas dassubstâncias são usadas em solução e, para o quí mico, éfundamental o conhecimento exato da solução com aqual está trabalhando; em outras pala vras, é precisoconhecer qual é a massa de soluto numa dada quantidadede solução, qual é a massa do solvente etc.

Existem, como veremos, diversas formas de se ex -primir a concentração de uma solução, pois, de acordo como tipo de solução, uma forma poderá adaptar-se me lhor doque outra. Por exemplo: quando, numa deter minadasolução, o soluto é um sólido, é interessante o conhe -cimento de sua massa, ao passo que, quando o soluto é

gasoso, é mais interessante, do ponto de vista prático, quese conhe ça o seu volume, e assim por diante.

De acordo com o exposto, podemos dizer que:

Normalmente, a relação que exprime a concen traçãode uma solução é função da quantidade de soluto e daquantidade de solução.

2. Título: relação massa/massaÉ a relação entre a massa do soluto e a massa da

solução.

massa do solutoτ = ––––––––––––––––––––

massa da solução

quantidade de solutoconcentração = –––––––––––––––––––––––––

quantidade de solução


massa da solução = massa do soluto + massa do sol -vente

Desse modo, se tivermos 20g de H2SO4 dissolvidosem 80g de água, teremos como título da solução:

O título é adimensional e é menor do que 1.

3. Porcentagem em massaÉ muito comum multiplicar o título por 100,

quando teremos, então, a porcentagem em massa:

Assim, a porcentagem em massa do H2SO4 na solu -ção imaginada seria:

% em massa do H2SO4 = τH2SO4x 100 =

= 0,20 x 100 = 20% em massa.

Isso significa que, em cada 100g de so lu ção, 20g sãode H2SO4. O título (ou % em mas sa) é muito usa do na prá -tica, pois bas ta conhecê-lo e saber o valor da mas sa da so -lução, para podermos determinar a massa do soluto.

4. Relação entre massa do soluto e volume da solução (concentração comum)

Esse tipo de concentração é muito usado, porque ovolume da solução é facilmente mensurável e, uma vezconhecido, desde que se saiba o valor da concentração,tem-se, automaticamente, a massa do soluto.

Aqui, não são fixadas unidades obrigatórias para amassa do soluto nem para o volume da solução, se bemque, na prática, geralmente se usa a massa em gramas

e o volume em litros. Exemplo: Como devemosproceder para preparar 1 li tro de solução a 5,85g de sal deco zinha por litro?

Pesamos 5,85g de NaCl puro e transferimos para umbalão volumétrico de 1 li tro. Adiciona-se certa quan tidadede água (menor que 1 litro) e agita-se para dis sol ver o sal.

Colocamos água até atingir a marca de um litro.De um modo geral, a solução de concentração x g/L

é a que contém x gramas do soluto em 1 litro de so -

lu ção.

5. Concentração em quantidade de matéria ou concentração em mol/LÉ a relação entre a quantidade em mols do soluto e o

volume da solução tomado em litros.Representaremos essa concentração por M.

O volume da solução deve ser tomado, obrigato -

riamente, em litros. Se o volume for expresso em outraunidade (cm3, m3 etc.), teremos outra forma de exprimirconcentração.

Exemplo

Qual o procedimento para se preparar 250mLde solução 0,20 mol/L de H2SO4? (massa molar doH2SO4 = 98g/mol)

Resolução

Vamos calcular a massa de H2SO4 ne cessária a estapreparação.

mH2SO4= M . V(L)solução . massa molarH2SO4

mH2SO4= 0,20 . 0,250 . 98

m = 4,9g de H2SO4

massa do solutoC = –––––––––––––––––––

volume da solução

p = % em massa = título x 100

20gτ = –––––––––– ∴ τ = 0,20

20g + 80g

massa do solutoτ = ––––––––––––––––––––––––––––––––––

massa do soluto + massa do solvente

mH2SO4–––––––––––––––––nH2SO4 massa molarH2SO4M = –––––––––––– = –––––––––––––––––––––

V(L) solução V(L) solução

quantidade em mols do solutoM = ––––––––––––––––––––––––––––––––––

volume da solução em litros

QUÍMICA200


QUÍMICA 201

Procedimento

� Pesam-se 4,9g de H2SO4 puro e dissolvem-se em água destilada dentro de um béquer (observação: a quantidade de água inicial contida no béquer deve ser menor que a quantidade de solução pedida na questão).

� Transferimos essa solução para um balão volumétrico de 250mL.� Adiciona-se água destilada até atingir a marca de 250mL.

Solução x (mol/L) é a que contém x mols de soluto em 1 litro de solução.

� (UERJ – MODELO ENEM) – Em uma es -ta ção de trata men to de efluen tes,um operadornecessita preparar uma solu ção de sulfato dealumínio de concentração igual a 0,1 mol/L,para encher um reci piente cilíndrico, cujasmedidas internas, altura e diâmetro da base,estão indicadas na figura abaixo.

Massa molar do Al2(SO4)3: 342g/mol

Considerando π = 3, a massa de sulfato dealumínio necessária para o operador realizarsua tarefa é, em gramas, aproxi mada menteigual a:a) 3321 b) 4050 c) 8505 d) 9234

Resolução

Volume do cilindro: V = π r2hV = 3 . (3dm)2 . 10dm = 270dm3 = 270L

nM = ––– ∴ n = M . V

V

n = 0,1 mol . L–1 . 270L = 27 mol

1 mol –––––– 342g

27 mol –––––– x x = 9234g

Resposta: D

� (UNAERP-SP) – Em que quantidade deágua devem ser dissolvidos 100g de glicosepara se obter uma solução a 20% em massa?a) 20g b) 40g c) 100gd) 200g e) 400gResolução

100g de solução ––––––––––– 20g de glicosex –––––––––––– 100g de glicosex = 500g de solução

500g de solução { 100g de glicose400g de água

Resposta: E


MÉDIO) – Após a in gestão de bebidas al coó -licas, o me tabolismo do álcool e sua pre sençano sangue dependem de fatores como pesocor po ral, condições e tempo após a ingestão. O gráfico a seguir mostra a variação da con -centração de álcool no san gue de indivíduos demesmo peso que beberam três latas decerveja cada um, em diferentes condições: emjejum e após o jantar. Tendo em vista que a concentração máxima deálcool no san gue permitida pela legislação bra -sileira para motoristas é 0,6 g/L, o indivíduo que

bebeu após o jantar e o que bebeu em jejum sópoderão dirigir após, aproxima damen te,

(Revista Pesquisa FAPESP n.o 57.)

a) uma hora e uma hora e meia, respectiva men te. b) três horas e meia hora, respectivamente. c) três horas e quatro horas e meia, respectiva -

men te. d) seis horas e três horas, respectivamente. e) seis horas, igualmente.Resolução

Pela análise do gráfico, o limite de 0,6g/L parao indi víduo que bebeu após o jantar começa adiminuir a par tir de três horas. Para o indivíduoque bebeu em jejum, esse limite começa adiminuir a partir de, aproxima damente, quatrohoras e meia.Resposta: C


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QUÍMICA202

� (ENEM – EXAME NACIONAL DO ENSINO MÉDIO) – Osaci den tes de trânsito, no Brasil, em sua maior parte são cau -sados por erro do motorista. Em boa parte deles, o motivo é ofato de dirigir após o consumo de bebida alcoólica. A ingestãode uma lata de cerveja pro voca uma con centração de apro -ximada men te 0,3 g/L de álcool no sangue. A tabela abaixo mostra os efeitos sobre o corpo humanoprovocados por bebidas alcoólicas em função de níveis deconcentração de álcool no sangue:

(Revista Pesquisa FAPESP n.o 57.)

Uma pessoa que tenha tomado três latas de cerveja provavel -mente apresentaa) queda de atenção, de sensibilidade e das reações motoras.b) aparente normalidade, mas com alterações clínicas.c) confusão mental e falta de coordenação motora.d) disfunção digestiva e desequilíbrio ao andar.e) estupor e risco de parada respiratória.

RESOLUÇÃO:

Concentração aproximada de álcool no sangue pela in gestão de

três latas de cerveja:

1 lata de cerveja –––––––– 0,3g/L

3 latas de cerveja ––––––– x

x = 0,9g/L

Essa concentração está nos intervalos de 0,3g/L a 1,2g/L e 0,9g/L

a 2,5g/L. Portanto, essa pessoa apresenta queda de atenção, de

sensibilidade e das reações motoras.

Resposta: A

� (PUCCAMP-SP) – A concentração de uma solu ção de hi -dró xido de sódio que contém 4g da base em 2 li tros desolução é:a) 0,2g/L b) 2g/L c) 10g/Ld) 20g/L e) 200g/L

RESOLUÇÃO:

C = = = 2g/L

Resposta: B

� (UFPE) – Qual a concentração em mol/L de uma soluçãoque contém 0,5mol de um composto dissolvido em 250mL desolução?a) 0,002 b) 0,2 c) 0,4d) 2 e) 4

RESOLUÇÃO:

M = = = 2 mol/L

Resposta: D

0,5 mol–––––––0,250L

nsoluto–––––––V solução

4g–––2L

msoluto–––––––V solução

Concentração de álcool

no sangue (g/L)Efeitos

0,1 – 0,5Sem influência aparente, ain da

que com alterações clíni cas

0,3 – 1,2Euforia suave, sociabilidadeacen tua da e queda da aten ção

0,9 – 2,5Excitação, perda de julga men tocríti co, queda da sen si bilidade edas reações mo toras

1,8 – 3,0Confusão mental e perda dacoorde nação motora

2,7 – 4,0Estupor, apatia, vômitos e dese -quilíbrio ao andar

3,5 – 5,0 Coma e morte possível

Partes por milhão (ppm)Para soluções diluídas, costuma-se usar a concentra -

ção em partes por milhão (ppm), que indica o número departes do soluto presente em 1 milhão de partes da so -lução.

Exemplo: Em um ar poluído a concentração de mo -nóxido de carbono é 40ppm de CO em massa. Sig -nificado: em cada milhão de gramas de ar há 40 gramasde CO.

Para soluções muito diluídas, pode ser usada a con -centração em partes por bilhão (ppb), que indica onúme ro de partes do soluto presente em 1 bilhão departes da solução.

Para soluções aquosas muito diluídas, a densidade dasolução pode ser considerada aproximadamente igual àdensidade da água.

1,0mg de soluto1,0 ppb = ––––––––––––––––––– = 1,0mg/t

109mg de solução

– Partes por milhão em volume

1,0mL de soluto1,0 ppm = –––––––––––––––––– = 1,0mL/m3

106mL de solução

40g de CO 40mg de CO 40mg de CO40ppm = –––––––––– = –––––– –––––– = –––––––––––––

106g de ar 106mg de ar 1kg de ar

– Partes por milhão em massa

1,0mg de soluto1,0 ppm = –––––––––––––––––––– = 1,0mg/kg

106mg de solução

9Concentração das soluções. ppm. Exercícios • Concentração • ppm (partes por

milhão) • ppb (partes por bilhão)


QUÍMICA 203


MÉDIO) – Um dos ín dices de qualidade do ardiz respeito à con centração de monó xido decarbono (CO), pois esse gás pode causar váriosdanos à saúde. A tabela a seguir mos tra arelação entre a qualidade do ar e aconcentração de CO.

*ppm (parte por milhão) = 1 micrograma de COpor grama de ar 1µg = 10–6g

Para analisar os efeitos do CO sobre os se -

res huma nos, dis põe-se dos seguintes

dados:

Suponha que você tenha lido em um jornal quena ci dade de São Paulo foi atingido umpéssimo nível de qualidade do ar. Uma pessoaque estivesse nessa área poderia:a) não apresentar nenhum sintoma.b) ter sua capacidade visual alterada.c) apresentar fraqueza muscular e tontura.d) ficar inconsciente.e) morrer.Resolução

Quando o ar atinge um nível péssimo dequalidade sig nifica que a concentração de COno ar está entre 30 e 40 partes por milhão.Segundo a tabela dos efeitos do monóxido decarbono sobre os seres humanos, nessa

concentração o homem terá diminuição de

sua capa cidade visual. Resposta: B


MÉDIO) – De ter mina da Estação trata cerca de30.000 li tros de água por segundo. Para evitarriscos de fluorose, a concentração máxima defluo retos nessa água não deve ex ceder a cercade 1,5 miligrama por litro de água.A quantidade máxima dessa espécie química quepode ser utilizada com segurança, no volu me deágua tratada em uma hora, nessa Estação, é: a) 1,5kg. b) 4,5kg. c) 96kg. d) 124kg. e) 162kg.Resolução

Cálculo do volume de água tratada em 1 hora1s ––––– 3 . 104L �3600s ––––– x

Cálculo da massa de fluoreto:1L –––––––– 1,5mg

1,08 . 108L –––––––– y

Resposta: E

x = 1,08 . 108L

y = 1,62 . 108mg ou 162kg

Concentração

de CO (ppm)

Sintomas em seres

humanos

10 Nenhum

15 Diminuição da capacidadevisual

60 Dores de cabeça100 Tonturas, fraqueza muscular270 Inconsciência800 Morte

Qualidade do

ar

Concentração de CO

– ppm* (média de 8h)

Inadequada 15 a 30

Péssima 30 a 40

Crítica Acima de 40

� (PUCCAMP-SP – MODELO ENEM) – No rótulo de umagarrafa de “água mineral” lê-se, entre outras coisas,

A massa do bicarbonato de cálcio, no conteúdo da garrafa, é:

mg de solutoDados: ppm = –––––––––––––––––––––

kg de solução aquosa

a) 0,01g b) 0,02g c) 0,03g d) 0,06g e) 150mg

RESOLUÇÃO:

20mg –––––––––––––– 1,0kg

x –––––––––––––– 1,5kg

x = 30mg

Resposta: C

� (UNIFESP– MODELO ENEM) – A contaminação de águase solos por metais pesados tem recebido grande atenção dosambientalistas, devido à toxicidade desses metais ao meioaquático, às plan tas, aos animais e à vida humana. Dentre osmetais pe sa dos, há o chumbo, que é um elementorelativamente abun dante na crosta terrestre, tendo umaconcentração ao redor de 20 ppm (partes por milhão). Umaamostra de 100 g da cros ta terrestre contém um valor médio,em mg de chumbo, igual aa) 20 b) 10 c) 5 d) 2 e) 1

RESOLUÇÃO:

Cálculo da massa de chumbo em mg em 100g da cros ta terrestre:

crosta chumbo

20ppm ⎯⎯→ 106g ⎯⎯⎯→ 20g

100g ––––––– x

x = 2 . 10–3g ∴ 2mg

Resposta: D

� (FAFEOD-MG) – Quantos gramas de H2O são neces -sários, a fim de se preparar uma solução, a 20% em massa,usando 80g do soluto?a) 500 b) 480 c) 400 d) 320 e) 180

RESOLUÇÃO:

1600g + 20mágua = 8000g

20mágua = 6400g

mágua = 320g

Resposta: D

msolutop = ––––––––––––––– . 100

msoluto + mágua

80g20 = –––––––––––– . 100

80g + mágua

massa = 0,03g

Conteúdo: 1,5kgBicarbonato de cálcio: 20ppm



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QUÍMICA204

10 Diluição e mistura de soluções • Soluções • Diluição (M1V1 = M2V2)

• Mistura (M1V1 + M2V2 = M3V3)

1. Diluição de soluçõesDiluir uma solução é diminuir a sua concentração por

adição de solvente. Isto é facilmente entendido, postoque concentração relaciona quantidade de soluto e quan -tidade de solução; o aumento na quantidade de solventeprovoca um aumento na quantidade de solução (deno -minador) e a quantidade de soluto permanece cons tante(numerador), acarretando uma diminuição no valor darelação, que é a concentração.

Vamos utilizar como exemplo a concentração emmol/L:

Em uma solução, se quisermos conhecer a quan ti -dade em mols do soluto, basta multiplicar sua con cen -tração em mol/L pelo volume em litros.

Consideremos V1 (L) de uma solução de soluto X deconcentração M1; acrescentemos a ela V(L) de água. Asolução resultante terá V2(L), que é a soma de V1(L) maisV(L), e concentração M2, que devemos determinar.

A quantidade em mols do soluto X na solução inicialé n1, que pode ser calculada por: n1 = M1 . V1(L)

Na solução final, a quantidade em mols do soluto X én2, que pode ser calculada por: n2 = M2 . V2 (L)

Como se adicionou somente água à solução, semalterar a quantidade de soluto, podemos escrever:

Se usarmos a mesma unidade de volume dos doislados, teremos:

Observação: Partindo da fórmula de concentraçãoem gramas por litro, analogamente, chegaremos a:

pois a massa do soluto (produto C . V)

não mudou.

2. Mistura de soluções de mesmo solutoNa mistura de soluções (sem reação química) de mes -

mo soluto, obtemos uma nova solução, cuja con cen tração éintermediária às concentrações das soluções misturadas.

Exemplo: Vamos misturar V1(L) de uma solução, desoluto X e de concentração M1, com V2 (L) de outra so -lução, do mesmo soluto X no mesmo solvente, de con -centração M2. A solução final terá V3(L), que é asoma dos volumes misturados V1(L) + V2(L), e concen -tração M3, a qual devemos determinar.

A quantidade em mols do soluto X em cada re cipien -te pode ser calculada pelo produto M . V.

n1 = M1V1(L); n2 = M2V2 (L); n3 = M3V3(L)

A relação entre as quantidades de matéria é: n1 + n2 = n3

ou

Observação: Analogamente, podemos provar:

Nota: Muitas vezes, quando se misturam dois líqui -dos, ocorre uma contração de volume. Assim, misturan -do-se 100cm3 de água com 100cm3 de álcool etílico,obtemos menos de 200cm3 de mistura. Nesses casos,V3 < V1 + V2.

C1V1 + C2V2 = C3V3

M1V1(L) + M2V2(L) = M3V3(L) M1V1+M2V2 =M3V3

C1V1 = C2V2,

M1V1 = M2V2

n1 = n2 ∴ M1V1 (L) = M2V2 (L)

Soluçãomais diluída.

Solução maisconcentrada.

nM = –––––– ∴ n = M . V (L)

V(L)



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QUÍMICA 205

� (UERJ – MODELO ENEM) – Um medica -mento, para ser administrado a um paciente,de ve ser preparado como uma solução aquosade concentração igual a 5% em massa, desoluto. Dispondo-se do mesmo medicamentoem uma solução duas vezes mais concentrada,esta deve ser diluída com água, até atingir opercentual desejado.As massas de água na solução mais concen -trada, e naquela obtida após a diluição, apre -sentam a seguinte razão:

5 5 9 7a) ––– b) ––– c) –––– d) –––

7 9 19 15Resolução

Consideremos a massa da solução inicial iguala 100g.

solução m1 = 10ginicial mH2O = 90g

Adicionando xg de água teremos na soluçãofinal: massa da solução = (100 + x)g

5–––– . (100 + x) = 10 ∴ x = 100g100

solução final { mH2O = 90g + 100g = 190g

massa de H2O na solução inicial 90g 9–––––––––––––––––––––––––––– = –––– = ––––massa de H2O na solução final 190g 19

Resposta: C

� (UERJ – MODELO ENEM) – Certos medi -camentos são pre parados por meio de umasérie de diluições. Assim, utilizando-se umaquantidade de água muito grande, os medi ca -

mentos obtidos apresentam concentraçõesmuito pequenas. A unidade mais adequada para medir taisconcen trações é denominada ppm:

Considere um medicamento preparado com amistura de 1g de um extrato vegetal e 100kgde água pura.A concentração aproximada desse extratovegetal no medica mento, em ppm, estáindicada na seguinte alternativa:a) 0,01 b) 0,10c) 1,00 d) 10,00Resolução

1g de extrato –––––––– 100 000g de águax –––––––– 1000 000g de águax = 10,00g

Resposta: 10,00ppmResposta: D

1 ppm corresponde a 1 parte de soluto

em 1 milhão de partes de solução

� (CESGRANRIO – MODELO ENEM) – Diluir uma solução édiminuir a sua concentração por adição de solvente.Para preparar 1,2 litro de solu ção 0,4mol/L de HCl, a partir doácido con centrado (16mol/L), o volume de água, em litros, aser utilizado será de:a) 0,03 b) 0,47 c) 0,74 d) 1,03 e) 1,17

RESOLUÇÃO:

M1V1 = M2V2

16 . V1 = 0,4 . 1,2 ∴ V1 = 0,03L

Volume de água = 1,2L – 0,03L = 1,17L

Resposta: E

� 100mL de uma solução 0,5 mol/L de NaOH foram adicio -nados a 150mL de uma solução 0,8 mol/L da mesma base.Que concentração em mol/L apresenta a solução resultante damistura?

RESOLUÇÃO:

M1V1 + M2V2 = M3V3

0,5 . 100 + 0,8 . 150 = M3 . 250 ∴ M3 = 0,68 mol/L

� 20mL de solução 0,4 mol/L de H2SO4 são misturados com30mL de solução 0,2 mol/L do mesmo ácido. Qual aconcentração em mol/L final?

RESOLUÇÃO:

V1M1 + V2M2 = V3 M3

20 x 0,4 + 30 x 0,2 = 50M3

M3 = 0,28mol/L


QUÍMICA206

1. Pressão máxima de vaporConsideremos um cilindro fechado contendo um líquido, com um espaço disponível acima do nível do líquido, e um

manômetro. O nível de mercúrio nos dois ramos está na mesma altura (figura a).

Inicialmente, ocorre apenas o mo vimento de molé culas do líquido para o espaço vazio.Forma-se uma fase gasosa. O vapor do líquido exer ce uma pressão que é medida no manômetro. Ve rifica-se que o

nível de mercúrio no ramo da direita vai subindo até que estaciona (figura b). O desnível h entre os dois níveis de mercúriomede a pressão exercida pelo vapor do líquido.

A pressão máxima de vapor ou pressão de vapor de equi líbrio cos tuma ser indicada apenas por pres são de vapor.O vapor em equilíbrio com o seu líquido é chamado vapor saturante.

A pressão exercida pelo vapor em equi líbrio com o líquido chama-se pressão má xima de vapor.

11Vaporização de líquidos. Pressão de vapor • Pressão de vapor • Ponto de ebulição

POR QUE O NOME PRESSÃO MÁXIMA DE VA POR?

Antes de atingir o equilíbrio, a velocidade de va porizaçãoé maior que a velocidade de conden sa ção. A quantidadede vapor vai aumentando e, portanto, a pres são dovapor tam bém aumenta. Quan do atinge o equilí brio, aconcentração de mo lé culas na fase de vapor fica cons -tante e a pressão não aumenta mais, isto é, atinge oseu valor máximo.A velocidade de vaporização é constante, porque asuperfície do líquido e a tem pera tura não mudam.No equilíbrio, a velocidade de condensação iguala avelocidade de vaporização, isto é, o número de molé

culas que deixam o líquido fica igual ao número demoléculas que retornam para o líquido.

Saiba mais??

2. A pressão de vapor depende somente da naturezado líquido e da temperaturaA pressão de vapor depende da natureza do líquido.

Se as moléculas estão presas fortemente no líquido, avaporização é di fícil e a pressão de vapor é pequena. Masse, ao contrário, as moléculas estão pre sas fraca men teno líquido, a vaporização ocorre facilmente e a pres são devapor é grande.

Assim, a 20°C, a pressão máxima de vapor de água é17,5mmHg e a pressão máxima de vapor do álcool etílico(etanol), na mesma tem pe ratura, é 44mmHg. Diz-se,então, que o álcool é mais volátil que a água.


Para um mesmo líquido, a pres são máxima de vaporaumenta à me dida que aumenta a tem pe ratura. A 27°C,a pressão máxi ma de vapor da água é 26mmHg e, a 47°C,é 79mmHg.

Costuma-se representar a in fluên cia da temperaturana pressão máxima de vapor em diagramas.

A pressão de vapor não depende da quan tidade delíquido nem do espaço ocupado pelo vapor.

3. Pressão de vapor e ponto de ebulição

Experimentalmente, a ebulição é carac -terizada pela formação de bolhas no lí -quido. Essas bolhas vão até a su perfíciee rebentam. A bolha, se formada nointerior do lí quido puro, contém somentemo léculas no estado ga soso do líquidopuro. Essas moléculas exercem, então,

uma pres são contra as paredes internas da bolha.Conside remos uma bolha logo abaixo da superfície dolíquido. Neste caso, pode mos considerar, aproxi mada -men te, que a força que em purra a bolha para o interior dolíquido é a que origina a pressão at mosférica. Aquecendoo lí quido, a pres são de va por na bolha au menta e, a umacerta temperatura, igua la-se à pressão atmosférica, esca -pando do líquido. Esta é a temperatura de ebulição.

Quanto maior a pressão de vapor nas condições am -bientes, mais fácil se torna ferver o líquido, isto é, quantomenor for o ponto de ebu lição, mais volátil será o líquido.As sim, a 20°C, a pressão máxima de vapor da água é17,5mmHg e a pressão máxima de vapor do álcool é44mmHg.

Ao nível do mar (760 mmHg), o álcool etílico ferve a78,3°C, e a água, a 100°C.

Observe no gráfico que, au men tando a temperatura,a pressão má xi ma de vapor aumenta. A 78,3°C, o eta nolferve, pois sua pressão má xi ma de vapor se iguala àpressão at mosférica (igual a 760mmHg ao nível do mar).A pressão máxima de vapor da água fica igual a760mmHg, a 100°C.

Em Santos, onde a pressão at mos férica é 760mmHg,a água entra em ebulição a 100°C. Em São Paulo, a pres -são atmosférica é apro xima da mente 700mmHg e, conse -quen te men te, a água ferve a uma tem pe ratura menor que100°C.

À medida que aumenta a altitude, a pressão atmos -férica diminui. Imagine que a pressão atmosférica éexercida pelo peso de uma coluna de ar:

O peso da coluna de ar em Santos é maior.Em uma panela de pres são, a pressão que existe

sobre a superfície do líquido está entre 1146mmHg e1520mmHg, fazendo que a água fer va a uma temperaturamaior que 100°C.

Quanto maior a pressão máxima de va por nas con -

dições ambientes, me nor o pon to de ebulição e

mais volátil o líquido.

Ponto de ebulição é a tem peratura na qual a

pressão de vapor do líquido se iguala à pres são

que existe sobre a superfície do líquido.

QUÍMICA 207


QUÍMICA208

� (UNESP – MODELO ENEM) – Com pa rando duas panelas, simul -tanea mente sobre dois queimadores iguais de um mesmo fogão,observa-se que a pressão dos gases sobre a água fervente na panelade pressão fechada é maior que aquela sobre a água fervente nu mapanela aberta. Nessa situa ção, e se elas contêm exata men te asmesmas quan tida des de todos os ingredientes, po de mos afirmar que,com parando com o que ocorre na panela aberta, o tempo de cozimentona panela de pressão fechada seráa) menor, pois a temperatura de ebulição será menor.b) menor, pois a temperatura de ebulição será maior.c) menor, pois a temperatura de ebulição não varia com a pressão.d) igual, pois a temperatura de ebulição independe da pressão.e) maior, pois a pressão será maior.Resolução

Como a pressão interna na panela de pressão é maior, a temperatura

de ebulição da água será maior, portanto, o tempo de cozimento napanela de pressão fechada será menor. Quanto maior a temperatura,maior a velocidade de cozimento.Resposta: B

� (ENEM – EXAME NACIONAL DO ENSINO MÉDIO) – A pa nela depressão permite que os alimentos sejam cozidos em água muito maisrapidamente do que em panelas con ven cionais. Sua tampa possui umaborracha de ve dação que não deixa o vapor escapar, a não ser atravésde um orifício central sobre o qual assenta um peso que controla apressão. Quando em uso, desenvolve-se uma pressão ele vada no seu

interior. Para a sua operação segura, é necessário observar a limpezado orifício central e a existên cia de uma válvula de segurança, nor mal - mente situada na tampa.O esquema da pa nel a de pressão e um dia gra ma de fase da água sãoapresentados a seguir.

A vantagem do uso de panela de pressão é a rapidez para o cozimentode alimentos e isto se devea) à pressão no seu interior, que é igual à pressão externa.b) à temperatura de seu interior, que está acima da tempe ratura de

ebulição da água no local.c) à quantidade de calor adicional que é transferida à panela.d) à quantidade de vapor que está sendo liberada pela válvula.e) à espessura da sua parede, que é maior que a das panelas comuns.Resolução

De acordo com o gráfico dado, quanto maior a pressão a que estásubmetido o líquido, maior será a sua temperatura de ebulição.Na panela de pressão, a pressão em seu interior é maior do que aexterna, isso faz com que o líquido ferva a uma temperatura maior doque quando exposto à atmosfera.O aumento da temperatura de ebulição ocasiona o cozimento maisrápido dos alimentos.Resposta: B

� (ENEM – EXAME NACIONAL DO ENSINO MÉDIO) – A ta -bela a se guir registra a pressão at mosférica em dife rentesaltitudes, e o gráfico rela ciona a pressão de vapor da água emfunção da temperatura.

Um líquido, num frasco aberto, entra em ebulição a par tir domomento em que a sua pressão de vapor se iguala à pressãoatmosférica. Assinale a opção correta, consi deran do a tabela,o gráfico e os dados apresen ta dos, so bre as seguintes cidades:

Altitude (km) Pressão atmosférica (mmHg)

0 760

1 600

2 480

4 300

6 170

8 120

10 100


No Portal Objetivo


A temperatura de ebulição do líquido será:a) maior em Campos do Jordão.b) menor em Natal.c) menor no Pico da Neblina.d) igual em Campos do Jordão e Natal.e) não dependerá da altitude.

RESOLUÇÃO:

Quanto maior a altitude, menor a pressão atmos férica e, portanto,

menor o ponto de ebulição.

T1: tem pera tu ra de ebuli ção no Pico da Ne blina.

T2: temperatura de ebuli ção em Cam pos do Jor dão.

T3: tempera tura de ebuli ção em Natal.

T1 < T2 < T3

Resposta: C

� (UNIUBE-MG) – No gráfico, estão representadas as cur vas depressão de vapor dos líquidos A e B, em função da tem peratura.

No topo de uma montanha, a substância A entra emebulição a 20°C e a substância B, aa) 50°C b) 60°C c) 70°C d) 80°C e) 90°C

RESOLUÇÃO:

Como o ponto de ebulição de A é 20°C, a pressão atmosférica na

montanha é 300mmHg, portanto, nessa pressão, o ponto de

ebulição de B é 70°C.

Resposta: C

Natal (RN) nível do mar

Campos do Jordão (SP) altitude 1628m

Pico da Neblina (RR) altitude 3014m

QUÍMICA 209

12Propriedades coligativas das soluções I

• Partículas dispersas • Tonometria

• Ebuliometria

1. Propriedades coligativas

Nas soluções, observamos qua tro propriedades coli -ga tivas:a) abaixamento da pressão máxi ma de vapor, estu dado

na to no me tria;b) elevação da temperatura de ebu lição, estudada na

ebu lio me tria;c) abaixamento da temperatura de congelação, estu -

dado na crio me tria;d) pressão osmótica, estudada na osmometria.

2. Tonometria ou Tonoscopia

Estudemos, agora, a pressão máxima de vapor de umsolvente no estado puro e do mesmo solvente em umasolução, na mesma temperatura.

Em um cilindro acoplado a um manômetro, coloca -mos um líquido puro (solvente) e, em outro ci lin dro se -me lhante ao anterior, colocamos o solvente mistu radocom um soluto X não-volátil (solução).

p = pressão má xima de vapor do solvente puro.p’ = pressão má xima de vapor do solvente na solu ção.

Observemos que a pressão de vapor da solução émenor que a do sol vente puro; isto decorre do fato de aspar tículas do so luto X roubarem ener gia ci nética das molé -cu las do solvente, impedindo que par te destas pas se parao estado de vapor.

As partículas dispersas constituem uma barreira quedificulta a movi mentação das moléculas do solvente dolíquido para a fase gasosa.

A diferença entre a pressão máxima de vapor do sol ventepuro e a pressão máxima de vapor do solvente em soluçãodenomina-se abaixamento da pressão má xima de vapor.

Δp = p – p’

A tonometria estuda o abaixamento da PMV (pres -

são má xima de vapor) de um sol vente quan do nele

se dissol ve uma subs tância não-vo látil.

Chamam-se propriedades co li gativas das solu -

ções as pro priedades que dependem ex clusiv a -

mente do número de partículas dis persas na so lu -

ção; tais pro priedades não de pendem da natureza

des sas par tículas.


QUÍMICA210

O abaixamento da PMV (Δp) depende da tem pera tura.

Uma solução 0,5 mol/L de NaCl (1,0 mol/L de par tí culasdispersas, Na+ e Cl–) tem menor PMV que uma solu ção0,5 mol/L de gli co se (0,5 mol/L de partículas dispersas,moléculas de glico se).

3. Ebuliometria ou ebulioscopia

Quando adicionamos soluto não-volátil a um solven -te líquido, ocorre au mento da temperatura de ebulição. Osoluto não-volátil atrapalha a eva poração das molé culas,roubando-lhes energia cinética.

Se tomarmos um solvente puro e uma solução, ob -ser varemos que a solução ferverá a uma temperatura su -perior à tem pera tura de ebulição do solvente. O aumen toda temperatura de ebulição, após adicionarmos so luto,denomina-se elevação da temperatura de ebulição

(Δte).

te0= temperatura de ebulição do solvente puro.

te1= temperatura de início de ebulição da solução.

Δte = elevação da temperatura de ebulição.Gráfico comparativo do sol vente e da solução:

Uma solução 0,1 mol/L de CaCl2 (0,3 mol/L de partí -culas dispersas, Ca2+ e Cl–) começa a ferver em tem -peratura mais elevada que uma solução 0,1 mol/L de NaCl(0,2 mol/L de partículas dispersas, Na+ e Cl–).Ca2+Cl2

1– ⎯→ Ca2+(aq) + 2Cl–(aq)0,1 mol/L –––– 0,1 mol/L –– 0,2 mol/L

0,3 mol/LNa+Cl– ⎯→ Na+(aq) + Cl–(aq)0,1mol/L –––– 0,1 mol/L –––– 0,1 mol/L

0,2 mol/L

Estuda a elevação da tem pe ratura de ebu lição de um

sol vente quando nele se dis sol ve uma subs tância

não-vo lá til.

Δte = te1– te0

Uma solução tem ponto de ebu lição variável, pois, àmedida que o solvente se vaporiza, a concen tração dasolução restante aumenta, fa zen do que a temperaturade ebu lição au mente.

Saiba mais??

� (MODELO ENEM) – Para que você possaperceber o fe nômeno do abaixamento dapressão máxima de vapor de um líquido,considere a seguinte experiência:

Material:

– Dois frascos (iguais) de vidro ou plásticotrans parente, dois pedaços (iguais) de man -

guei ra transparente e quatro rolhas pa ra tamparuma das extremidades das mangueiras e osreci pientes. – Usando as mangueiras e os frascos monta-seo sistema mos trado no desenho ao lado. – Adiciona-se em um deles água pura e, nooutro, a mesma quantidade de uma soluçãoaquosa de açúcar (água + açúcar). Em seguida,tampam-se os dois.

– Usando um pincel atômico (canetahidrográfica) marca-se nas mangueiras a alturados líquidos. – Deixam-se os dois sistemas em repouso, umao lado do outro, por pelo menos duas horas,em um local onde bata sol ou que seja quente,para favorecer a evaporação. – Depois desse tempo, marca-se a nova altura(nível) dos líquidos, com o pincel atômico.


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QUÍMICA 211

A altura dos líquidos nas mangueiras pode ser verificada corretamenteno esquema (o nível inicial está marcado por uma linha interrompida):

Resolução

A pressão máxima de vapor da água pura é maior do que a pressãomáxima de vapor da água na solução. Isso significa que a água pura

evapora mais facilmente do que quando está em solução. Portanto, onível do líquido no sistema contendo apenas água pura abaixa mais doque o nível do líquido no sistema contendo água com açúcar.Resposta: E

� (UFRS – MODELO ENEM) – Pressão máxima de vapor é a pres -são exercida pelo vapor em equilíbrio com o seu líquido. Quando sedissolve uma substância não volátil em um sol vente, verifica-se que apressão de vapor do solvente diminui. Considere o gráfico abaixo, querepresenta as va riações das pressões máximas de vapor da água pura(A.P.) e duas amostras líquidas A e B, em função da temperatura.

Pode-se concluir que, em temperaturas iguais,a) a amostra A constitui-se de um líquido menos volátil que a água

pura.b) a amostra B pode ser constituída de uma solução aquosa de cloreto

de sódio.c) a amostra B constitui-se de um líquido que evapora mais

rapidamente que a água pura.d) a amostra A pode ser constituída de solução aquosa de sacarose.e) as amostras A e B constituem-se de soluções aquosas preparadas

com solutos diferentes.Resolução

Numa mesma temperatura, a amostra A tem maior pressão máxima devapor que a da água pura e esta tem pressão máxima de vapor maiorque a de B. O líquido A é mais volátil que a água pura e esta é maisvolátil que B.A amostra B pode ser uma solução aquosa de NaCl, pois tem menorpressão de vapor que a água pura.Observe a ordem de ponto de ebulição:

A < A.P. < BResposta: B

� (MODELO ENEM) – A pressão máxima de vapor é a gran -deza usada para medir o grau de volatilidade de um material.Quanto mais volátil for um líquido, maior é a sua pressãomáxima de vapor. A adição de substâncias solúveis não volá -teis no líquido altera o comportamento das partículas do líqui -do, diminuindo a volatilidade.Observe o gráfico abaixo:

As soluções A, B e C são aquosas, de mesmo soluto não-vo látilem diferentes con centra ções. Assinale a alter na tiva correta.a) A temperatura de ebulição não está relacionada com a

pressão de vapor.b) A temperatura T3 corresponde ao ponto de ebu lição da

solução menos concentrada.c) Considerando a pressão 700mmHg na cidade de São Paulo,

podemos afirmar que a solução B é mais con centrada.d) A adição de um soluto não-volátil diminui a pres são de vapor.e) A solução A, a 700mmHg, tem temperatura de ebu lição

maior que a solução B.

RESOLUÇÃO:

Solução mais concentrada: C (tem maior tem peratura de ebulição

(T3)). Solução menos concentrada: A (apresenta menor

temperatura de ebulição).

Resposta: D


QUÍMICA212

� Temos três soluções:

A) glicose 0,3 mol/L (não ioniza)B) NaCl 0,1 mol/LC) HBr 0,2 mol/L, totalmente ionizado.A relação entre as temperaturas de ebulição é:a) A = B = C b) A > B > C c) A < B < Cd) A > B < C e) A < B > C

RESOLUÇÃO:

A: 0,3 mol de partículas dispersas por litro.

B: NaCl ⎯→ Na+ + Cl–

0,1 mol/L 0,1 mol/L 0,1 mol/L

0,2 mol/L

C: HBr ⎯→ H+ + Br–

0,2 mol/L 0,2 mol/L 0,2mol/L

0,4 mol/LResposta: D

� Com relação às soluções apresentadas no exercícioanterior, qual delas apresenta a menor pressão de vapor?

RESOLUÇÃO:

A solução C tem o maior número de partículas dispersas por litro e,

portanto, apresenta a menor pressão de vapor.

13Propriedades coligativas das soluções II

• Criometria • Osmose

• Pressão Osmótica

1. Criometria ou Crioscopia

Ao tomarmos solvente puro e uma solução do mes -mo solvente, verificaremos que o solvente da solução vaipassar ao estado sólido, a uma temperatura inferior àque -la em que o solvente puro se solidifica. As partículasdispersas dificultam a formação de cristais do solvente.

tc0: temperatura de con gelação do sol vente puro.

tc1: temperatura de início de con gela ção do sol vente em

solu ção.

Δtc: abaixamento da temperatura de con gelação.

Uma solução 0,1 mol/L de NaCl (0,2 mol/L de par -tículas dispersas, Na+ e Cl–) começa a congelar em tem -peratura mais baixa que uma solução 0,1 mol/L de gli cose(0,1 mol/L de partículas dispersas, moléculas de glicose).NaCl ⎯→ Na+(aq) + Cl–(aq)0,1 mol/L ––– 0,1 mol/L –– 0,1 mol/L

0,2 mol/L

C6H12O6 ⎯→ C6H12O6(aq)

1L0,1 mol ––––– 0,1 mol/L

2. Osmose

Tipos de membranas:Permeáveis: são aquelas que permitem a passa gem

tanto do sol ven te como do soluto.Semipermeáveis: são aque las que permitem ape nas

a passa gem do solvente.Impermeáveis: são aquelas que não permitem a pas -

sagem de so luto e solvente.

Pela dis solução de um soluto em uma mas sa líquida,

pro vo camos um abai xamento do ponto de con -

gelamento.

Δtc = tc0– tc1

Uma solução tem ponto de fusão variável. Tendo-se,por exemplo, uma solução aquosa de NaCl, à me didaque a água se solidifica, a concentração da soluçãores tante aumenta, fazendo que o ponto de con gela -mento dimi nua.

Saiba mais??

Osmose é a difusão de um líquido através de umamembrana semipermeável.


QUÍMICA 213

Glóbulos vermelhos (he mácias).Colocando cé lu las ver melhas do san gue em água

des tila da, elas in cham até serem rompi das.Se essas células fo rem colocadas em uma so lução

con cen trada de NaCl, elas mur cha rão. Is so ocor re devidoao fe nô meno da osmo se.

3. Pressão osmótica (π)É a pressão que se deve aplicar sobre a solução para

bloquear a entrada de solvente através de uma mem branasemi per meável.

Quanto maior a pressão osmótica maior a tendênciado solvente para entrar na solução.

4. Conclusões de van’t HoffVan’t Hoff verificou a existência de uma notável ana -

logia entre a pres são dos gases e a pressão osmótica dassoluções diluídas. Observou-se incrível semelhança comas Leis dos Gases de Boyle e de Charles:

“A pressão osmótica de uma solução é igual à

pres são que o so luto exerceria no estado gasoso, ocu -

pando o mesmo volume da solução, na mesma

temperatura.”

Podemos, portanto, aplicar a equa ção dos gasesperfeitos:

na qual:π = pressão osmótica V = volume da soluçãon = quantidade em mols de partículas dispersasR = constante dos gases perfeitosT = temperatura absoluta

Equação da pressão osmóticaπ . V = n . R . T

π = . R . T

↘ concentração em mol/L

M = concentração em quantidade de matéria (molsde partículas dispersas por litro).

Para pressão em atmosfera, o valor de R a ser utili -

zado é: R = 0,082

Para pressão em milímetro de mercúrio, o va lor de

R a ser utili za do é: R = 62,3

A pressão osmótica é uma pro prie dade coligativa,pois depen de da concentração de partículas disper sas(moléculas + cátions + ânions).

Quanto maior o número de partículas dispersas,maior a pressão osmótica.

As soluções que apresentam mes ma pressãoosmótica deno mi nam-se isotônicas. Em caso con trário,anisotônicas; a de maior pres são osmótica, hiper tônica;e a de menor pressão osmótica, hipo tô nica.

Exemplo

A água do mar é hipertônica em relação à águapotável.

CURIOSIDADES SOBRE A OSMOSE

– Os soros aplicados em pessoas devem ser

isotônicos com os fluidos corporais, isto é, devem

possuir a mes ma pressão os mótica que o líquido

do interior da célula.

– Alimentos podem ser conservados pela adição de

sal ou açúcar. Estes desi dra tam as bactérias que

causam a de te rioração dos alimentos.

– Um peixe marinho poderá morrer se for colocado

em água doce.

mmHg . L–––––––––

mol . K

atm . L–––––––mol . K

π = MRT

n–––V

π . V = nRT



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QUÍMICA214

� (ENCCEJA – Exame Nacional de Cer tifi -


tos – MODELO ENEM) – Os se res humanostêm enfren tado o problema da preservação deali mentos por sécu los. Confira algumassoluções encontradas:I. os egípcios e os romanos envolviam

pedaços de carne em uma quantidade

de sal extraído da água do mar;

II. os índios americanos amarravam fatias

de bisão e de veado no alto de uma

tenda fechada, sobre uma fogueira

colocada no centro da tenda;

III. os colonos americanos armazenavam

alimentos pere cíveis em cavernas e

fontes.

Comparando estas soluções com os métodosmodernos de preservação dos alimentos,pode-se considerar quea) os métodos modernos não incorporaram

nenhuma das soluções apontadas em I, IIou III.

b) embora com mais tecnologia e apesar deusarmos outros métodos, ainda hoje recor -remos à refrigeração, conforme já faziam oscolonos americanos.

c) apesar de usarmos outros métodos, aindahoje fazemos o mesmo que os índios ame -

ricanos, mas abandonamos o prin cípio deconservação usado pelos egípcios.

d) a despeito do nosso avanço tecnológico,não foram intro duzidos métodos de conser -vação baseados em princípios diferentesdos utilizados nos exemplos apresentados.

Resolução

Os métodos modernos incorporaram as trêssoluções apon tadas em I, II e III.I. A salga (adição de grandes quantidades de

cloreto de só dio, facilmente extraído daágua do mar) de carnes permite conservá-las por muito mais tempo. O excesso de salfaz as células dos micro-organismos quepoderiam deteriorar esses alimentosperderem água por osmose, num processoque acaba por matá-los.

II. A defumação é uma técnica de preservaçãode carnes que consiste na exposição aocalor da fumaça. A fumaça da queima damadeira contém metanal (aldeído fórmico)que destrói as bactérias.

III. Nas cavernas e fontes a temperatura é maisbaixa. Diminuindo a temperatura, diminui avelocidade com que o alimento deteriora.Portanto, embora com mais tecnologia,ainda hoje recorremos à refrigeração,conforme já faziam os colonos americanos.

Resposta: B

� (MODELO ENEM) – É costume popular acolocação de sólidos como açúcar ou pó decafé sobre feridas. A retirada de líquido, fa -vorecendo a ci ca trização pode ser mais beminter pretada pelo efeito coligativo:a) osmóticob) criométricoc) ebuliométricod) criométrico e ebuliométricoe) tonométrico e ebuliométricoResposta: A

� (UNIP) – A adição de certa quantidade decloreto de sódio à água irá causar:a) aumento da pressão máxima de vapor.b) diminuição do ponto de ebulição.c) diminuição da pressão osmótica.d) diminuição do ponto de congelamento.e) aumento do ponto de ebulição e do ponto de

con gelamento.Resolução

A adição de cloreto de sódio à água irá causar:abaixa mento da pressão máxima de vapor, ele -vação da tem peratura de ebu lição, abai xamen toda temperatura de congelamento e au mento dapressão osmótica. As pro prie dades coliga tivas de - pendem da con centração de partículas dispersas.Resposta: D

� (UFMG – MODELO ENEM) – Num congelador, há cincofôrmas que contêm líquidos diferentes, para fazer gelo epicolés de limão. Se as fôrmas forem colocadas, ao mesmotempo, no congelador e es tiverem, inicialmente, com a mesmatemperatura, vai con gelar-se primeiro a fôrma que contém500mL de a) água pura.b) solução, em água, contendo 50mL de suco de limão.c) solução, em água, contendo 50mL de suco de limão e 50g

de açúcar.d) solução, em água, contendo 100mL de suco de limão e 50g

de açúcar.

RESOLUÇÃO:

Uma solução aquosa congela em temperatura menor que 0°C.

Abaixando a temperatura, a água congela primeiro.

Resposta: A

� Considere as soluções A e B:

A: glicose 0,3 mol/L (não ioniza)

B: NaCl 0,2 mol/La) Qual a solução que apresenta a menor temperatura de

congelamento?b) Qual a solução que tem a menor pressão osmótica?

RESOLUÇÃO:

A: 0,3 mol/L

B: NaCl → Na+ + Cl–

0,2 mol/L 0,2 mol/L 0,2 mol/L

0,4 mol/L

a) B b) A

� (FI-TAUBATÉ-SP) – Um protozoário que vive nor malmenteno oceano é colocado em água po tável. Haverá definhamentoou turgência (in cha ço) desse protozoário? Explique resumi da -mente.

RESOLUÇÃO:

Quanto menor o número de partículas dispersas, menor a pressão

osmótica.

A água potável é hipotônica em relação à água do mar, e portanto,

haverá entrada de água no protozoário, ocorrendo a turgência

(inchaço).


QUÍMICA 215

COMBUSTÃO DOS ALIMENTOS

Na combustão de um alimento, ocorre liberação de ener gia.A quei ma de 1 grama de glicose libera 15,6 kJ (quilojoule)ou 3,73 kcal (quilocaloria).

C6H12O6(s) + 6O2(g) → 6CO2(g) + 6H2O(l)

Frequentemente, encontramos tabelas com os“valores ener géticos” dos alimentos. Esses valores sãocomu mente dados em quilocalorias, embora fossemelhor serem dados em quilo joules. Veja tabela abaixo:

Esses “valores energé ti cos” correspondem à energialibe rada nas reações do metabo lismo desses alimen tosno organismo.Quando dizemos que o cho colate “tem muita calo ria”,is so signi fica que, nas rea ções do meta bolismo do cho -colate no orga nis mo, há liberação de muita ener -gia, que recebe o nome de calor de com bustão.Um adulto com o peso normal deveria consumir diaria -mente, jun tando todas as refeições, entre 1800 e2000kcal. Mas, em apenas 100 gramas de chocolateao leite, existem aproximadamente 570 kcal.

Alimento Valor energético (kcal/g)

manteiga 7,60

chocolate 4,67

açúcar 4,00

arroz 3,60

batata-inglesa 0,90

peixe 0,84

carne de vaca 2,90

14Energia nas transformações químicas

• Reação exotérmica • Reaçãoendotérmica • Entalpia

1. Reação química e energiaVerifica-se, experimentalmente, que nas reações quí -

micas ocorrem variações de temperatura, isto é, asreações químicas são acompanhadas de variações deenergia. A Termoquímica vai estudar essas variações

de energia que acompanham as transformações

químicas.

Uma transformação química representa o rearranjode átomos de uma estrutura para formar uma novaestrutura. Essas modificações estruturais são acom -panhadas de absorção ou desprendimento de energia sobvárias formas.

Energia de um certo corpo é a capacidade de o corporealizar trabalho. A energia se manifesta de várias for mas.

Em relação a um ponto de referência, podemos de -finir duas energias fun damentais: energia cinética, que éa energia de corpos móveis, e energia po tencial ouenergia de posição.

Quando uma mistura de hidrogênio e oxigênio,submetida a uma faísca, explode, produzindo água, umaparte da energia aparecerá sob a forma de calor, outra soba forma de luz, e uma terceira parcela na forma de som.

Nas pilhas, a maior parte da energia envolvida é denatureza elétrica. Geralmente, as reações são feitas emrecipientes abertos sob pressão constante, e a energiaque se manifesta é a energia térmica. As variações tér -micas são facilmente determinadas e até com altaprecisão. Nessas determinações, supõe-se o recipienteconstituído de paredes adiabáticas, evitando-se a trans -missão de calor.

No decurso de uma série de transformações ener -

géticas, não há ganho nem perda de energia, mas

ape nas transformação de energia em outra forma de

energia (Princípio da Conservação da Energia).

Assim, a síntese da água a partir de seus elementoslibera 68,3kcal de calor para cada mol de água líquida for -mada.

Na decomposição de 1 mol de água líquida, a mes maquantidade de energia é absorvida:

1H2O(l) + 68,3kcal → 1H2(g) + 1/2O2(g)

1H2(g) + 1/2O2(g) → 1H2O(l) + 68,3 kcal


QUÍMICA216

FONTES DE ENERGIA

1) Usinas hidrelétricas

Barragens represam a água por meio de com portas.Quando estas se abrem, a água, descendo em grandevelocidade, movi menta as pás da turbina que, por suavez, movimentam o gerador, produzindo energiaelétrica.2) Energia nuclear

Processos envolvendo reações de fissão e fusãonucleares.

3) Energia solar

Sistemas utilizam a energia solar para o aquecimentode água.4) Energia eólica

Energia dos ventos.5) Energia das marés

6) Reações químicas

Nas usinas termoelétricas, carvão ou deri vados dopetróleo são queimados e a ener gia liberada étransformada em energia elétrica.A maior parte da energia atualmente uti lizada é obtida apartir de reações quími cas.

Saiba mais??

O calor é uma forma de energia. Portanto uma quan -tidade de calor pode ser medida em joule, podendo serusada também a caloria.

Caloria (cal)Quantidade de calor necessária para aumentar a tem -

peratura de 1 grama de água de 1°C (de 16,5°C a 17,5°C).1 caloria = 4,18 joules1 quilocaloria (kcal) = 1000 calorias

2. Reações exotérmicas e endotérmicas

Em uma equação termoquímica, o calor é escrito co -mo se fosse um produto (reação exotérmica) oureagente (reação endotérmica).

Reações exotérmicasExemplo

Na reação acima, 94,1 kcal são liberadas quando 1mol de CO2(gás) é formado a partir de grafita e oxi gênio(reação exotérmica).

Graficamente, as reações exotérmicas têm a se -guinte representação:

Observe no gráfico que o conteúdo energético dos

reagen tes é maior que o dos produtos.

Em uma reação exotér mica, o calor é escrito naequação como se fosse um produto:

Reações endotérmicasExemplo

Nessa reação, 12,4 kcal são absorvidas na formaçãode 2 mols de HI (gás), a partir de hidrogênio e iodo cris -talino (reação endotérmica).

Graficamente, as reações endotérmicas têm aseguinte representação:

Uma reação en dotér mica, para se processar, ne -cessita de um forne cimento externo de ener gia. Des semodo, a energia armazenada nos produtos é maior

que a dos reagentes.

H2(g) + I2(s) + 12,4kcal → 2HI (g) ou

H2(g) + I2(s) → 2HI(g) – 12,4 kcal

A + B → C + D + x kcal

C(grafita) + O2(g) → CO2(g) + 94,1 kcal

Um processo é exotérmico se o calor é liberado, e

endotérmico se o calor é ab sorvido.

REAÇÃO EXOERGÔNICA

– reação que libera energia.

Quando a reação libera calor tem-se uma rea ção

exotérmica.REAÇÃO ENDOERGÔNICA

– reação que absorve energia.

Quando a rea ção absorve calor tem-se uma rea ção

endotérmica.


QUÍMICA 217

Em uma reação endotérmica, o calor é escrito naequação como se fosse um reagente:

3. Calor de reação ou energia de reação

O calor de reação mede a diferença de energia entreos reagentes e os produtos, desde que as substânciasiniciais e finais estejam, todas, a mesma temperatura e amesma pressão.

4. Entalpia (H)Um sistema químico pode armazenar energia. Esta

pode ser definida de acordo com o mecanismo dearmazenagem. Assim, temos: energia cinética, energiapotencial gravitacional, energia potencial elétrica e energiaquímica.

Em termos mais práticos, podemos dizer que

Quando o sistema sofre uma transformação no seuestado, a variação de entalpia (ΔH) é dada por

→

onde H1 é a entalpia do sistema no seu estado inicial, e H2a entalpia do sistema no seu estado final.

Um mol de cada substância tem uma energia total (H)característica, assim como tem uma massa carac terística.

Em uma reação química, o calor de reação mede adiferença entre os conteúdos energéticos dos produtose dos reagentes. Se a pressão e a temperatura nos es -tados inicial e final forem as mesmas, o calor da rea çãoserá a medida de ΔH. Em uma reação exo térmica, H2 émenor que H1, de modo que ΔH tem valor negativo.

Exemplo

Variação de entalpia:

Assim, um mol de água líquida tem uma ener gia68 kcal a me nos que o sistema cons tituído por 1 mol deH2 e 1/2 mol de O2 gasosos.

Usando valores imaginários de entalpia, o leitorpoderá entender mais facil men te o sinal de ΔH.

sendo:HR = entalpia dos reagentes

HP = entalpia dos produtosEscrevemos a equação assim:

Classicamente, o calor de reação seria um “pro duto”:

Em uma reação endotérmica, H2 é maior que H1, demodo que ΔH tem um valor positivo.

Exemplo

Variação de entalpia:

H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(l) + 68 kcal

H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(l) ΔH = – 68 kcal

ΔH = HP – HR = 32 – 100 = – 68

ΔH = H2 – H1 = – 68 kcal

ΔH = H2 – H1

Estado

inicial H1

Estado

final H2

“Em um sistema químico, a energia total é cha -

mada entalpia e é de signada H”.

A “energia de reação” ou “calor de rea ção” é a

ener gia térmica liberada ou ab sorvida numa reação.

A + B + x kcal → C + D ou

A + B → C + D – x kcal

ΔH = H2 – H1 = + 12,4 kcal


QUÍMICA218

Assim, dois mols de HI gasoso têm uma energia12,4 kcal a mais que o sistema constituído por 1 mol deH2 ga soso e 1 mol de I2 sólido.

Usando valores imaginários, teríamos:

Escrevemos a equação assim:

Classicamente, o calor de reação seria um “rea -gente”.

Mudanças de estado de agregação (trans formaçõesfísicas)

Saiba mais??

H2(g) + I2(s) + 12,4kcal → 2HI(g) ou

H2(g) + I2(s) → 2HI(g) – 12,4 kcal

H2(g) + I2(s) → 2HI(g) ΔH = + 12,4 kcal

ΔH = HP – HR = 62,4 – 50 = + 12,4

� (ENEM – EXAME NACIONAL DO ENSINO MÉ DIO) – “Ape nas nobanho matinal, por exemplo, um cidadão utiliza cerca de 50 litros deágua, que depois terá que ser tra tada. Além disso, a água é aquecidacon sumindo 1,5 quilowatt-hora (cerca de 1,3 mi lhões de calorias), e paragerar essa energia foi preciso per tur bar o ambiente de algumamaneira...”

Com relação ao texto, supondo a existência de um chuveiro elétrico,pode-se afirmar que:

a) a energia usada para aquecer o chu veiro é de ori gem química,transfor mando-se em energia elétrica.

b) a energia elétrica é transformada no chu veiro em energia mecânicae, pos teriormente, em energia térmica.

c) o aquecimento da água deve-se à resis tência do chuveiro, onde aenergia elé trica é transformada em energia térmica.

d) a energia térmica consumida nesse ba nho é posteriormentetransformada em energia elétrica.

e) como a geração da energia perturba o am biente, pode-se concluirque sua fon te é algum derivado do petróleo.

Resolução

Em um resistor a energia elétrica é trans formada em energia térmica.Resposta: C

� (ENEM – EXAME NACIONAL DO ENSINO MÉDIO) – Há diver -sas maneiras de o ser humano obter energia para seu pró priometabolismo utilizando energia armaze nada na cana-de-açú car.

O esquema a seguir apresenta quatro alternativas dessa utili za ção.

A partir dessas informações, conclui-se quea) a alternativa 1 é a que envolve maior diversidade de ativida des

econômicas.b) a alternativa 2 é a que provoca maior emissão de gás carbônico para

a atmosfera.c) as alternativas 3 e 4 são as que requerem menor conhe cimento

tecnológico.d) todas as alternativas requerem trabalho humano para a obtenção de

energia.e) todas as alternativas ilustram o consumo direto, pelo ser humano, da

energia armazenada na cana. Resolução

O trabalho humano é necessário em todas as alterna tivas de uti lização dacana-de-açúcar, em diferentes formas e intensidades.A produção do caldo de cana (1) e a da rapadura (2) é a que de man damenores tecnologia e intensidade no manejo de mão-de-obra.Já a produção do açúcar refinado (3) e do etanol (4) re quer maiorquantidade de insumos tecnológicos e o emprego mais intenso demão-de-obra de diferentes graus de qualificação.A emissão maior de gás carbônico relaciona-se às quei madas,processo geralmente ligado ao trato industrial.Resposta: D


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QUÍMICA 219

� (UNICAMP-SP) – Rango, logo depois de servir o bolo,levou os convidados de volta ao bar. Lá, para entreter os con -vidados, Dina acomodou um ovo sobre um suporte plástico.Esse ovo tinha fitas de vedação nas duas extremidades,tapando pequenos furos. Dina retirou as vedações, apoiou oovo novamente no suporte plástico e levou um palito defósforo aceso próximo a um dos furos: de imediato, ou viu-seum pequeno barulho, parecido a um fino assovio; surgiu, então,uma chama quase invisível e o ovo explodiu. Todos aplaudiam,enquanto Dina expli cava que, no interior do ovo (na verdade erasó a casca dele), ela havia colocado gás hidrogênio e que o queeles tinham acabado de ver era uma reação química. Aplausosnovamente.a) Se o gás que ali estava presente era o hidrogênio, a que

reação química Dina fez referência? Responda com aequação química correspondente.

b) Se a quantidade (em mols) dos gases reagentes foi maiorque a do produto gasoso, então o ovo deveria implodir, enão, explodir. Como se pode, então, explicar essa explosão?

RESOLUÇÃO

a) 2H2(g) + O2(g) ⎯→ 2H2O(g) + calor

b) A explosão ocorreu, pois a reação é fortemente exotérmica,

isto é, o aumento da temperatura provoca um grande aumento

de volume do produto gasoso.

� (FATEC-SP) – Considere as equações termo químicas apre -sentadas a seguir

I) H2O(l) + 43,9kJ → H2O(g)

II) C(s) + O2(g) → CO2(g) + 393kJ

III) C2H5OH(l) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l) + 1366kJ

IV) H2O(g) → H2(g) + 1/2O2(g) – 242kJ

V) 436kJ + H2(g) → 2H(g)

São processos exotérmicos:a) I e II b) II e III c) III e IVd) I e V e) II e V

RESOLUÇÃO:

I) Calor reagente: endotérmica.

II) Calor produto: exotérmica.

III) Calor produto: exotérmica.

IV) Calor no 2.o membro com sinal negativo. Passa para o 1.o

mem bro e fica calor reagente: endotérmica.

V) Calor reagente: endotérmica.

Resposta: B

� (UNIP – MODELO ENEM) – O conteúdo energético de umsistema é deno minado en talpia. Em uma reação exotérmicaocorre liberação de energia.Numa reação exotérmica, a entalpia dos produtos éa) menor que a dos reagentes;b) maior que a dos reagentes;c) igual à dos reagentes;d) dependente da reação;e) maior ou igual à dos reagentes.

RESOLUÇÃO:

Resposta: A

15 Calor de reação • Calor de combustão,

neutralização e formação

1. Calor de reação ou energia de reação – uma propriedade extensiva

O calor de reação mede a diferença de energia entreos reagentes e os produtos, desde que as substânciasiniciais e finais estejam, todas, a mesma temperatura e amesma pressão.

O calor de reação é propriedade extensiva, ou se -ja, é proporcional à quantidade de material participante dareação.

Consideremos, por exemplo, a reação:

A energia liberada na formação de 2 mols de CO2 é2 x 94,1 kcal = 188,2 kcal e para a formação de 1 grama(1/44 do mol) de CO2 é 1/44 (94,1 kcal) = 2,1 kcal.

Se a pressão e a temperatura nos estados inicial efinal forem as mesmas, o calor de reação será a medidade ΔH (variação de entalpia). Portanto ΔH também é uma

propriedade extensiva.O calor de reação assume o nome da própria rea ção.

2. Calor de combustãoReação de combustão:

C(grafita) + O2(gás) → CO2(gás) + 94,1 kcal/mol de C

“Energia de reação” ou “calor de reação” é a

energia térmica liberada ou absorvida numa rea ção.


QUÍMICA220

Exemplo

ΔH = – 393kJ/mol calor de (entalpia de combustão) combustão

3. Calor de neutralizaçãoReação de neutralização:

Exemplo

ΔH = – 57,2kJ (entalpia de neutralização)

4. Entalpia ou calor de formação: ΔHf

O estado padrão de uma substância simples é a for -ma física e alotrópica mais abundante em que ela seapresenta a 25°C e 1 atm.

O2(g) → padrão O3(g) → não é padrão

C(gr) → padrão C(d) → não é padrão

C(gr) = grafita C(d) = diamanteExemplos

ΔHf = – 68kcal

entalpia de formação

da água líquida

ΔHf = + 19kcal

Sromb: enxofre rômbico entalpia de formação

do sulfeto de

carbono líquido

ΔHf = + 34kcal

entalpia de formação

do ozônio gasoso

ácido + base → sal + água

HBr(aq) + NaOH(aq) → NaBr(aq) + H2O(l) + 13,7kcal

ou 57,2kJ

É o calor liberado ou absorvido na reação de

forma ção de 1 mol de uma substância a partir de

subs tâncias simples no estado padrão.

Qual o melhor combustível?RESOLUÇÃO

É o gás hidrogênio, H2. A queima de 1g de H2 libera28,7 kcal, enquanto a combustão de 1g de gasolinalibera 11,5 kcal. A quei ma de 1g de etanol (álcoolcomum) libera ape nas 6,4 kcal.Além de apresentar o maior calor de com bustão, ouso do hidrogênio não produz impacto ambiental. Aqueima do etanol po de produzir monóxido de carbono(vene noso). A queima da gasolina, além de pro du zirmonóxido de carbono, forma também dióxido deenxofre, pois contém enxofre co mo impureza.

Saiba mais??

CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) + 393kJ/mol

1H2(g) + ––– O2(g) → H2O(l)

2

3––– O2(g) → O3(g)2

C(gr) + 2Sromb → CS2(l)


No Portal Objetivo

� (ENEM – EXAME NACIONAL DO ENSINO MÉDIO) – Ao beberuma solução de glicose (C6H12O6), um corta-cana ingere uma substância

a) que, ao ser degradada pelo organismo, produz energia que pode serusada para movimentar o corpo.

b) inflamável que, queimada pelo organismo, produz água para mantera hidratação das células.

c) que eleva a taxa de açúcar no sangue e é armazenada na célula, oque restabelece o teor de oxigênio no organismo.

d) insolúvel em água, o que aumenta a retenção de líquidos peloorganismo.

e) de sabor adocicado que utilizada na respiração celular, fornece CO2para manter estável a taxa de carbono na atmosfera.

Resolução

A glicose (C6H12O6), ao reagir com O2, libera energia que é usada, porexemplo, para movimentar o corpo. A equa ção química que representaesse processo é

C6H12O6 + 6O2 → 6 CO2 + 6H2O + energia

A glicose é solúvel em água. A formação de CO2 na respiração celularnão mantém estável a taxa de carbono na atmosfera. A hidratação dascélulas resulta da absorção de água pelo organismo.Resposta: A

� (ENEM – EXAME NACIONAL DO ENSINO MÉDIO) – Os siste -mas de cogeração representam uma prática de utilização racional decombustíveis e de produção de energia. Isto já se pratica em algumasindústrias de açúcar e de álcool, nas quais se aproveita o bagaço dacana, um de seus subprodutos, para produção de energia. Esseprocesso está ilustrado no esquema abaixo.


QUÍMICA 221

Entre os argumentos favoráveis a esse sistema de cogeração po de-se destacar que elea) otimiza o aproveitamento energético, ao usar queima do bagaço

nos processos térmicos da usina e na geração de eletricidade.b) aumenta a produção de álcool e de açúcar, ao usar o bagaço como

insumo suplementar.c) economiza na compra da cana-de-açúcar, já que o bagaço também

pode ser transformado em álcool.d) aumenta a produtividade, ao fazer uso do álcool para a geração de

calor na própria usina.e) reduz o uso de máquinas e equipamentos na produção de açúcar e

álcool, por não manipular o bagaço da cana.Resolução

Pelo fluxograma fornecido, percebemos que o bagaço é aproveitadopara produção de calor e eletricidade, que são utilizados no processoindustrial para se obter açúcar e álcool. Esse sistema de cogeraçãootimiza o aproveitamento energético.Resposta: A

� (PASUSP – MODELO ENEM) – A análise do conteúdo ca -ló rico de um sorvete demonstra que ele contém, aproxi -madamente, 5% de pro teínas, 22% de carboidratos e 13% degorduras. A massa res tante pode ser considerada como água.A tabela abaixo apre senta dados de calor de combustão paraesses três nutrientes. Se o valor energético diário reco -mendável para uma criança é de 8400 kJ, o número desorvetes de 100 g necessários para suprir essa demanda seriade, aproximadamente,

a) 2 b) 3 c) 6 d) 9 e) 12

RESOLUÇÃO

Para 100g de sorvete, temos:

Proteínas: 1g –––––––– 16,7kJ

5g –––––––– x

x = 83,5kJ

Carboidratos: 1g –––––– 16,7kJ

22g ––––– y

y = 367,4kJ

Gorduras: 1g –––––– 37,7kJ

13g ––––– z

z = 490,1kJ

Total = 941kJ

Número de sorvetes:

8400kJ––––––– = 8,9941kJ

Logo, 9 sorvetes.

Resposta: D

� (UFF-RJ) – O metano é um gás produzido em gran desquantidades, na superfície terrestre, nos proces sos de decom -posição de matéria orgânica, e é uma das principais fontes na -tu rais de dióxido de carbono na atmosfera. A formação do CO2se dá pela oxidação do metano:

CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l)

Considerando-se que o valor da variação de entalpia para 1 molde metano é de – 890,3kJ, a quantidade de calor liberada nacombustão total de 10,0g de metano é:Dado: massas molares em g/mol: C: 12; H: 1.a) 370kJ b) 420kJ c) 556kJd) 680kJ e) 780kJ

RESOLUÇÃO:

M(CH4) = (12 + 4 . 1)g/mol = 16g/mol

16g –––––––––––––––– 890,3kJ

10,0g –––––––––––––– x

x = 556,4kJ

Resposta: C

� (FUVEST-SP)

Compare as qualidades de cada um dos três com bustíveis,levando em conta seu poder energético e o impacto ambientaldecorrente do seu uso. Justifique.

RESOLUÇÃO:

Com relação ao poder energético, hidrogênio é o melhor. Com

relação ao impacto no meio ambiente, a gasolina é a que mais

polui. O combustível que menos polui é o hidrogênio.

Combustível Calor de combustão (kcal/g)

hidrogênio 28,7

gasolina 11,5

etanol 6,4

Nutriente (1 grama) Calor liberado (kJ)

Proteínas 16,7

Carboidratos 16,7

Lipídeos (gorduras) 37,7


QUÍMICA222

1. Lei de Hess ou da aditividade dos calores de reação

Essa lei é muito útil para determinar indiretamentecalor de reação, impossível de ser medido experimen tal -mente. O calor total liberado ou absorvido nas reaçõessucessivas

é o mesmo que o calor liberado ou absorvido na reação

Outra maneira de dizer amesma coisa é que o ca lorliberado ou absor vido nareação A → C não de -pende do número deestados intermediários.

O calor liberado ou absorvido na reação A → C sódepende do conteúdo de energia de A e C.

Para o leitor verificar a Lei de Hess, vamos utilizarvalores imaginários.

Exemplo 1

É impossível medir com precisão o calor liberadoquando C quei ma, dando CO, porque a oxi dação não podeser parada exatamente no estágio CO. Po demos,entretanto, medir o calor liberado quando C queima dando

CO2 (94,1 kcal por mol de C) e o calor liberado quandoCO queima dando CO2 (67,7 kcal por mol de CO). O calorliberado, quando C queima dando CO, pode ser deter -minado tratando algebricamente es tas duas últimasequações termoquímicas deter minadas experi mental -mente. Assim:

Invertendo a equação (II):

Somando as equações I e III, fica:

Cancelando:

Exemplo 2

Dadas as reações:

calcular o calor de combustão do álcool etílico de acordocom a equação:

Resolução

Na equação incógnita, o C2H6O está no primeiromem bro, enquanto na equa ção III, está no se gundo mem -bro. Invertemos a equação III (o calor muda de sinal).

Na equação incógnita, temos 2CO2 no segundo mem - bro. Na equação I, temos apenas 1CO2 no segundomembro. Multiplicamos a equação I por dois (o calor émultiplicado por dois).

Na equação incógnita, temos 3H2O no segundomembro. Na equação II, existe apenas 1H2O no segundomembro. Multiplicamos a equação II por três (o calor émultiplicado por três).

Escrevemos as equações e somamos membro amembro.

C2H6O + 3O2 → 2CO2 + 3H2O + calor

I) C + O2 → CO2 + 94 kcal

II) H2 + 1/2O2 → H2O + 68 kcal

III) 2C + 3H2 + 1/2O2 → C2H6O + 74 kcal

C(s) + 1/2O2(g) → CO(g) + 26,4 kcal

C(s) + O2(g) + CO2(g) →

→ CO2(g) + CO(g) + 1/2O2(g) + (94,1 – 67,7) kcal

III) CO2(g) → CO(g) + 1/2O2(g) – 67,7 kcal

A → C

I) C(s) + O2(g) → CO2(g) + 94,1 kcal

II) CO(g) + 1/2O2(g) → CO2(g) + 67,7 kcal

A → B → D → C – calor total: q1

A → B → C – calor total: q2

A → C – calor total: q3q1 = q2 = q3

A → B e B → C

A variação de energia térmica em um pro cessoquímico é a mesma se o processo se realiza emum ou em diver sos es tá gios, pois a variação deenergia de pende so mente das propriedades dassubs tân cias iniciais e finais.

16 A Lei de Hess • Lei de Hess (Aditividade dos caloresde reação) • Cálculo de ΔH


Somando-se:

2. Cálculo do ΔH de uma reação, usando a Lei de HessTal como fizemos para calor de reação, o ΔH de uma

reação pode ser calculado tratando algebricamente asequações termoquímicas.

Exemplo

Têm-se as seguintes reações, a 25°C e 1 atm.

Calcular o ΔH da reação:

Observação

Quando numa equação não vem a quan tidade dasubs tância relacionada com o ΔH, suben tende-se que areação foi realizada, usando proporções que são as

quantidades em mols dessas substâncias, expressas naequação como coeficientes.

Na equação a, subentende-se que 1 mol de carbonografita combina-se com 1 mol de oxigênio e libera 1 molde CO2, acompanhado de uma perda de 94,1 kcal.

Resolução

Para se obter o ΔH em questão, deve-se:• escrever a equação a.• escrever a equação b multiplicada por 2 orientada

pela equação-problema.• escrever a equação inversa de c.

Em seguida, basta somá-las.

A Lei de Hess permite tratar as equações termo -químicas como se fossem equações matemáticas.

C(grafita) + 2H2(g) → CH4(g) ΔH = ?

C(grafita) + O2(g) → CO2(g) ΔH = – 94,1 kcal

2H2(g) + O2(g) → 2H2O( l) ΔH = – 136,6 kcal

CO2(g) + 2H2O( l) → CH4(g) + 2O2(g)

ΔH = + 212,8 kcal––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

C(grafita) + 2H2(g) → CH4(g) ΔH = – 17,9 kcal

a) C(grafita) + O2(g) → CO2(g) ΔH = – 94,1 kcal

b) H2(g) + 1/2O2(g) → H2O (l) ΔH = – 68,3 kcal

c)CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) ΔH = – 212,8 kcal

C2H6O + 3O2 → 2CO2 + 3H2O + 318 kcal

I) 2C + 2O2 → 2CO2 + 188 kcal

II) 3H2 + 3/2O2 → 3H2O + 204 kcal

III) C2H6O → 2C + 3H2 + 1/2O2 – 74 kcal

QUÍMICA 223



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� (ENEM – EXAME NACIONAL DO ENSINO MÉDIO) – NoBrasil, o sistema de transporte depende do uso de combustíveisfósseis e de biomassa, cuja energia é convertida em movimentode veículos. Para esses combustíveis, a transformação deenergia química em energia mecânica acontecea) na combustão, que gera gases quentes para mover os

pistões no motor.b) nos eixos, que transferem torque às rodas e impulsionam o

veículo.c) na ignição, quando a energia elétrica é convertida em

trabalho.d) na exaustão, quando gases quentes são expelidos para trás.e) na carburação, com a difusão do combustível no ar.Resolução

Os combustíveis armazenam energia potencial quí mica. Nacom bustão, a energia química é liberada e os gases formadosaplicam forças nos pistões do motor, as quais realizamtrabalho, usado para movimentar o veículo (produção deenergia mecânica).Resposta: A

� Quando se forma 1 mol de H2O(l) a partir de H2(g) e O2(g),há uma liberação de 68,3 kcal. Para passar 1 mol de H2O(l) parao estado gasoso, são neces sárias 10,5 kcal. Qual é o calorliberado na formação de 1 mol de H2O(g), a partir de H2(g) eO2(g)?Resolução

I) H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(l) + 68,3 kcal

II) H2O(l) + 10,5 kcal → H2O(g) ou

III) H2O(l) → H2O(g) – 10,5 kcal

Somando-se I e III:

H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(g) + 57,8 kcal

Portanto a formação de H2O(g) libera me nos calor que aformação de H2O(l), pois uma parte do calor de reação foiusada para fazer a mudança de estado físico.


� (UFAL – MODELO ENEM) – A Lei de Hess estabelece queo calor liberado ou absorvido numa reação química só dependedos estados inicial e final, ou seja, não depende do número deestados intermediários. O calor envolvido numa reação podeser determinado tratando algebricamente equações termo -químicas. A Lei de Hess também é chamada de lei de aditivi -dade dos calores de reação, porque o calor de reação pode serdeterminado pela soma de equações químicas.

Todos os sistemas a seguir estão a 25°C:

C(s) + O2(g) → CO2(g) ΔH = – 94kcal

H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(l) ΔH = – 68kcal

CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) ΔH = – 212kcal

Calcular a variação de entalpia (ΔH) da reação:C(s) + 2H2(g) → CH4(g)

a) + 18kcal b) – 18kcal c) + 36kcald) – 36kcal e) – 110kal

RESOLUÇÃO:

Manter a primeira equação, multiplicar a segunda equação por 2,

inverter a terceira equação e somar:

C + O2 → CO2 ΔH = – 94kcal

2H2 + O2 → 2H2O ΔH = – 136kcal

CO2 + 2H2O → CH4 + 2O2 ΔH = + 212kcal

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––C + 2H2 → CH4 ΔH = – 18kcal

Resposta: B

� Calcule o ΔH para a reação C2H4 + H2 → C2H6, sabendo-seque:C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O + 341,1 kcal

C2H6 + 7/2O2 → 2CO2 + 3H2O + 372,3 kcal

H2 + 1/2O2 → H2O + 67,2 kcal

RESOLUÇÃO:

Manter a primeira equação; inverter a segunda equação; manter a

terceira equação; somar.

C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O + 341,1 kcal

2CO2 + 3H2O → C2H6 + 7/2O2 – 372,3 kcal

H2 + 1/2O2 → H2O + 67,2 kcal–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––C2H4 + H2 → C2H6 + 36 kcal

� (UNICAMP-SP) – Grafita e diamante são formas alo tró -picas cujas equações de combustão são apresentadas abaixo:C(gr) + O2(g) → CO2(g) ΔH = – 393,5 kJ mol–1

C(d) + O2(g) → CO2(g) ΔH = – 395,4 kJ mol–1

a) Calcule a variação de entalpia necessária para converter1,0 mol de grafita em diamante.

b) Qual a variação de entalpia envolvida na queima de 120g degrafita? (C = 12g/mol)

RESOLUÇÃO:

a) Manter a primeira equação e inverter a segunda:

C(gr) + O2(g) → CO2(g) ΔH = – 393,5 kJ mol–1

CO2(g) → C(d) + O2(g) ΔH = + 395,4 kJ mol–1 +––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

C(gr) → C(d) ΔH = + 1,9 kJ mol–1

b) 12g ––––––––––––––––– 393,5 kJ } x = 3935 kJ120g ––––––––––––––––– x

ΔH = – 3935 kJ

QUÍMICA224


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