QUÍMICA GERAL LICENCIATURA EM QUÍMICA

QUMICA GERAL

LICENCIATURA EM QUMICAProf. Dr. Srgio Henrique Pezzin

MATRIA E ENERGIAMatria:Tudo que tem massa e ocupa lugar no espao.

Substncia:Forma simples e pura da matria.

Estados da Matria:Slido Forma rgida da matriaLquido Forma fluida da matria que tem superfcie bem definida e toma forma do recipiente que a contm.Gs Forma fluida da matria que ocupa todo o recipiente que a contm.

http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/sergiohp/ATKINS, P e.; Jones, L. Princpios de Qumica: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente, Porto Alegre: Bookman, 2001.

PROPRIEDADES FSICAS E QUMICAS Propriedade Fsica:Caracterstica que podemos observar ou medir sem alterar a identidade da substncia.Ponto de fuso (PF), dureza, cor, estado, densidade.

Propriedade Qumica:Habilidade de uma substncia em se transformar em outra(s) substncia(s).P.ex.: hidrognio reage com oxignio para formar gua.

PROPRIEDADES FSICAS E QUMICAS Identifique todas as propriedades e transformaes qumicas nesta afirmao:

O cobre um elemento marrom-avermelhado obtido do sulfeto de cobre mineral por aquecimento no ar, que forma xido de cobre. Aquecendo xido de cobre com carbono se produz cobre impuro, que purificado por eletrlise

PROPRIEDADES FSICAS E QUMICAS Propriedade Intensiva:Independe do tamanho da amostra.Temperatura, densidade.

Propriedade Extensiva:Depende do tamanho da amostra.Massa, volume.

PROPRIEDADES FSICAS E QUMICAS Calcule a densidade mdia de um nico tomo de carbono assumindo que uma esfera de raio 77 pm e que a massa de um tomo de carbono 2,0 x 10-23g.

A densidade do diamante 3,5 g cm-3. O que sua resposta lhe sugere sobre o modo como os tomos esto empacotados no diamante ?

ENERGIA Medida da capacidade de realizar trabalho.Unidade SI: joule (J) 1J = 1 kg.m2.s-2

Energia Cintica:Ec = mv2 Energia Potencial:Ep = mgh Energia Potencial de Coulomb:

ENERGIA Energia do campo eletromagnticoOndas (rdio, luz, raios-X)Transporta energia pelo espao

ENERGIA Conservao da EnergiaEnergia total: E = Ec + Ep

Dissipao de energia: Movimento trmico

Variao de energia: E = Efinal - Einicial

FORA E PRESSO Forama = F

PressoP = F / AMolculas chocando-se contra uma parede.

Trabalhow = F. x = P. V

ELEMENTOS E TOMOSDo que constituda a matria ?Tales de Mileto: guaHerclito: fogoAristteles / Empdocles:gua, Terra, Fogo, Ar

ElementosSubstncias fundamentais a partir das quais todas as formas de matria podem ser construdas.

ELEMENTOS E TOMOSPropriedades dos Elementos

ELEMENTOS E TOMOStomo FilosficoAtomistas: Demcrito e Leucipo (400-500 aC.)tomo: indivisvelAceitao do vazio !

tomo CientficoExperimentao: Lavoisier, Proust, DaltonSculos XVIII e XIX

ELEMENTOS E TOMOSSuperfcie de GaAs (Microscopia eletrnica de tunelamento)

ELEMENTOS E TOMOSO modelo atmico de Dalton (1807)Todos os tomos de um dado elemento so idnticos.Os tomos de diferentes elementos tm massas diferentes.Um composto uma combinao especfica de tomos de mais de um elemento.Em uma reao qumica, os tomos no so criados nem destrudos, mas trocam de parceiros para produzir novas substncias.

ELEMENTOS E TOMOSDefinio moderna de elemento:

Substncia composta de uma nica espcie de tomo.

Atualmente 112 elementos j foram descobertos ou criados.

ELEMENTOS E TOMOSO modelo nuclearJ.J.Thompson (1897) desenvolveu experimentos para a descoberta da partcula sub-atmica: o eltron, e mediu a sua razo carga/massa.

ELEMENTOS E TOMOSO modelo nuclear

ELEMENTOS E TOMOSO modelo nuclear

Dimetro do ncleo 10-14 m

Dimetro do tomo 10-9 m

Partcula

Carga

Massa

Eltron (e-)

-1

9,109 x 10-31

Prton (p)

+1

1,673 x 10-27

Nutron (n)

0

1,675 x 10-27

ELEMENTOS E TOMOSEspectrometria de massa

massa entre tomos de um elemento

Nutrons

ELEMENTOS E TOMOSNmero atmico (Z):Nmero de prtons em um ncleo atmico.

Nmero de massa (A):Nmero de prtons e nutrons em um ncleo atmico.

Istopos:tomos com mesmo Z, mas A diferente.

ELEMENTOS E TOMOSAlguns istopos de elementos comuns*radioativo, vida curta

ElementoSmboloZAAbundncia, %hidrognio1H1199,985deutrio2H120,015trtio3H13Raro*Carbono-1212C61298,90Carbono-1313C6131,10Oxignio-1616O81699,76

ELEMENTOS E TOMOSExerccio 1:

Quantos prtons, nutrons e eltrons esto presentes em um tomo neutro de:

(a) carbono-14(b) ferro-56(c) urnio-235

TABELA PERIDICA


Quais caractersticas tm em comum os tomos de:(a) Ar-40(b) K-40(c) Ca-40 Em que eles so diferentes ?


Determine o nmero total de prtons, nutrons e eltrons em uma molcula de gua, H2O.

Que frao de sua prpria massa devida aos nutrons do seu corpo, assumindo que consiste basicamente de gua ?

COMPOSTOS, MOLCULAS E ONS

Anlise:Descoberta de quais elementos se combinaram para formar uma substncia.

Sntese:Produo de novas combinaes de tomos, novos materiais.


Composto:Substncia que consiste de dois ou mais elementos diferentes combinados em uma proporo definida.

Compostos Orgnicos (metano, glicose, polietileno, etc)

Compostos Inorgnicos (gua, slica, amnia, cloreto de sdio, etc.)


Molcula:Grupo discreto de tomos ligados em um arranjo especfico (covalente).

on:tomo (ou grupo de tomos ligados) carregado eletricamente Ction on carregado positivamentenion on carregado negativamente


Composto Molecular:Consiste de molculas.Em geral compostos binrios de dois no-metais so moleculares.

Composto Inico:Consiste de ons. Em geral compostos binrios de um metal e um no-metal so inicos.


Molculas e Compostos MolecularesFrmula qumica:Forma de expressar sua composio em termos de smbolos qumicos. Frmula molecular:Mostra quantos tomos de cada elemento compem uma nica molcula do composto.Frmula estrutural: Indica como os tomos esto ligados.


ons e Compostos InicosCristais Clula UnitriaNo falamos em molcula de um composto inico . Frmula unitria:Mostra a razo entre o nmero de tomos de cada elemento presente no composto em termos da menor quantidade de nmero de ons.


Exerccio 4:

Escreva a frmula do composto binrio formado por Clcio e cloro

Alumnio e oxignio

NOMENCLATURA DE COMPOSTOS Exerccio 5

D o nome dos compostos (a) Ag2S(b) Mg(OH)2(c) NiSO4.6H2O(d) H2SO3

NOMENCLATURA DE COMPOSTOS Exerccio 6

Escreva a frmula para os compostos (a) fosfato de alumnio(b) bromato de cobre(II)(c) slica(d) cido perclrico

ESTEQUIOMETRIAClculos envolvendo as massas das substncias que participam nas reaes qumicas: (do grego stoicheion, constituinte elementar, e metrein, medir).

Extrema importncia prtica:Previso terica da quantidade de reagentes a ser usada para se obter determinada quantidade de produtos, numa reao qumica, em condies pr-fixadas.

MASSA ATMICAPadro de massas atmicas (1961):a massa de 1/12 do tomo do istopo do carbono com A igual a 12 (12C). chamado unidade de massa atmica (u.m.a).

Massa atmica de um tomo a massa deste tomo expressa em u.m.a.

MASSA ATMICAEspectrometria de massas:permite a determinao da massa atmica com grande preciso.

Massa atmica do tomo 24Mg = 23,985 u.m.a 24 u.m.a = 24 x massa de 1/12 do 12C

Massa atmica do tomo 35Cl = 34,997 u.m.a 35 u.m.a = 35 x massa de 1/12 do 12C

MASSA ATMICAMassa atmica de um elemento:mdia ponderada das massas atmicas dos tomos de seus istopos constituintes.

O elemento cloro formado pelos istopos:35Cl, com abundncia natural de 75,4%, e 37Cl, com abundncia de 24,6% Massa atmica do elemento Cl = [(34,997 x 75,4) + (36,975 x 24,6)]/100 = 35,453 u.m.a.

no existe tomo de Cl com massa 35,453 u.m.a; esse o valor mdio da massa dos tomos de Cl.

MASSA MOLECULAR a massa de uma molcula da substncia expressa em u.m.a.

igual soma das massas atmicas de todos os tomos constituintes da molcula.

Exemplo:MA do H 1 u.m.a.MA do O 16 u.m.a.Massa molecular do H2O = (2 x 1) + 16 18 u.m.a.

FRMULA-MASSANo caso de substncias inicas, o termo massa molecular substitudo por frmula-massa, pois no existe molcula de substncia inica.

Exemplo:MA do Na 23 u.m.a.MA do Cl 35,5 u.m.a.Frmula-massa do NaCl = 23 + 35,5 58,5 u.m.a.

MOL a quantidade de tomos, molculas, ons, eltrons, etc., igual ao nmero de tomos que h em 12 g de carbono-12.

Este nmero igual a 6,02 x 1023 (conhecido como nmero de Avogadro).

Assim como uma dzia so 12 unidades e uma centena so 100 unidades, um mol so 6,02 x 1023 unidades.

MASSA MOLARMassa molar a massa de um mol de entidades (tomos, molculas, ons, etc.).Unidade: g.mol-1

Massa molar de um elemento a massa de 6,02 x 1023 tomos desse elemento.

numericamente igual sua massa atmica.MA do Cl = 35,5 u.m.a.Massa molar do Cl = 35,5 g.mol-1

ESTEQUIOMETRIA Exerccio 7

O ferro (massa atmica 56) essencial vida do homem porque est presente, na forma inica, no glbulo vermelho do sangue e transporta oxignio para os tecidos. No sangue de um adulto h 2,9 g de ferro, que esto contidos em cerca de 2,6 x 1013 glbulos vermelhos. Qual o nmero de tomos de ferro em cada glbulo vermelho ?

ESTEQUIOMETRIAClculos envolvendo reaes qumicas:

Escrever a equao qumica que representa o fenmeno descrito no problema.

Balancear a equao.

Relacionar os dados do problema com a incgnita.

EQUAES QUMICASSo descries abreviadas das modificaes que ocorrem durante uma reao qumica.

Permitem determinar relaes quantitativas entre reagentes e produtos.

as equaes devem estar balanceadas:devem obedecer lei da conservao da massa, tendo o mesmo nmero de tomos de cada elemento em ambos lados da seta.

EQUAES QUMICASConsideremos, p.ex., a equao para a combusto do etanol, C2H5OH :

C2H5OH + O2 2 CO2 + 3 H2O

No nvel molecular podemos ler:1 molcula de C2H5OH + 3 molculas de O2 2 molculas de CO2 + 3 molculas de H2O

EQUAES QUMICASRedimensionando para uma escala de laboratrio: 1 mol de C2H5OH + 3 mols de O2 2 mol de CO2 + 3 mol de H2O

A equao balanceada fornece as relaes quantitativas entre todos os reagentes e produtos.

EQUAES QUMICASExerccio 8

Uma amostra de um minrio de carbonato de clcio pesando 2,0 g, ao ser tratada com cido clordrico em excesso, produziu 1,5 x 10-2 mol de dixido de carbono. Equacione a reao qumica correspondente e calcule a porcentagem, em massa, de carbonato de clcio.

EQUAES QUMICASExerccio 9

A obteno de etanol, a partir de sacarose (acar) por fermentao, pode ser representada pela seguinte equao:C12H22O11 + H2O 4 C2H5OH + 4 CO2Admitindo-se rendimento de 100% e que o etanol seja anidro (puro), calcule a massa (em kg) de acar necessria para produzir 50 L de etanol.(detanol = 0,8 g/cm3)

MISTURAS E SOLUESSolues:Misturas homogneasSolventes e solutos

Cristalizao:Evaporao de solvente processo lento

Precipitao:Processo rpido precipitado (microcristalino)

MISTURAS E SOLUES Unidades de Concentrao

MISTURAS E SOLUESTitulao

Um volume de 10,0 mL de KOH(aq) 3,0 mol.L-1 transferido para um frasco volumtrico de 250 mL e diludo at a marca. Foi constatado que 38,5 mL desta soluo diluda foi necessrio para atingir o ponto estequiomtrico em uma titulao de 10,0 mL de uma soluo de cido fosfrico.Calcule:(a) a molaridade de H3PO4 na soluo,(b) a massa de H3PO4 na soluo inicial

MISTURAS E SOLUESEletrlitosSubstncias que dissolvem dando uma soluo que conduz eletricidade.

No eletrlitosFormam solues que no contm ons e, portanto, no conduzem eletricidade.

Eletrlito forteSoluto presente quase totalmente como ons.Soluo consiste de ons hidratados que esto livres para mover-se pelo solvente

Eletrlito fracoBaixo grau de ionizao.

MISTURAS E SOLUESExerccio 10:

Identifique as substncias como eletrlitos ou no-eletrlitos e preveja quais conduziro eletricidade quando dissolvida em gua:A) NaOHB) Br2C) CH3CH2OHD) Pb(NO3)2

REAES DE PRECIPITAO Formao de um produto slido insolvel quando duas solues eletrolticas fortes so misturadas.

AgNO3(aq) + NaCl(aq) AgCl(s) + NaNO3(aq)

Equao inica simplificada:

Ag+(aq) + Cl-(aq) AgCl(s)

Regras de solubilidadeEAES DE PRECIPITAO

REAES DE PRECIPITAOExerccio 11

20 mL de soluo de nitrato de prata, AgNO3, reagiram com soluo de cloreto de sdio em excesso.O AgCl formado foi recolhido, seco e pesado, dando 0,2867 g. Qual foi a concentrao da soluo original de AgNO3, em mol dm-3 ?

Massas atmicas: Ag = 107,9; N = 14,0; O = 16,0; Na = 23,0; Cl = 35,5

CIDOS E BASES Arrheniuscido: libera ons H+ em guaBase: produz OH- em gua

Bronsted-Lowrycido: doador de prtonsBase: receptor de prtons

REAES REDOX

OxidaoPerda de eltrons

ReduoGanho de eltrons

Agente RedutorEspcie que produz reduo (e se oxida)

Agente OxidanteEspcie que produz oxidao (e se reduz)

NMEROS DE OXIDAO

REGRAS GERAIS1. O nmero de oxidao de um elemento em uma substncia simples zero2. A soma dos nmeros de oxidao de todos os tomos em uma espcie qumica zero

REGRAS ESPECFICAS1. O nmero de oxidao do hidrognio +1 quando ele est ligado a no metais (CH4, HCl etc) e -1 quando ligado a metais2. O nmero de oxidao do oxignio -2 na maioria dos compostos; nos perxidos (O22-) seu nmero de oxidao -13. O nmero de oxidao dos halognios geralmente -1 exceto se combinado com oxignio ou outros halognios mais eletronegativos. No caso do flor seu nmero de oxidao sempre -1

REFERNCIAS BIBLIOGRFICASATKINS, P e.; Jones, L. Princpios de Qumica: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente, Porto Alegre: Bookman, 2001.

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