Química geral reações

Química Geral Reações em solução aquosa Prof.: Sandro J. Greco

Misturas e soluMisturas e soluççõesões

• Os materiais não são feitos, em geral, nem de elementos puros nem de compostos puros, logo, não são substâncias (forma simplese pura da matéria). Eles são misturas de substâncias mais simples.

Peça de granito: mistura heterogênea de várias

substâncias.

ClassificaClassificaçção das misturasão das misturas

• As misturas têm as propriedades de seus constituintes e nisso eles diferem dos compostos. As misturas são classificadas como homogênea ou heterogênea. As soluções são misturas homogêneas.

Misturas homogêneas:

(a) ar – mistura de vários gases;

(b) solução de NaCl em água e

(c) liga metálica.

SoluSoluççãoão

• Solução é uma mistura de duas ou mais substâncias. O componente da solução que está em maior quantidade échamado de solvente e as substâncias dissolvidas encontradas em pequenas quantidades são chamadas de soluto.

PrecipitaPrecipitaççãoão CristalizaCristalizaççãoão

Separação rápida do soluto

Pb(NO3)2 + KI → PbI2

Separação lenta do soluto

na forma de cristal

•Soluções aquosas;

•Soluções não aquosas;

•Soluções gasosas;

•Soluções sólidas.


TTéécnicas de separacnicas de separaççãoão

• As técnicas físicas comuns de separação são: decantação (≠

densidade), filtração (≠≠≠≠ solubilidade), cromatografia (≠ adsorção) e a destilação (≠ ponto de ebulição).

Diferença de solubilidade

Filtração

Cromatografia

Diferença de adsorção

Destilação

Diferença de ponto de ebulição

MolaridadeMolaridade

• A concentração molar (c) de um soluto em uma solução, usualmente chamada de molaridade de soluto, é a quantidade de moléculas do soluto ou fórmulas unitárias (em mols) dividida pelo volume da solução (em litros)

Molaridade = quantidade de soluto / volume da solução

c = n (mols) / V (L)

Preparo de solução

Bureta


DiluiDiluiçção de uma soluão de uma soluççãoão

• Para diluir uma solução até a concentração desejada, primeiro

usamos uma pipeta para transferir o volume apropriado da solução

para um balão volumétrico e em seguida adicionamos solvente

suficiente para levar o volume da solução até o valor final.

n = c1V1 = c2V2

A adição de solvente não altera o no de mols do soluto

Etapas envolvidas na diluição

SoluSoluçções em ões em áágua e Precipitagua e Precipitaççãoão

• Substância solúvel – dissolve em grande quantidade em determinado solvente;

• Substância insolúvel – não se dissolve significativamente em um solvente especificamente. Normalmente considera-se insolúvel

quando ela não se dissolve mais do que 0,1 mol/L.

Natureza do solutoNatureza do soluto

• A natureza do soluto pode ser iônica ou molecular. Para identificar a natureza desse soluto, podemos verificar se a solução conduz eletricidade ou não.

• Solução eletrolítica – soluções de eletrólitos, que se dissolvem para

formar soluções condutoras de eletricidade, incluem as soluções

iônicas;

• Eletrólito forte – solução composta quase que 100% por íons –

exemplo NaCl;

• Eletrólito fraco – Solução composta por moléculas pouco

ionizadas, como por exemplo ácido acético;

• Um não-eletrólito é uma substância que se dissolve para dar uma

solução que não conduz eletricidade.

Solução eletrolítica Solução não eletrolítica


nonelectrolyte weak electrolyte strong electrolyte

4.1

nonelectrolytenonelectrolyte weak electrolyteweak electrolyte strong electrolytestrong electrolyte

4.1

ForForçça de um eletra de um eletróólitolito

Strong Electrolyte – 100% dissociation

NaCl (s) Na+ (aq) + Cl- (aq)H2O

Weak Electrolyte – not completely dissociated

CH3COOH CH3COO- (aq) + H+ (aq)

Strong Electrolyte – 100% dissociation

NaCl (s) Na+ (aq) + Cl- (aq)H2ONaCl (s) Na+ (aq) + Cl- (aq)H2O

Weak Electrolyte – not completely dissociated

CH3COOH CH3COO- (aq) + H+ (aq)CH3COOH CH3COO- (aq) + H+ (aq)

Ionization of acetic acid


A reversible reaction. The reaction can

occur in both directions.

Acetic acid is a weak electrolyte because its

ionization in water is incomplete.

Ionization of acetic acid






Acetic acid is a weak electrolyte because its

ionization in water is incomplete.

Nonelectrolyte does not conduct electricity?

No cations (+) and anions (-) in solution

C6H12O6 (s) C6H12O6 (aq)H2O

Nonelectrolyte does not conduct electricity?

No cations (+) and anions (-) in solution



ReaReaçções de precipitaões de precipitaççãoão

• Em uma reação de precipitação, forma-se um produto insolúvel (precipitado) quando duas soluções eletrolíticas fortes são misturadas

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

Ag+ + NO3- + Na+ + Cl- AgCl (s) + Na+ + NO3

-

Ag+ + Cl- AgCl (s)

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

Ag+ + NO3- + Na+ + Cl- AgCl (s) + Na+ + NO3

-Ag+ + NO3- + Na+ + Cl- AgCl (s) + Na+ + NO3

-

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

PbI2

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Utilidades das reaUtilidades das reaçções de precipitaões de precipitaççãoão

• Na produção de compostos;

• Na análise qualitativa e quantitativa;

• Na análise gravimétrica.

ReaReaçção ão áácido e base em solucido e base em soluçção aquosaão aquosa

• A definição proposta pelo químico sueco Svante Arrhenius, por volta de 1884 diz que: (a) ácido é um composto que contém hidrogênio e reage com a água para formar íons hidrogênio; (b) base é um composto que produz íons hidróxido na água.

Ácido de Arrhenius

Base de Arrhenius

ÍÍon hidrônio = pron hidrônio = próóton hidratadoton hidratado

a) Suco de limão; b) água mineral com gás; c) refrigerante; d)

vinagre; e) amônia; f) soda cáustica; g) leite de magnésia; h)

detergente em água – indicador repolho roxo – rosa = ácido, azul

= base


• A definição proposta pelos químicos Thomas Lowry (na Inglaterra)

e Johannes Bronsted (na Dinamarca), independentemente, por volta de 1923 definiram ácido e base como: (a) ácido é qualquer espécie capaz de doar próton; (b) base é qualquer espécie capaz de receber próton.

Monoprotic acids

HCl H+ + Cl-

HNO3 H+ + NO3-

CH3COOH H+ + CH3COO-

Strong electrolyte, strong acid


Weak electrolyte, weak acid

Diprotic acids

H2SO4 H+ + HSO4-

HSO4- H+ + SO4

2-



Triprotic acids

H3PO4 H+ + H2PO4-

H2PO4- H+ + HPO4

2-

HPO42- H+ + PO4

3-




Monoprotic acids

HCl H+ + Cl-HCl H+ + Cl-

HNO3 H+ + NO3-HNO3 H+ + NO3-

CH3COOH H+ + CH3COO-CH3COOH H+ + CH3COO-




Diprotic acids

H2SO4 H+ + HSO4-H2SO4 H+ + HSO4-

HSO4- H+ + SO4

2-HSO4- H+ + SO4

2-



Triprotic acids

H3PO4 H+ + H2PO4-H3PO4 H+ + H2PO4-

H2PO4- H+ + HPO4

2-H2PO4- H+ + HPO4

2-

HPO42- H+ + PO4

3-HPO42- H+ + PO4

3-





ReaReaçção de neutralizaão de neutralizaççãoão

Ácido + base →→→→ sal + água

ReaReaçção Redoxão Redox

2Mg (s) + O2 (g) 2MgO (s)2Mg (s) + O2 (g) 2MgO (s)

Reduction half-reaction (gain e-)

2Mg 2Mg2+ + 4e-

O2 + 4e- 2O2-

Oxidation half-reaction (lose e-)

2Mg + O2 + 4e- 2Mg2+ + 2O2- + 4e-

2Mg + O2 2MgO 4.4

Reduction half-reaction (gain e-)

2Mg 2Mg2+ + 4e-2Mg 2Mg2+ + 4e-

O2 + 4e- 2O2-O2 + 4e- 2O2-

Oxidation half-reaction (lose e-)

2Mg + O2 + 4e- 2Mg2+ + 2O2- + 4e-2Mg + O2 + 4e- 2Mg2+ + 2O2- + 4e-

2Mg + O2 2MgO 2Mg + O2 2MgO 4.4

2NaBr(s) + Cl2(g) →→→→ 2NaCl (s) + Br2 (l)

Oxidantes e redutoresOxidantes e redutores

Zn (s) + CuSO4 (aq) ZnSO4 (aq) + Cu (s)

Zn is oxidizedZn Zn2+ + 2e-

Cu2+ is reducedCu2+ + 2e- Cu

Zn is the reducing agent

Cu2+ is the oxidizing agent

Zn (s) + CuSO4 (aq) ZnSO4 (aq) + Cu (s)Zn (s) + CuSO4 (aq) ZnSO4 (aq) + Cu (s)

Zn is oxidizedZn Zn2+ + 2e-Zn Zn2+ + 2e-

Cu2+ is reducedCu2+ + 2e- CuCu2+ + 2e- Cu

Zn is the reducing agent

Cu2+ is the oxidizing agent


NNúúmero de oxidamero de oxidaççãoão

• É a carga que um átomo deverá ter em uma molécula (ou em um composto iônico) se elétrons forem completamente transferidos.

• O número de oxidação de um elemento não-combinado com outros

elementos é zero;

• A soma dos números de oxidação de todos os átomos em uma

espécie é igual a sua carga;

• O número de oxidação do átomo de hidrogênio é +1 quando

combinado com não-metais e - 1 em combinação com metais;

• O número de oxidação dos elementos dos grupos 1 e 2 é igual ao

números do seu grupo;

• O número de oxidação de todos os halogênios é – 1, exceto quando

o halogênio está combinado com o oxigênio ou outro halogênio mais

pesado do grupo. O nox do flúor é sempre – 1;

• O número de oxidação do oxigênio é – 2 na maior parte de seus

compostos. As exceções são seus compostos com flúor (caso em que

vale a regra anterior) e em peróxidos (O22-), superóxidos (O2

-) e

ozonídeos (O3-), nos quais valem as duas primeiras regras.

Na, Be, K, Pb, H2, O2, P4 = 0

NaIO3

Na = +1 O = -2

3x(-2) + 1 + ? = 0

I = +5

K2Cr2O7

O = -2 K = +1

7x(-2) + 2x(+1) + 2x(?) = 0

Cr = +6

NaIO3

Na = +1 O = -2

3x(-2) + 1 + ? = 0

I = +5

K2Cr2O7

O = -2 K = +1

7x(-2) + 2x(+1) + 2x(?) = 0

Cr = +6

Tipos de reaTipos de reaçções redoxões redox

CombinaCombinaççãoãoA + B C

S + O2 SO2

0 0 +4 -2

A + B CA + B C

S + O2 SO2S + O2 SO2

0 0 +4 -2

DecomposiDecomposiççãoão

2KClO3 2KCl + 3O2

C A + B

+1 +5 -2 +1 -1 0

2KClO3 2KCl + 3O22KClO3 2KCl + 3O2

C A + BC A + B

+1 +5 -2 +1 -1 0

DeslocamentoDeslocamentoA + BC AC + B

Sr + 2H2O Sr(OH)2 + H2

TiCl4 + 2Mg Ti + 2MgCl2

Cl2 + 2KBr 2KCl + Br2

Hydrogen Displacement

Metal Displacement

Halogen Displacement

0 +1 +2 0

0+4 0 +2

0 -1 -1 0

A + BC AC + BA + BC AC + B

Sr + 2H2O Sr(OH)2 + H2Sr + 2H2O Sr(OH)2 + H2

TiCl4 + 2Mg Ti + 2MgCl2TiCl4 + 2Mg Ti + 2MgCl2

Cl2 + 2KBr 2KCl + Br2Cl2 + 2KBr 2KCl + Br2

Hydrogen Displacement

Metal Displacement

Halogen Displacement

0 +1 +2 0

0+4 0 +2

0 -1 -1 0

Deslocamento de halogênio ou desproporcionamentoDeslocamento de halogênio ou desproporcionamento

Cl2 + 2OH- ClO- + Cl- + H2O0 +1 -1

Cl2 + 2OH- ClO- + Cl- + H2OCl2 + 2OH- ClO- + Cl- + H2O0 +1 -1

M + BC AC + B

M is metal

BC is acid or H2OB is H2

Ca + 2H2O Ca(OH)2 + H2

Pb + 2H2O Pb(OH)2 + H2

M + BC AC + BM + BC AC + B

M is metal

BC is acid or H2OB is H2

Ca + 2H2O Ca(OH)2 + H2Ca + 2H2O Ca(OH)2 + H2

Pb + 2H2O Pb(OH)2 + H2Pb + 2H2O Pb(OH)2 + H2

ReaReaçção de deslocamento de Hão de deslocamento de H22


NNúúmero de oxidamero de oxidaçção dos elementos quão dos elementos quíímicosmicos

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