q

Ficha 2 Ficha 1 Ficha 3 Ficha 5 Ficha 4

Frente 1

Frente 2

Radioatividade - 1

Tabela Periódica

2 Radioatividade - 2

12 Propriedades Periódicas

4

Número de Oxidação-Nox

10

Introdução à Orgânica - 1

22

24 Atomística - 1

Atomística - 2

18 Bases - Classificação e Nomenclatura

20

32 Introdução à Orgânica - 2

34 Hidrocarbonetos - 1

26

16 Ácidos - 2

8

Introdução a Química

14

6

Frente 4

Separação de Misturas

Ácidos - 1

Reações Químicas

Reações Químicas Balanceamento

Frente 3

36 Hidrocarbonetos - 2

28 Ligação Iônica

38 Hidrocarbonetos - 2

30

38

Fre n 01 te Fic h 01 a

RADIOATIVIDADE-1 1. CONCEITO

A radioatividade é um fenômeno natural ou artificial, pelo qual algumas substâncias ou elementos químicos, chamados radioativos, são capazes de emitir radiações.

CARACTERÍSTICAS DAS EMISSÕES: 1. Alfa (α): São fluxos de partículas carregadas positivamente, compostas por 2 nêutrons e 2 prótons (núcleo de hélio). Tem baixa velocidade comparada a velocidade da luz(20 000 Km/s).

2. Beta (β): Estas partículas têm a mesma natureza dos elétrons, e são resultantes da desintegração de nêutrons do núcleo.

Tem alta velocidade, aproximadamente 270 000Km/s 3. Gama (γ) : É o tipo mais penetrante de radiação, não apresenta carga elétrica e não é afetada pelos campos elétricos e magnéticos.

Para identificar cada uma das emissões radioativas, Rutherford usou uma tela fluorescente Tela de acordo com o esquema: Fluorescente Placa eletrizada negativamente

α

4

2

Chumbo

0

++ ++

+ +++

+ ++ ++ + + ++

+ +

++ ++ ++

Placa eletrizada positivamente

Material

radioativo

γ0

β -1

0

Manchas luminosas

- A emissão que desviou para a placa negativa é positiva (partícula alfa).

- A emissão que foi atraída pela placa positiva apresenta carga negativa (partícula beta).

- A emissão que não sofreu alteração na sua trajetória não tem cargas (onda eletromagnética). α

OBS: Poder de penetração das radiações.

4 cm

β γ

material radioativo

Chumbo

2. LEIS DA RADIOATIVIDADE 1ª Lei da Radioatividade – Frederick Soddy

Quando um núcleo emite partícula alfa, seu número atômico diminui de duas unidades e seu número de massa diminui de 4 unidades.

Ex.:

92

U

235

→ 2α + 4

90

Th

231

Legenda +

Nêutron

Próton +

+ +

+ +

+

+

Nuclídeo inicial Representação esquemática

+

+

+

+

+

+

Nuclídeo Final Representação esquemática

Partícula α (2 prótons e 2 neutros)

OBS: Quando um núcleo “excitado” emite uma radiação gama não ocorre variação no seu número de massa e número atômico, porém ocorre uma perda de uma quantidade de energia “hv”.

2

n

QUÍMICA

www.portalimpacto.com.br

2º Lei da Radioatividade- Soddy Fajans- Russel

nêutron

próton

83

Bi 210 → -1β° +

84

+ neutrino

+

Quando um núcleo emite partícula β, seu número atômico aumenta de uma unidade e seu número de massa não se altera.

Ex.:

+ elétron

(radiação beta)

Po210 Diminuição 1 neutro

+

+

+

+

+

+

+

+ +

+

Partícula β (Elétron)

Aumento de Próton

-

+

+ +

+

+

Anti-neutrino

FISSÃO NUCLEAR

A fissão nuclear é o processo que ocorre com a quebra de núcleos maiores em núcleos menores pelo bombardeamento de nêutrons (reação em cadeia). Essas reações liberam grande quantidade de energia.

A reação em cadeia de fissão nuclear possui três etapas gerais.  Iniciação: a reação de um único átomo é necessária para iniciara reação. A fissão de U235 é iniciada pela absorção de um nêutron. Propagação: esta parte do processo repete se indefinidamente, e cada etapa produz mais produtos. A fissão do U236 libera nêutrons que iniciam a fissão de outros átomos de urânio. Terminação: no final, a reação em cadeia termina. Isto é isto pode ocorrer se o reagente (U235) for totalmente utilizado, ou se os nêutrons responsáveis pela a continuação da reação escaparem da amostra sem ser capturados pelo U235 92

U235 + 0n1 →

56

Ba141 + 36Kr92 + 30n1

radiação

núcleo de uranio 235

núcleo de uranio 236 (instável)

produtos da fissão

neutron

Neutrons rápidos de dois a três

FUSÃO NUCLEAR

A fusão nuclear é a união de núcleos menores formando núcleos maiores. A reação de fusão nuclear requer uma quantidade muito grande de energia para ocorrer, e quando ocorre há liberação de uma quantidade enorme de energia. Para termos uma idéia é a mesma reação que ocorre no sol.

Tritio (hidrogênio de massa 3) 2

1

H + ↓

Deutério (hidrogênio de massa 2)

Hélio

↑

3

1

Energia liberada depois de ocorrida a fusão nuclear esta energia chega para nós na forma de luz e calor

H + Energia → ↓

↑

4

2

He +

1

0

↑

n + Energia

↓

nêutron

Energia absorvida (necessária) para ocorrer a fusão nuclear (A temperatura tem que ser da ordem de 10 milhões de graus celsius)

Uso de Neutrôns

Muitos isótopos sintéticos usados em quantidades na medicina e na pesquisa científica são preparados usando nêutrons como projéteis. Como os nêutrons são neutros, eles não repelidos pelo núcleo. Consequentemente, eles não precisam ser acelerados, como as partículas carregadas, para provocar reações nucleares. (Na realidade eles não são acelerados). Os nêutrons necessários são produzidos pelas reações que ocorrem nos reatores nucleares.

O cobalto-60, por exemplo, usado no tratamento do câncer, é produzido pela captura de nêutron. O ferro-58 é colocado em um reator nuclear, onde ele é bombardeado por nêutrons. Ocorre a seguinte sequência de reações.

26

Fe58 + 0n1 →

26

Fe59

26

Fe59 →

27

Co59 + -1e0

Co59 + 0n1 →

27

27

Co60

Texto retirado pelo Professor de Quimica Diogo Moreira da seguinte referência bibliográfica.

BROWN, Theodore L. Et. Al. Química – a ciência central. 9. ed. São Paulo: Pearson‐Prentice Hall, 2009. Tradução: Robson Mendes Matos.

3

n

QUÍMICA

www.portalimpacto.com.br

RADIOATIVIDADE-2

Fre n 01 te Fic h 02 a

1. TEMPO MEIA VIDA OU PERÍODO DE SEMI-DESINTEGRAÇÃO

A meia-vida é a quantidade de tempo característica de um decaimento exponencial. Se a quantidade que decai possui um valor no início do processo, na meia-vida a quantidade terá metade deste valor.

Nos processos radioativos meia-vida ou período de semidesintegração de um radioisótopo é o tempo necessário para desintegrar a metade da massa deste isótopo, que pode ocorrer em segundos ou em bilhões de anos, dependendo do grau de instabilidade do radioisótopo. Ou seja, se tivermos 100kg de um material, cuja meia-vida é de 100 anos; depois desses 100 anos, teremos 50kg deste material. Mais 100 anos e teremos 25kg e assim sucessivamente.

No caso do carbono-14 a meia-vida é de 5.730 anos, ou seja, este é o tempo necessário para uma determinada massa deste isótopo instável decair para a metade da sua massa , transformando-se em nitrogênio-14 pela emissão de uma partícula beta. Esta medida da meia-vida é utilizada para a datação de fósseis.

4 átomos formados pela desintegração Período de meia vida 8 átomos

Período de meia vida 2 átomos

4 átomos

A cada período de meia vida a quantidade de isótopo radioativo divide por dois (cai pela metade).

Após o primeiro período de meia-vida, somente a metade dos átomos radioativos originais permanecem radioativos. No segundo período, somente 1/4 , e assim por diante. Alguns elementos possuem meia-vida de frações de segundos. Outros, de bilhões de anos.

A quantidade de carbono -14 num ser vivo é de 10ppb (10 partes por bilhão). Esta quantidade permanece constante até o dia da sua morte. A partir daí esta quantidade vai dimunuindo por conta de desintegração. Quando examinamos um fóssil, uma múmia, ossos etc..., determina-se a quantidade de carbono -14 presente.

atividade da amostra

6 átomos formados pela desintegração

100%

50% 25% 12,5%

8

16

24

6,25%

3,125%

32

40

dias

Sabendo que seu período de meia vida é de 5600 anos, determinamos a idade do material.

Quantidade de Carbono - 14 10 ppb

Q0 = Quantidade Inicial.

Qf = Quantidade Final.

T= Tempo de desintegração (Ex: Idade de um fóssil).

P= Periodo de Meia-Vida

5 ppb 2,5 ppb 5600

4

n

QUÍMICA

Modelo matemático para o Decaimento Radioativo.

Q Qf = x0 T = x .p 2

11200

Tempo (anos) www.portalimpacto.com.br

Aplicações no Caderno de Exercícios

Datação

Como a meia-vida de qualquer nuclídeo é constante, a meia vida pode servir como um relógio nuclear para determinar as idades de diferentes objetos. O carbono-14, por exemplo, tem sido usado para determinar a idade de materiais orgânicos. O procedimento é baseado na formação de carbono-14 por captura de nêutrons na atmosfera superior: 7N14 + 0n1 → 6C14 +

1

p1

Essa reação fornece uma fonte de carbono-14 pequena, mas o razoavelmente constante. O carbono-14 é radioativo, sofrendo decaimento beta com meia-vida de 5715 anos:

6

C14 → 7N14 +

-1

β0

Ao usar datação de radiocarbono, geralmente supomos que a razão entre o carbono-14 e o carbono-12 na atmosfera tem sido constante por pelo menos 50 mil anos. O carbono-14 é incorporado ao dióxido de carbono, e que por sua vez incorporado, pela fotossíntese, dentro das moléculas contendo carbono mais complexas nos vegetais. Quando os vegetais são ingeridos por animais o carbono-14, incorpora-se a eles. Uma vez que um vegetal ou animal vivo tem ingestão constante de compostos de carbono, ele é capaz de manter uma razão entre carbono14 e o carbono-12, idêntica à da atmosfera. Entretanto, quando o organismo morre, ele não ingere mais compostos de carbono para repor o carbono-14, perdido pelo decaimento radioativo. A razão de carbono-14 em relação ao carbono-12 consequentemente diminui.

Medindo-se essa razão e comparando–a com a da atmosfera, podemos estimar a idade do objeto. Por exemplo, se a razão diminui a metade da atmosfera podemos concluir que o objeto tem meia-vida, ou seja, 5715 anos. Esse método não pode ser usado para datar objetos com mais de 50 mil anos. Depois desse período de tempo a radioatividade é muito baixa para se r medida precisamente.

A técnica de datação de radiocarbono tem sido conferida comparando as idades das árvores determinadas pela contagem de seus anéis e por análise de radiocarbono. À medida que uma árvore cresce, ela adiciona um anel de ano. Com o envelhecimento, o carbono-14 decai, enquanto a concentração de carbono-12 permanece constante. Os dois métodos de datação coincidem com diferenças de aproximadamente 10% de erro. A maioria da madeira usada nestes testes era de pinheiros da Califórnia, atingem idades até 2 mil anos. Usando árvores que morreram em um tempo conhecido de centenas de anos atrás, é possível fazer comparações até aproximadamente 5000 a.C.

Figura 01. O Manto de Turim um tecido de linho de mais de 4 m de comprimento, ostenta uma imagem apaga de um homem, visto aqui em um negativo da fotografia da imagem. Alega-se que o manto foi à mortalha de Jesus Cristo. Vários testes têm sido realizados nos fragmentos de tecido para determinar origem e idade. Os cientistas, usando datação de radiocarbono, concluíram que o linho foi feito entre 1260 e 1390 d.C

Texto retirado pelo Professor de Química Diogo Moreira da seguinte referência bibliográfica.

BROWN, Theodore L. Et. Al. Química – a ciência central. 9. ed. São Paulo: Pearson‐Prentice Hall, 2009.

Tradução: Robson Mendes Matos.

5

n

QUÍMICA

www.portalimpacto.com.br

Reações

QUÍMICAS

Fre n 01 te Fic h 03 a

1. CONCEITO

É toda transformação de uma ou mais substâncias em outras substâncias. Para representarmos uma reação química usamos a EQUAÇÃO QUÍMICA, onde no primeiro membro da equação, aparecem as fórmulas das substâncias que reagem (REAGENTES) e no segundo membro, as fórmulas das substâncias formadas (PRODUTOS)

1º membro

Reagentes

• Exemplos:

2º membro Produtos

1. Queima do carvão (C):

C + O2 → CO2

2. Neutralização do suco gástrico (HCl) pelo leite de magnésia, Mg(OH)2:

2HCl + Mg(OH)2 → MgCl2 + 2 H2O

3. Oxidação do Ferro (Fe):

4Fe + 3 O2 + 5 H2O → 2 Fe2O3 . 5 H2O

2. TIPOS DE REAÇÕES a) Reação de Síntese ou Adição: Reação de duas ou mais substâncias para formar um único produto ( uma substância).

Exemplos:

H2 + Br2 → 2 HBr S + O2 → SO2 2NO + O2 → 2 NO2 NH3 + H2O → NH4OH

b) Reação de Análise ou Decomposição:

Reação de decomposição de uma substância em dois ou mais produtos.

Exemplos: ∆ CaO + CO2 (pirólise) CaCO3 (Ação do calor)

luz

2 AgBr

(Ação da luz)

2 NaCl(fundido)

eletricidade

2 Ag + Br2 (fotólise) 2 Na + Cl2 (eletrólise)

c) Reação de Deslocamento ou Simples Troca:

Reação onde uma substância simples reage com uma substância composta produzido uma novas substância simples e composta.

Exemplos: Cl2 + 2 NaI → 2 NaCl + I2 Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2

6

n

QUÍMICA

www.portalimpacto.com.br

d) Reação de Dupla Troca ou Permutação:

Reação que ocorre entre duas substâncias compostas produzindo duas novas substâncias compostas.

Exemplos:

HCl + NaOH → NaCl + H2O CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + CO2 + H2O

3. REATIVIDADE O critério para se saber se uma determinada reação de simples troca irá ocorrer é dado em função da reatividade.

Observe a lista.

- Para o deslocamento do metal (Eletropositividade):

Li Cs Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Be Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi As Cu Hg Ag Pd Pt Au

- Para o deslocamento do ametal (Eletronegatividade):

F O Cl Br I S C P H

Nessas duas listas, os elementos que estão mais à esquerda (mais reativos) deslocam os elementos mais à direita (menos reativos)

Aplicações no Caderno de Exercícios

Reações Químicas Aplicadas

Quando o magnésio metálico se queima, os átomos de Mg reagem com moléculas de O2, do ar para formar óxidos de magnésio, um sólido: 2Mg(s) + O2(g) → 2MgO (s). As fotos mostram o que se vê no laboratório. O cordão de metal de magnésio (à esquerda) é envolto em oxigênio, do ar enquanto ele se queima, uma chama intensa é produzida. Ao final da reação sobra uma fita de um sólido bem frágil de um sólido branco, MgO. Os modelos mostram a visão em nível atômico dos reagentes e produtos. Esta reação é usada para produzir a chama brilhante em sinais luminosos.

A decomposição do azida de sódio NaN3, é usada para inflar o airbags de automóveis. Quando ela é inflada de maneira adequada, O NaN3 se decompõem, rapidamente formando gás nitrogênio N2(g), que expande o airbag.

A decomposição do azida de sódio NaN3 libera N2 (g) rapidamente está representada abaixo:

2 NaN3(s) → 2 Na(s) +N2(g)

Como o gás N2 é gerado por uma reação química nesta situação estamos diante de cálculos de volumes de gases consumidos ou produzidos nas reações, ou seja, podemos prever quanto de azida deverá ser utilizado para obter uma certa quantidade de gás nitrogênio ou ainda, saber quanto do mesmo gás poderá ser obtido a partir de uma massa conhecida do NaN3 (azida de sódio).

A relação quantitativa entre substâncias em uma reação química, é denominada de estequiometria ou calculo estequiométrico, que é uma das ferramentas fundamentais para o estudo da química . Porém, desde já surge o seguinte questionamento. Se um air bag tem um volume de 36 L e contém gás nitrogênio a uma pressão de 1,15 atm a temperatura de 26,0 °C, quantos gramas de NaN3 devem ser decompostos?

Texto complementar, escrito pelo Professor Química de Diogo Moreira. Referência bibliográfica BROWN, Theodore L. Et. Al. Química – a ciência central. 9. ed. São Paulo: Pearson‐Prentice Hall, 2009. Tradução: Robson Mendes Matos

7

n

QUÍMICA

www.portalimpacto.com.br

Fre n 01 te Fic h 04 a

Reações Químicas

BALANCEAMENTO 1. BALANCEAMENTO DAS REAÇÕES QUÍMICAS

O balanceamento de uma equação baseia-se na igualdade do número total de átomos dos reagentes com o número total de átomos dos produtos, através dos coeficientes. A forma mais simples de fazer um balanceamento é pelo método das tentativas, como o próprio nome já diz, devemos tentar, até acertar os coeficientes estequiométricos. Abaixo, temos uma seqüência de balanceamento:

1º - Acertar os átomos dos metais;

2º - Acertar os átomos dos ametais;

3º - Acertar os átomos de hidrogênio;

4º - Acertar os átomos de oxigênio;

Exemplos: Balancear as equações químicas: 1. Ni(OH)3 + H2S → Ni2S3 + H2O

1º Acertar o Níquel;

2 Ni(OH)3 + H2S → Ni2S3 + H2O

2º Acertar o enxofre 2 Ni(OH)3 + 3 H2S → Ni2S3 + H2O

3º Acertar o hidrogênio

2 Ni(OH)3 + 3H2S → Ni2S3 + 6 H2O

4º Observe que o oxigênio ficou automaticamente ajustado.

2 Ni(OH)3 + 3H2S → Ni2S3 + 6H2O

Os valores encontrados (2, 3, 1 e 6) são denominados de coeficientes estequiométricos.

Vamos ajustar as reações abaixo:

8

n

1.

C +

O2 →

CO2

2.

P +

O2 →

P2O5

3.

Fe +

O2 →

Fe2O3

4.

SO2 +

O2 →

SO3

5.

N2O5 + H2O →

6.

HF

7.

Hg2O →

Hg + O2

8.

K2O2

H2O →

QUÍMICA

+

+

9.

NH4NO3 →

10.

CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + CO2 + H2O

11.

Al +

HNO3

12.

SO2 + MgO +

SiO2 → H2SiF6 + H2O

13.

N2H4 +

14.

Cr2O3

15.

CaCO3 +

KOH + H2O2

N2 +

HCl →

O2 + H2O

AlCl3 + H2 O2 →

O2 → + Al → HCl →

N2 +

MgSO4 H2O

Al2O3 + CaCl2 +

Cr H2O + CO2

www.portalimpacto.com.br

Aplicações no Caderno de Exercícios

Nada se perde , nada se cria, tudo se transforma!

Antoine Laurent De Lavoisier nasceu em paris, em 1743, Filho de família rica, estudou Matemática, Astronomia, Química, Física, Botânica e Geologia. Aos 25 anos de idade ingressou na Academia de Ciências da França, que já premiado por seu trabalho Relatório sobre o melhor sistema de iluminação de Paris.

Lavoisier foi um dos maiores cientistas do século XVIII e, por seus trabalhos experimentais, é um dos fundadores da Química moderna. Usando recipientes fechados, realizou grande número de reações químicas (uma foi, por exemplo, a oxidação do mercúrio: 2 Hg + O2 → 2 HgO) e constatou, sempre, a massa total antes da reação é igual à massa total após a reação; essa é a famosa Lei da Conservação da Massa, também conhecida como Lei de Lavoisier. Seus estudos contribuiram ao esclarecimento da ação do oxigênio nos fenômenos de combustão, incluindo respiração humana.

Veja o que Lavoisier escreveu a respeito: “Podemos estabelecer, como um axioma incontestável, que em todas as operações da arte e da natureza nada é criado; existe uma quantidade igual de matéria antes e depois dos experimentos, a qualidade e quantidade dos átomos permanecem precisamente as mesmas e nada acontece além de mudanças e modificações nas combinações dos átomos”

Para validar a Lei de Lavoisier devemos balancear a equação química, em busca de tornar que o número de átomos de cada elemento nos reagente seja igual ao número de átomos de cada elemento nos produtos.

LEI DE CONSERVAÇÃO DA MASSA H2 + O2 → H2O (reação não balanceada) 2 mol H2 --- 1 mol O2 ----- 2 mol H2O 1. 2g H2 --- 1.32 g O2 ----- 1. 18g H2O 2 g H2 + 32 g O2 ----- 18 g H2O 34 g

>

(Reagentes)

18 g (Produtos)

Após o Balanceamento

LEI DE CONSERVAÇÃO DA MASSA 2H2 + O2 → 2H2O (reação balanceada) 2 mol H2 --- 1 mol O2 ----- 2 mol H2O 2. 2g H2 --- 1.32 g O2 ----- 2. 18g H2O 4 g H2 + 32 g O2 ----- 36 g H2O

36 g = 36 g (Reagentes)

(Produtos)

Texto complementar, escrito pelo Professor de Química, Diogo Moreira. Referência bibliográfica: FELTRE, Ricardo. Química, vols. 1, 2 e 3, Moderna, São Paulo, 2000 BROWN, Theodore L. Et. Al. Química – a ciência central.

9. ed. São Paulo: Pearson‐Prentice Hall, 2009. Tradução: Robson Mendes Matos

9

n

QUÍMICA

www.portalimpacto.com.br

Número de

OXIDAÇÃO-NOX

Fre n 01 te Fic h 05 a

1. REGRAS PARA DETERMINAÇÃO DO NOX

Para saber qual é o NOX de um elemento dentro de uma molécula, devemos seguir algumas regras:

1ª Regra: Nas substâncias simples, o NOX do elemento é igual a ZERO.

NOX do H no H2 = 0 NOX do S no S8 = 0 NOX do Na no sódio metálico = 0 NOX do O no O3 = 0

2ª Regra: Nos íons simples, o NOX do elemento é igual a carga do íon.

NOX do Fe no Fe2+ = +2 NOX do Al no Al3+ = +3

NOX do S no S2- = - 2 NOX do Cl no Cl- = - 1

4ª Regra: Nos compostos, a soma algébrica das cargas totais é sempre igual a ZERO. Veja a tabela asegui

ELEMENTO

OBSERVAÇÕES

NOX

(1A) Li Na K Rb Cs Fr Ag (2A) Be Mg Ca Sr Ba Ra Zn Cd

Al Oxigênio O

+ 1

Compostos

+ 2

Compostos

+ 3

Compostos

- 2

Peróxidos: H2O2K2O2 CaO2 MgO2 BeO2

- 1

(7A) Halogênios

F

- 1

Cl Br l

- 1

(6A)Calcogênios (S,Se,Te e Po)

Compostos Sem oxigênio

- 2

Sem oxigênio

- 1

Hidretos metálicos: NaH CaH2 AIH3 SnH4

+1

Na maioria

Hidrogênio

NeP

na maioria

- 3

Compostos sem oxigênio

5ª Regra: Nos íons compostos, os formados por dois ou mais elementos, a soma algébrica das cargas totais é igual a carga do íon.

10 n QUÍMICA

www.portalimpacto.com.br

Aplicações no Caderno de Exercícios

A Proteção de uma Superfície Metálica

O ferro em presença de água isenta de ar, (ausência de oxigênio) ou na presença de ar seco (ausência de umidade) praticamente não enferruja (ausência de corrosão). Essas duas situações são bastante raras, já que o que ocorre normalmente é o ferro exposto à água contendo oxigênio dissolvido, residindo aí o problema.

Interpretação a corrosão do ferro ou aço na presença de água contendo oxigênio ou de ar úmido.

Primeiro passo: Oxidação do ferro: Fe (s)→ Fe2+ + 2eSegundo passo: Redução de O2 da solução: ½ O2(g) + H2O(ℓ) + 2e- → 2 OH-(aq)

Terceiro passo: Soma das semi-reações: Fe(s) + ½ O2(g) + H2O(ℓ) → Fe(OH)2(s) (Insolúvel) Quarto passo: Oxidação de Fe(OH)2: 2Fe(OH)2(s) + ½ O2(g) + H2O(ℓ) → 2Fe(OH)3(s) (Ferrugem)

A ferrugem é um processo de corrosão conhecido que implica um impacto econômico significativo. Estima-se que até 20% do ferro produzido anualmente nos Estados Unidos é usado para repor objetos de ferro descartados por causa de danos de ferrugem. A ferrugem requer tanto oxigênio quanto água, Outros fatores --- como pH da solução, a presença de sais,ou contato com metais mais difíceis de oxidar que o ferro e o desgaste no ferro, por exemplo ---- podem acelerar a ferrugem.

A corrosão do ferro é eletroquímica por natureza. Não apenas o processo de corrosão envolve a oxidação e a redução, mais o metal por si só conduz eletricidade. Portanto os elétrons podem mover-se por ele de uma região onde ocorre oxidação para outra que há redução, como em células voltaicas.

NOTA: Neste texto existem conhecimentos puros e aplicados em relação as reações de oxi-redução tema este que discutiremos na ficha 06 - frente 01 do seu caderno de conteúdos. Após você ter domínio completo do tema a ser discutido em sala aula ou adquirido através de leitura, isso permitirá que você possa compreender mais satisfatoriamente alguns termos como oxidação e redução, agentes oxidantes e redutores, semi-reações e etc. Ou seja, ocorrerá melhor entendimento do texto complementar exposto acima.

Texto complementar, escrito pelo Professor Diogo Moreira. Referência bibliográfica: PERUZZO, T. Miragaia e CANTO, E. Leite. Química na Abordagem do Cotidiano, vols. 1, 2 e 3, Moderna, 2001.

11 n QUÍMICA

www.portalimpacto.com.br

Fre n 02 te Fic h 01 a

Tabela

PERIÓDICA 1. CLASSIFICAÇÃO PERIÓDICA DOS ELEMENTOS

Tabela periódica dos elementos químicos é a disposição sistemática dos elementos, na forma de uma tabela, em função de suas propriedades.

Permite, por exemplo, prever o comportamento de átomos e das moléculas deles formadas, ou entender porque certos átomos são extremamente reativos enquanto outros são praticamente inertes etc.

2. LEI PERIÓDICA

Em 1913, o físico inglês Henry G. J. Moseley, constatou um erro em que a Química se encontrava na época por desconhecimento, até então os elementos eram ordenados pela massa atômica. A tabela moderna é ordenada hoje em ordem crescente de número atômico, de acordo com os trabalhos de Moseley.

3- A TABELA PERIÓDICA ATUAL

Os elementos estão em ordem crescente de seus números atômicos na tabela, onde esta é constituída de sete linhas horizontais denominadas de PERÍODOS e de dezoito colunas verticais chamadas de FAMÍLIAS OU GRUPOS. 3.1-OS PERÍODOS:

Cada fila horizontal da tabela periódica constitui o que chamamos período ou série de elementos.

Os elementos de um mesmo período têm o mesmo número de camadas eletrônicas. Existem sete períodos, cada um correspondendo a uma das camadas eletrônicas.

PERÍODO

NÚMERO DE ELEMENTOS

1º(camada K)

Muito curto – 2 H e He

2º(camada L)

Curto – 8 do Li ao Ne

3º(camada M)

Curto – 8 do Na ao Ar

4º(camada N)

Longo – 18 do K ao Kr

3.2- AS FAMÍLIAS OU GRUPOS:

5º(camada O)

Longo – 18 do Rb ao Xe

6º(camada P) Muito longo – 32; Cs... (lantanídeos)...Rn

Os elementos do mesmo grupo têm o mesmo número de elétrons na camada de valência (camada 7º(camada Q) incompleto; Fr...(actinídeos)... mais externa). Assim, os elementos do mesmo grupo possuem comportamento químico semelhante. Existem 18 grupos sendo que o elemento químico hidrogênio é o único que não se enquadra em nenhuma família e está localizado em sua posição apenas por ter número atômico igual a 1, isto é, como tem apenas um elétron na última camada, foi colocado no Grupo 1, mesmo sem ser um metal. Atualmente a IUPAC recomenda a numeração de 1 a 18 para grupos.

Algumas famílias apresentam denominações características:

1A [grupo 1] → Família dos Metais Alcalinos 2A [grupo 2] → Família dos Metais Alcalinos Terrosos 3A [grupo 13] → Família do Boro 4A [grupo 14] → Família do Carbono

12 n QUÍMICA

5A [grupo 15] → Família do Nitrogênio 6A [grupo 16] → Família dos Calcogênios 7A [grupo 17] → Família dos Halogênios 0 [grupo 18] → Família dos Gases Nobres

www.portalimpacto.com.br

4. METAIS, AMETAIS E GASES NOBRES 4.1. Metais:

São bons condutores de calor e eletricidade, apresentam ductilidade e maleabilidade, Possuem brilho característico e têm grande tendência a perderem elétrons, transformando-se em cátions.

4.2. Ametais:

Ametais

4.3. Gases Nobres:

São elementos gasosos cuja característica principal é serem espontaneamente inertes, ou seja, quimicamente estáveis. Estão localizados na última coluna à direita da tabela periódica.

Metais

Gases nobres

São os elementos químicos que geralmente apresentam propriedades contrárias às dos metais e têm grande tendência a ganharem elétrons, transformando-se em anions.

1. A Distribuição Eletrônica do Átomo e a sua posição na Tabela Periódica: 1.2- Períodos:

O período onde está um elemento corresponde ao número de camadas eletrônicas que possui.

Exemplo: Br → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5 Mg → 1s2 2s2 2p6 3s2 35 12 K = 2 L = 8 M = 18 N = 7 K =2 L = 8 M = 2 Elemento do 4º período Elemento do 3º período

Ba →1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 56 K = 2 L = 8 M = 18 N = 18 O = 8 P = 2 Elemento do 3º período

1.3- Famílias: • Elementos do grupo A (Representativo): devemos somar os elétrons da sua camada de valência.

Número da família

Número de elétrons da camada de valência

Configuração da camada de valência

1A

1

ns1

2A

2

ns2

3A

3

ns2 np1

4A

4

ns2 np2

5A

5

ns2 np3

6A

6

ns2 np4

7A

7

ns2 np5

0

8

ns2 np6

Exs.:

Exs.: Na → 1s2 2s2 2p6 3s1 11 Elemento do grupo 1A Kr → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 Elemento do grupo 0 36

Ba → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 Elemento do grupo 2A 56

Pb → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p2 82 Elemento do grupo 4A • Elementos do grupo B (Transição): Quando a distribuição eletrônica terminar em “d”, devemos somar os elétrons do sub-nível mais energético com os elétrons da camada de valência.

Fe → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 transição externa (Família 8B) 26

→ Quando a distribuição eletrônica de um átomo terminar em “f”, não precisamos somar nada, pois o elemento será sempre da família 3 ou 3B. Exs.: Sm → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f6 transição interna (Família 3 ou 3B) 62

2. Estado fisico dos elementos químicos n as condições ambientes: Gasosos: Hidrogênio [H2], Nitrogênio [N2], Oxigênio [O2], Flúor [F2], Cloro [Cl2] e gases nobres [He, Ne, Ar, Kr, Xe e Rn].

Líquidos: Mercúrio [Hg] e Bromo [Br2] Sólidos: os demais Veja as regiões onde termina a distribuição eletrônica dos elementos na tabela periódica a seguir: s s

He → 1s2

p

d

f

13 n QUÍMICA

www.portalimpacto.com.br

Fre n 02 te Fic h 02 a

Propriedades

PERIÓDICAS 1. INTRODUÇÃO.

São aquelas que crescem e decrescem com o aumento do número atômico, para perceber esta periodicidade, discutimos a propriedade na família e no período.

2. RAIO ATÔMICO (TAMANHO DO ÁTOMO).

É a metade da distância entre dois núcleos de átomos do mesmo elemento. Nas famílias, os raios atômicos aumentam de cima para baixo, pois aumentam os níveis de energia (camadas). Nos períodos, os raios atômicos aumentam da direita para esquerda, pois à medida que Z aumenta, o número de camadas permanece constante, aumentando a atração núcleo-eletrosfera, diminuindo o raio atômico.

3. ENERGIA OU POTENCIAL DE IONIZAÇÃO.

É a energia absorvida necessária para retirar um elétron de um átomo (ou íon) no estado gasoso (é a energia para formar cátions). Quanto menor o raio atômico, maior a atração núcleo-eletrosfera e, conseqüentemente, maior o potencial de ionização. Logo, o potencial de ionização varia opostamente ao raio atômico.

OBS: À medida que se retira um elétron de um átomo, aumenta a quantidade de energia necessária para remover o próximo elétron (E1<E2<E3), já que aumenta a força de atração do núcleo-eletrosfera. Observe o átomo X. X(g) + E1 → X+ + 1eX+ + E2 → X++ + 1eX++ + E3 → X+++ + 1e-

E1 = 1° Energia de ionização E2 = 2° Energia de ionização E3 = 3° Energia de ionização

4. AFINIDADE ELETRÔNICA OU ELETROAFINIDADE.

É a energia liberada quando um elétron ou mais é adicionado a um átomo gasoso no estado fundamental (é a energia para formar ânion).

X(g) + 1e- → X- + E1

Na eletroafinidade os gases são excluídos e sua variação na tabela periódica é da seguinte forma:

5. ELETRONEGATIVIDADE (CARÁTER AMETÁLICO).

É a capacidade que um átomo possui de atrair o par de elétrons compartilhado com outro átomo. A eletronegatividade varia da mesma forma que Eletroafinidade. IMPORTANTE:

Fila em ordem decrescente de eletronegatividade.

F O N Cl Br I S C P H

14 n QUÍMICA

www.portalimpacto.com.br

6. ELETROPOSITIVIDADE (Caráter Metálico)

É a capacidade que um átomo possui de doar elétrons, portanto a eletropositividade será tanto maior quanto maior for o raio atômico e menor a eletronegatividade.

Aplicações no Caderno de Exercícios A QUÍMICA E A VIDA.

O tamanho iônico faz GRANDE diferença!

O tamanho iônico tem importante papel na determinação das propriedades de íons em solução. Por exemplo, uma pequena diferença no tamanho iônico é normalmente suficiente para um íon metálico ser biologicamente importante e um outro não o ser. Para ilustrar, vamos examinar a química biológica do íon de zinco (Zn2+) e compará-lo com íon de cádmio (Cd2+).

O zinco é necessário em nossa dieta em microquantidades. O zinco é parte essencial de várias enzimas, as proteínas que facilitam ou regulam as velocidades de reações biológicas chave. Por exemplo, uma das mais importantes enzimas que contêm zinco é a anidrase carbônica. Essa enzima é encontrada nos glóbulos vermelhos do sangue. Sua função é de formar o íon bicarbonato (HCO3-):

CO2(g) + H2O(ℓ) → HCO3-(aq) + H+(aq)

Você pode estar surpreso em saber que nosso organismo precisa de enzima para uma reação tão simples. Na ausência da anidrase carbônica, no entanto, o CO2 produzido nas células, quando elas estão oxidando a glicose ou outros combustíveis em exercícios vigorosos, seria eliminada demasiadamente devagar. Cerca de 20% do CO2 produzido pelo metabolismo celular se liga hemoglobina e é levado aos pulmões, onde é expelido. Cerca de 70% do CO2 produzido e convertidos em íons bicarbonato, ele se mistura ao plasma sanguíneo e naturalmente é passado pelos pulmões no caminho inverso da equação Na ausência de zinco a anidrase carbônica seria inativa e isso resultaria em sérios desequilíbrios na quantidade de CO2 presente no sangue. O zinco é encontrado em vávasos sanguíneos Pulmão Tecido rios outras enzimas incluindo algumas encontradas no fígado e nos rins. É obviamente um elemento essencial. Em contraste, o cádmio, vizinho do zinco do grupo 2B, é exCO2 tremamente tóxico aos humanos. Por que dois elementos Hemoglobina são tão diferentes? Ambos ocorrem como íons 2+, mas o Zn2+ menos que o Cd2+. O raio de Zn2+ é de 0,74 A0, o Cd células de glóbulos de 0,95 A0. Essa diferença causar a tão traumática inversão vermelhos de propriedade biológica? A resposta é que, embora o tamanho não seja o único fator, ele é muito importante. Na O2 CO2 enzima anidrase o íon Zn2+ é encontrado ligado eletrostaH2O ticamente a átomos de proteína, como mostrado na figura 1.0. Ocorre que Cd2+, se liga nesse lugar preferencialmente sobre Zn2+, dessa forma o substituindo. Quando Cd2+ está CO2 Anidrase H2O presente em vez de Zn2+, no entanto a reação de CO2 com carbônica 2+ água não é facilitada. Mais seriamente, Cd inibe reações HCO-3 que são essenciais ao funcionamento dos rins. Além disso, o cádmio é um veneno cumulativo; a exposição crônica Fig.1.0_ Ilustração d fluxo de CO dos tecidos para os vasos sanguíne2 em níveis até bem baixos por período longo leva ao enve- os e, consequentemente, aos pulmões. Cerca de 20% do CO se liga 2 nenamento. à hemoglobina e é liberado nos pulmões. Cerca de 70% é convertido A molécula da anidrase carbônica (mais à direita) catalisa a reação entre CO2 e a água para formar HCO3- . A fita representa a cobertura da cadeia de proteína. O ‘sítio ativo’ da enzima (à direita) é onde a reação ocorre. Os átomos de H foram excluídos para maior clareza. Desse modo,a esfera vermelha representa o oxigênio de uma molécula de água que está ligada ao zinco. A água é substituída pelo CO2 na reação. As ligações saindo dos anéis de cinco membros se unem ao sítio ativo da proteína.

pela anidrase carbônica em íons HCO3-, que permanecem no plasma sanguíneo até uma reação reserva liberar CO2 nos pulmões. Pequenas quantidades de CO2 simplesmente se dissolvem no plasma sanguíneo e são liberadas nos pulmões.

Texto retirado pelo Professor de Química Diogo Moreira da seguinte referência bibliográfica.

BROWN, Theodore L. Et. Al. Química – a ciência central. 9. ed. São Paulo: Pearson‐Prentice Hall, 2009. Tradução: Robson Mendes Matos.

15 n QUÍMICA

www.portalimpacto.com.br

Fre n 02 te Fic h 03 a

ÁCIDOS - 1 1. IONIZAÇÃO DOS ÁCIDOS

Para Arrhenius ácidos são compostos moleculares que em solução aquosa sofrem ionização liberando H+ = H3O+.

• solução aquosa = dissolvido em água • Ionização = formação de íons.

H20

HCl H+(aq) H 20

+ Cl-(aq) 2-

H2SO4 2H+(aq) + SO4(aq) H20

3H3PO4 3H+(aq) + PO4(aq)

H4SiO4

H20

4H+(aq) + SiO4(aq)

4-

Obs: O H+ liberado pelo ácido em solução aquosa é um íon que se liga a uma molécula de água, formando íon H3O+ (hidrônio ou hidroxônio).

H+ + H2O → H3O+ HCℓ + H2O → H3O+(aq) + Cℓ -(aq) O H+ = H3O+, é o que confere o sabor azedo das soluções ácidas.

2. CLASSIFICAÇÃO DOS ÁCIDOS 2.1. Número de hidrogênios ionizáveis: Monoácidos: possui um hidrogênio ionizável (ex:HNO3); Diácidos: possui dois hidrogênios ionizáveis (ex: H2CO3); Triácidos: possui três hidrogênios ionizáveis (ex: H3BO3); Tetrácidos: possui quatro hidrogênios ionizáveis (ex: H4SiO4).

H* hidrogênio ionizável H*

O

hidrogênio ionizável * H

2.3. Presença de oxigênio: Hidrácido: não apresenta oxigênio (exs: HCl, H2S); Oxiácidos: apresenta oxigênio (exs: HNO3, H2SO4)

α=

O

P

H3PO2 → H+ + H2PO2-

nO de moléculas ionizadas

ionização do ácido

nO de moléculas dissolvidas Classificaçao

H

H

2.4. Força ou grau de ionização (α):

Exemplos

HI; HBr; HCℓ FORTE HF MODERADO FRACO Os demais

16 n QUÍMICA

O

H H3PO3 → 2H + HPO32ionização do ácido

Binário: apresenta dois elementos (ex: H2S, HCl); Ternário: apresenta três elementos (ex: HCN, HNO3); Quaternário: apresenta quatro elementos (ex: HOCN).

Com relação aos hidrácidos, temos:

P

+

2.2. Número de elementos:

Fortes: α superior a 50%; Moderados: α entre 5% e 50%; Fracos: α inferior a 5%.

O

www.portalimpacto.com.br

O

Para os oxigenados (HxEOy), devemos usar a seguinte regra:

y – x =

Classificação

0

FRACO

1

MODERADO

H3PO4; H3PO3; H3PO2

FORTE

H2SO4; HNO3; HCℓO4; HMnO4

2 ou 3

Exemplos H4SiO4; H3BO3

Obs: Atualização da Ionização (diácido) H3PO3 + 2 H2O

2 H3O+(aq) + HPO32-(aq)

(monoácido) H3PO2 + H2O

H3O+(aq) + H2PO21-(aq)

H2CO3 (α = 0,18%) é um ácido FRACO

Aplicações no Caderno de Exercícios

" O GÁS DA MORTE"

O Ácido Cianídrico (HCN), também conhecido como “Gás da Morte”, pois mata por cianose sendo utilizado nas Câmaras de Gás.

A Câmara de gás foi um dos instrumentos utilizado principalmente pelos alemães na II Guerra Mundial para a eliminação em massa de seus prisioneiros nos campos de extermínio. Nestas câmaras de gás era utilizado o Zyklon B ("Zyklon B" era o nome comercial do ácido cianídrico). O ácido cianídrico forma cristais que expostos ao ar sublimam-se em gás cianídrico, altamente letal. Ao ser respirado, o gás cianídrico entra pela corrente sanguínea, até chegar às células, onde bloqueia a ação das mitocôndrias. Assim, as células ficam sem produzir energia e morrem.

Foto da entrada da Câmara de Gás do Campo de Concentração de Auschwitz

 ÁCIDO SULFIDRICO (H2S).

É um gás venenoso incolor de sabor adocicado, formado na prutefação de substâncias orgânicas naturais que contenham enxofre, sendo responsável em grande parte pelo cheiro de ovo podre. Além disso, é usado como redutor, na purificação de ácidos sulfúrico e clorídrico e na precipitação de sulfetos insolúveis de metais.

Texto complementar escrito pelo Professor de Química Diogo Moreira da seguinte referência bibliográfica.

BROWN, Theodore L. Et. Al. Química – a ciência central. 9. ed. São Paulo: Pearson‐Prentice Hall, 2009. Tradução: Robson Mendes Matos.

17 n QUÍMICA

www.portalimpacto.com.br

Fre n 02 te Fic h 04 a

ÁCIDOS - 2 1. NOMENCLATURA DOS HIDRÁCIDOS (HXE)

ÁCIDO + NOME DO ELEMENTO + ÍDRICO

♦ Qual a nomenclatura dos hidrácidos a seguir: Essa nomenclatura é conhecida atualmente como NOMENCLATURA OFICIAL ou simplesmente IUPAC, da sigla “International Union of Pure and Applied Chemistry”, ou seja, União Internacional de Química Pura e Aplicada.

a) HF→ b) HCℓ→ c) HBr→ d) HI→ e) H2S→ f) HCN→

2. NOMENCLATURA DOS OXIÁCIDOS (HXEOY)

ÁCIDO + PREFIXO + NOME DO ELEMENTO + SUFIXO

NOX DO E

PREFIXO

SUFIXO

+1 ou +2 HIPO OSO +3 ou +4 ----- OSO +5 ou +6 ----- ICO +7 PER ICO EXEMPLOS HCO: ÁCIDO HIPOCLOROSO HCO2: ÁCIDO CLOROSO HCO3: ÁCIDO CLÓRICO HCO4: ÁCIDO PERCLÓRICO EXCEÇÕES H2CO3 : ÁCIDO CARBÔNICO H4SiO4 : ÁCIDO SILÍCICO H3BO3 : ÁCIDO BÓRICO ♦Qual a nomenclatura dos Oxiácidos a seguir: 1. HBrO→ 2. HBrO2→ 3. HBrO3→ 4. HNO3→ 5. H2SO4→

18 n QUÍMICA

www.portalimpacto.com.br

3. USO DOS PREFIXOS ORTO, META E PIRO

Estes prefixos indicam o grau de hidratação dos oxiácidos. O prefixo orto indica o grau de hidratação normal do oxiácido. O prefixo meta indica o oxiácido formado pela desidratação de uma molécula de H2O da fórmula do orto. Enquanto que o prefixo piro indica o oxiácido formado pela desidratação de uma molécula de H2O a partir de 2 moléculas do orto.

H3PO4 (Ácido Fosfórico ou Ortofosfórico) - H 2O

HPO3 → Ácido metafosfórico

2 x H3PO4 = H6P2O8 - H2O H4P2O7 → Ácido pirofosfórico

♦ Qual a fórmula dos ácidos abaixo: 1. pirosulfúrico 2. metabórico 3. metasilicíco

Aplicações no Caderno de Exercícios Ácidos no Cotidiano ACIDO FOSFORICO (H3PO4).

É um sólido incolor, que apresenta ponto de fusão igual a 42 ° C. No comercio encontra-se geralmente na forma de um liquido viscoso (solução com cerca de 85 % de ácido fosfórico). É usado na indústria de vidro; na tinturaria, nas indústrias de alimentos e na produção de Coca-Cola como estabilizante, e na fabricação de fosfatos e superfosfatos usados em adubos (fertilizantes).  ÁCIDO RUIM PARA OS OSSOS!

As meninas, devido os índices de osteoporose na fase adulta, deveriam evitar refrigerantes, principalmente os do tipo cola, pois eles contém ácido fosfórico como aditivo, que reage com o cálcio dos ossos. Professores de Harvard (EUA) verificaram que as meninas com hábito de beber colas correm riscos bem maior de sofrer fraturas.

H+ CH+ CH+ C-

O ÁCIDO CLORÍDRICO (HCℓ) consiste em no gás cloreto de hidrogênio, que é bastante solúvel, dissolvido em água. O estomago secreta esse ácido, num volume aproximado de 100 mL, para auxiliar a digestão dos alimentos. Quando impuro, é vendido no comércio com o nome de ácido muriático, sendo usado principalmente na limpeza de pisos e de superfícies metálicas antes da soldagem.

H+ CTexto complementar, escrito pelo Professor de Química Diogo Moreira. Referência bibliográfica BROWN, Theodore L. Et. Al. Química – a ciência central. 9. ed. São Paulo: Pearson‐Prentice Hall, 2009. Tradução: Robson Mendes Matos

19 n QUÍMICA

www.portalimpacto.com.br

Bases - Classificação e

NOMENCLATURA

Fre n 02 te Fic h 05 a

1. DISSOCIAÇÃO DAS BASES

Para Arrhenius, base é todo o composto iônico que em solução aquosa sofre dissociação liberando o ânion o OH(hidroxila) H20 3+ + -

Al(OH)3

Ca(OH)2

Al

3OH (aq)

(aq)

H20

Ca2+(aq) + 2OH-(aq)

H20

KOH K+(aq) + OH-(aq) Obs: O OH- (hidroxila), confere o sabor adstringente (amarra a boca) característico das bases.

2. CLASSIFICAÇÃO DAS BASES 2.1- Quanto ao número de íons OHMonobase: apresenta 1 OH- (exs: NaOH, KOH); Dibase: apresenta 2 OH- [exs: Ca(OH)2, Zn(OH)2]; Tribase: apresenta 3 OH- [exs: Al(OH)3, Fe(OH)3].

Tetrabase: apresenta 4 OH- [exs: Pb(OH)4, Sn(OH)4].

2.2- Quanto à solubilidade em água Solúveis: Todas as bases formadas pelos metais alcalinos e o NH4OH. Pouco solúveis: São as bases formadas pelos metais alcalino-terrosos em geral.

Insolúveis: As demais bases 2.3- Quanto ao grau de dissociação Bases fortes: São as formadas por metais alcalinos e alcalino-terrosos. Porém, o hidróxido de Berílio e o hidróxido de Magnésio são bases fracas.

Bases fracas: São as bases formadas pelos demais metais e o hidróxido de amônio.

3. NOMENCLATURA DAS BASES

A fórmula geral das bases pode ser representada por M(OH)x, sendo M um metal ou o NH4+(íon amônio) e X a carga do metal (Nox). veja o esquema a seguir: METAL Nox Fixo Nox Variável

REGRA Hidróxido + de + Metal Hidróxido + de + metal + nox em algarismo romano

♦Metais com Nox Fixo: Nox Metal +1 Alcalinos (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) e Ag +2 Alcalinos Terrosos (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra), Zn e Cd +3 Aℓ

20 n QUÍMICA

Exemplos: NaOH hidróxido de sódio Ca(OH)2 hidróxido de cálcio NH4OH hidróxido de amônio Zn(OH)2 hidróxido de zinco Fe2+ → Fe(OH)2: hidróxido de ferro II ou ferroso Fe3+ → Fe(OH)3: hidróxido de ferro III ou férrico

www.portalimpacto.com.br

PROPRIEDADES DOS ÁCIDOS E BASES PROPRIEDADE

ÁCIDO

BASE

Substância

Covalente

Iônica

Estado Físico

Solidos, Liquidos e gasosos

Sólidos

P.F. e P.E.

Variáveis

Altos

Sabor

Azedo

Adstringente

Condutividade elétrica

Bons condutores em Solução Aquosa

Bons condutores em Solução Aquosa ou Fundidos

Fenolftaleína

Incolor

Vermelho

TORNASSOL

Vermelho

Azul

Indicadores

Aplicações no Caderno de Exercícios

HIDROXIDO DE SÓDIO (NaOH)

O hidróxido de sódio é conhecido comercialmente por soda caustica, isto significa que ela pode corroer ou, de qualquer modo, destruir tecidos vivos. É um sólido branco, cristalino higroscópico, ou seja, tem a propriedade de absorver água. Por isso, quando exposto ao meio ambiente ele se transforma após certo tempo em um líquido incolor. Substâncias que possuem essa propriedade são denominadas deliqüescentes. Quando preparamos soluções concentradas dessas bases, elas devem ser conservadas em frascos plásticos, pois reagem lentamente com o vidro. Além disso, também reagem com óleos e gorduras e, por esta razão, uma de suas principais aplicações é na produção de sabão e também na fabricação de produtos usados para desentupir pias e ralos.

HIDRÓXIDO DE CÁLCIO: Ca(OH)2.

O hidróxido de cálcio é conhecido por cal hidratada extinta ou cal apagada. Nas condições ambientes é um sólido branco, pouco solúvel em água. Sua solução aquosa é chamada de água de cal e a suspensão de Ca(OH)2 é chamada de leite de cal. Essa base é consumida em grande quantidade de pinturas a cal (caiação) e preparação de argamassa (massa de assentamento de azulejos.

HIDRÓXIDO DE MAGNÉSIA: Mg(OH)2.

O hidróxido de magnésio é um sólido branco, pouco solúvel em água. Quando disperso em água, a uma concentração de aproximadamente de 7 % em massa de hidróxido de magnésio origina um líquido branco e espesso que contém partículas sólidas misturadas à água. A esse liquido damos o nome de Suspensão sendo conhecido também por Leite de Magnésia, cuja principal aplicação consiste no uso como antiácido e laxante.

HIDRÓXIDO DE AMÔNIO (NH4OH).

A amônia é um gás de cheiro irritante, presente numa mistura chamada inalador de amônia, usada para restabeler pessoas desmaiadas. A partir da amônia são fabricadas várias outras substâncias de grande importância, tais como: Ácido Nítrico, Sais de Amônio, muito empregados como fertilizantes na agricultura; produtos de limpeza doméstica (Ajax, Fúria etc).

HIDROXIDO DE ALUMÍNIO Aℓ(OH)3 É uma base fraca, insolúvel em água e não inflamável. Forma com a água uma estrutura coloidal (gelatinosa). É usada no tratamento de água, pois ao ser formada na superfície, através da reação Aℓ2(SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2 → 2 Aℓ(OH)3 + 3 CaSO4 6 CO2 tende a arrastar consigo as impurezas sólidas. Entra ainda na composição de vários antiácidos estomacais, como Maalox, Pepsamar Gel e outros.

Texto complementar, escrito pelo Professor de Química Diogo Moreira. Referência bibliográfica: FELTRE, Ricardo. Química, vols. 1, 2 e 3, Moderna, São Paulo, 2000

21 n QUÍMICA

www.portalimpacto.com.br

Fre n 03 te Fic h 01 a

Introdução a

QUÍMICA 1. INTRODUÇÃO

Química é a ciência que trata das substâncias da natureza, dos elementos que a constituem, de suas características, propriedades combinatórias, processos de obtenção, suas aplicações e sua identificação. Estuda a maneira pela qual os elementos se ligam e reagem entre si, bem como a energia desprendida ou absorvida durante estas transformações, OU SEJA, É UMA CIÊNCIA EXPERIMENTAL QUE ESTUDA A MATÉRIA, SUAS TRANSFORMAÇÕES E ENERGIA QUE ACOMPANHA TAIS TRANSFORMAÇÕES.

2. FENÔMENO De uma forma geral, além do seu uso específico como termo de filosofia, fenômeno é a definição de qualquer evento observável.

Os fenômenos podem ser classificados em dois grandes grupos: Físicos e químicos.

Fenômeno Físico:

É aquele em que não há alteração na estrutura molecular da matéria, ou seja, após o fenômeno a matéria continua sendo formada pelo mesmo tipo de substância.

Ex: Mudanças de estado físico; divisão da matéria em partes menores; dissolução de uma substancia em outra...

Fenômeno Químico:

É aquele em que há alteração na estrutura molecular da matéria, ou seja, após o fenômeno a matéria é transformada em outro tipo de substância.

Ex: as reações químicas, tais como: Queima ou combustão, formação da ferrugem, corrosão e escurecimento de metais, oxidação (escurecimento) de alimentos pelo ar, apodrecimento de matéria orgânica, respiração, digestão,

3. ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA E SUAS PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS Estado físico

Forma

Volume

Energia cinética

Densidade

sólido

fixa

fixo

mínima

alta

líquido

variável

fixo

média

média

gasoso

variável

variável

máxima

baixa

4. AS MUDANÇAS DE ESTADOS FÍSICO Aumento de temperatura Estado gelo sólido neve

lagos Estado líquido mares rios

Fusão

Estado vapor gasoso de água

vaporização

condensação

solidificação

ressublimação Diminuição de temperatura

22 n QUÍMICA

5. OUTRAS DENOMINAÇÕES - Evaporação: é um tipo de vaporização a qualquer temperatura.

Exs: Roupa secando no varal - Ebulição: é um tipo de vaporização a uma temperatura constante.

Ex: Água fervendo.

- Calefação: é um tipo de vaporização instantânea, que ocorre à uma temperatura elevada.

Ex: Gota d’água em uma chapa superaquecida.

- Liquefação: é a passagem de um gás para o estado líquido. Um gás pode ser liquefeito à baixas temperaturas ou altas pressões.

Exs: Gás de cozinha (G.L.P.:Gás Liquefeito de Petróleo, Oxigênio Liquido; Nitrogênio Liquido...

www.portalimpacto.com.br

4. SUBSTÂNCIAS PURAS E MISTURAS As Substancias Puras são aquelas formadas por apenas um tipo de molécula, por isto apresentam pontos de Fusão e Ebulição constantes. Por exemplo: H2O destilada, T(oC) Gás Álcool anidro, Oxigênio Puro.

Líquido + Gás

+357 As substâncias podem ser: ♦ Substancias Puras Simples: são aquelas formadas por átomos de um mesmo Elemento Químico. Por 0 exemplo: O2; O3; H2; N2; Au; P4; Cn ....

-38,4 ♦ Substancias Puras Compostas: são aquelas formadas por átomos de diferentes Elementos Químicos. Por exemplo: H2O; CO2; NaCl; H2SO4 ...

PE - ponto de ebulição

liquido Tempo de aquecimento (s)

sólido + Líquido

PF - ponto de fusão

sólido

Gráfico de mudança de estado do elemento químico mercúrio (Hg)

PF = -38,4 oC e PE = 357 0C

MISTURA: São aquelas formadas por dois ou mais tipos de moléculas, por isto, apresentam pontos de fusão e ebulição variáveis, ou seja, irá apresentar um intervalo ou faixa de fusão e ebulição.

Observe o gráfico a seguir:

Contudo é importante observar que existem misturas que acabam comportando-se como se fossem substâncias puras, diante dos fenômenos de fusão/solidificação ou ebulição/condensação.

Tais misturas são chamadas de eutéticas e azeotrópicas.

- Misturas Eutéticas: são misturas de sólidos que apresentam à temperatura de fusão constante. Graficamente, temos: Temperatura

Mistura eutética

v I+v ITeb I s +I ITfus

s

Tempo da fusão

Tempo ebulição

Tempo

- Misturas Azeotrópicas: são misturas de líquidos que apresentam à temperatura de ebulição constante. Graficamente, temos: temperatura

Mistura azeotrópica Ebulição

PE constante

ebulição

PF constante

T (oC)

fusão

fusão tempo

Ex: Solda (37% Chumbo + 63% Estanho)

tempo

Ex: Álcool de supermercado (96% álcool + 4% água)

♦ Misturas Homogêneas: São aquelas em que não podemos diferenciar seus componentes. Por exemplo: Água Mineral (H2O + Sais Minerais); Álcool hidratado (Álcool + H2O); água + açúcar; Ar puro (N2 + O2 + CO2 + H2O + ...). ♦ Misturas Heterogêneas: São aquelas em que é possível diferenciar seus componentes. Por exemplo: Água + areia; Água + óleo; Ar + poeira; água + gasolina...

Alotropia: É o fenômeno em que um mesmo elemento químico forma duas ou mais substâncias simples diferentes. Essas substâncias são denominadas de variedades ou formas alotrópicas, sendo diferenciadas pela atomicidade (quantidade de átomos) do elemento ou pela estrutura cristalina da substância.

Exemplos.: ♦ Variedades alotrópicas do oxigênio: gás oxigênio [O2] e gás ozônio [O3] ♦ Variedades alotrópicas do fósforo: fósforo branco [P4] e fósforo vermelho [Pn] ♦ Variedades alotrópicas do enxofre: enxofre rômbico [S8] e enxofre monoclínico [S8] ♦ Variedades alotrópicas do carbono: diamante [Cn] e grafite [Cn] Grafite Diamante

23 n QUÍMICA

www.portalimpacto.com.br

Fulereno

Fre n 03 te Fic h 02 a

Separação de

MISTURAS 1. INTRODUÇÃO

Os métodos de separação de misturas são muitos, filtração, destilação, decantação, entre outros. Cada método de separação é utilizado para certo tipo de mistura, que pode ser dividida basicamente entre homogênea e heterogênea. E também, cada método tem seu modo de separação.

Peneiração: É um método utilizado para separar misturas heterogêneas do tipo sólido-sólido, onde o tamanho da partícula é o responsável pela separação, ou seja, utiliza-se uma peneira que permite que alguns sólidos pequenos passem, e uma pequena quantidade de partículas grandes ficam retidas na peneira, que separa através do seu tamanho, ou melhor do tamanho da malha da peneira. É usada para separar sólidos constituintes de partículas de dimensões diferentes.

São usadas peneiras que tenham malhas diferentes.

Decantação: É um método muito simples para separar misturas heterogêneas. Ou seja, para separar misturas heterogêneas constituídas por um sólido e um líquido ou por líquidos não miscíveis (não se dissolvem uns nos outros). A decantação aproveita as diferenças de densidade das substâncias para separá-las. Primeiro a mistura deve ficar em repouso por algum tempo, para que as partículas mais densas se depositem no fundo. Em seguida, retira-se o liquido com cuidado, passando-o para outro recipiente. A decantação também é usada para separar, em funis de decantação, líquidos que não se dissolvem como é o caso da água e óleo. Colocando a mistura de água e óleo num funil de decantação, depois de alguns instantes a água se deposita no fundo, pois é mais densa que o óleo. funil ou ampola de decantação

líquido menos denso Ex: azeite

Aceleração a sedimentação a fase mais densa: Centrifugação

Nelas a mistura gira a uma grande velocidade sendo o material mais denso é depositado rapidamente no fundo do recipiente.

Consiste em aumentar a velocidade de decantação com um aparelho chamado centrífuga ou centrifugador (que faz com que a mistura contida no tubo decante mais rapidamente). Esta máquina pode ser usada, por exemplo, na separação de glóbulos vermelhos do plasma sanguíneo ou para separar a nata do leite.

24 n QUÍMICA

líquido mais denso Ex: água

Destilação simples: Para separar a mistura de água e sal e recuperar também a água, emprega-se a destilação simples. A mistura é aquecida e a água entra em ebulição, mas o sal não. O vapor de água passa pelo interior de um condensador, que é resfriado por água corrente. Com esse resfriamento, o vapor condensa-se. A água liquida, isenta de sal, é recolhida no recipiente da direita e, ao final, restará sal sólido no frasco da esquerda. O líquido purificado que é recolhido no processo de destilação, recebe o nome de destilado.

www.portalimpacto.com.br

Destilação fracionada:

Essa técnica de separação está baseada na diferença de solubilidade dos sólidos de mistura num determinado solvente.

O método da destilação fracionada é um melhoramento da destilação simples, no caso essa técnica é utilizada para misturas muito mais complexas, como por exemplo, o petróleo. Veja uma torre de destilação fracionada: Catação:

A catação é um tipo de separação de misturas do tipo “sólido-sólido”.

As substâncias são separadas manualmente, com uma pinça, colher, ou outro objeto auxiliador. É utilizada na separação de grãos bons de feijão dos carunchos e pedrinhas. Também é utilizada na separação dos diferentes tipos de materiais que compõem o lixo como vidro, metais, borracha, papel, plásticos que para serem destinados a diferentes usinas de reciclagem. Flotação:

Processo usado para separar misturas heterogêneas. Usa-se a água ou outro líquido para separar sólidos de densidades diferentes, no qual o mais denso afunda e o menos denso flutua. É assim que um pó de serragem pode ser separado da areia, por exemplo. Ventilação:

É usado para separar componentes de densidades muito diferentes. O componente menos denso é levado por uma corrente de ar aplicada à mistura. É utilizado, por exemplo, no beneficiamento de cereais para separar as cascas do grãos, como o arroz, utilizando máquinas especiais que produzem correntes de ar. Filtração simples: É um método de separação de natureza sólido-líquido ou sólido-gás. A mistura deverá passar através de um filtro, que é uma superfície porosa. As partículas de dimensão maiores que os poros do filtro fuçam retidos nele, enquanto as maiores passam por ele.

Os filtros de papel (os mais comuns) são feitos de fibras intercalares e se comportam como uma peneira. A filtração só poderá ocorrer quando a dimensão das partículas sólidas for maior que os poros do papel de filtro.

Um exemplo de filtração ocorre no momento de coar um cafezinho. As partículas do pó do café que não se dissolveram na água ficam retidas no filtro, enquanto as partículas dissolvidas em água (solução) passam através dele.

É um método que através de um filtro, é retido a parte sólida e passa a parte líquida. A filtração simples é o processo usado para separar misturas heterogêneas formadas por um sólido e um líquido ou por um gás e um sólido.

Aplicações no Caderno de Exercícios

PRODUÇÃO DE CLORETO DE SÓDIO “SAL DE COZINHA”

O cloreto de sódio (NaCℓ), principal componente do sal que utilizamos em nossas cozinhas, é obtida a parti da água do mar, por um processo de separação chamado de evaporação, que ocorre quando só há interesse na fase sólida, a líquida é desprezada.

Tal técnica se inicia pelo represamento da água do mar em grandes tanques, pouco profundos, cavados de área, chamados de salinas. A água armazenada nas salinas vai sendo evaporada pela ação dos ventos e da energia solar. Como consequência, o cloreto de sódio e outros componentes sólidos que se encontram dissolvidos na água do mar começam a se depositar no fundo dos tanques quando toda água é evaporada, retira-se o material sólido de dentro das salinas, e seguida é amontoado ao lado dos tanques.

Texto complementar, escrito pelo Professor de Química Diogo Moreira. Referência bibliográfica: PERUZZO, T. Miragaia e CANTO, E. Leite. Química na Abordagem do Cotidiano, vols. 1, 2 e 3, Moderna, 2001.

25 n QUÍMICA

www.portalimpacto.com.br

ATOMÍSTICA - 1

Fre n 03 te Fic h 03 a

1. ESTRUTURA ATOMICA ♦ ÁTOMO: partícula fundamental na constituição da matéria; é formado por prótons, nêutrons e elétrons. ♦ PRÓTON: partícula carregada positivamente, encontrada no núcleo do átomo. ♦ NÊUTRON: partícula eletricamente neutra, também presente no núcleo do átomo. ♦ ELÉTRON: partícula carregada negativamente, encontrada na eletrosfera.

PARTÍCULAS SUB-ATÔMICAS:

Os átomos são constituídos por várias partículas entre elas temos: Prótons (P), Nêutrons (N) e Elétrons (E). Suas massas em unidade de massa atômica (u) e cargas em unidade elementar de carga (UEC) estão no quadro abaixo.

PARTÍCULA

MASSA

CARGA

PRÓTON

~1

+1

NÊUTRON

~1

0

ELÉTRON

~1/1836

-1

2. CARACTERÍSICAS DO ÁTOMO

NÚMERO ATÔMICO (Z): É o número de prótons que o átomo possui no núcleo. O número atômico identifica o átomo de um elemento, ou seja, átomos de um mesmo elemento químico possuem o mesmo nº atômico.

Z= P

NÚMERO DE MASSA (A): É a soma dos números de prótons e nêutrons:

A = P + N ou A = Z + N 3. REPRESENTAÇÃO DE UM ÁTOMO

X

A Z

ou

X

A

Z

4. O ÁTOMO É NEUTRO

Átomos são espécies neutras, ou seja, o número de prótons (+) é igual ao número de elétrons (-).

N° p = N° e

5. ÍONS

Os átomos quando reagem podem perder ou ganhar elétrons, formando íons.

GANHA e-

ÁTOMO PERDE e-

26 n QUÍMICA

ANION (íon

) Nº elétrons > Nº prótons

CÁTION (íon

) Nº prótons > Nº elétrons

www.portalimpacto.com.br

Representação dos Íons: CÁTION

X

+q

Veja alguns átomos e íons:

ANION

Y

-q

23

p = 11

11

e = 11 n = 12

Na

(átomo)

23 11 Na

p = 11 e = 10

A = 31

A = 31

A = 23

A = 23

p = 15

31 15 P

e = 15

31 315 P

(Cátion monovalente)

(átomo)

e = 18 n = 16

n = 16

n = 12

p = 15

(Ânion trivalente)

6. ÁTOMOS ISÓTOPOS, ISÓBAROS E ISÓTONOS ISÓTOPOS: São átomos que possuem:

Mesmo nº atômico (Z)

Diferente nº de massa (A)

Diferente nº de neutrons (N)

Atente para que os isótopos são átomos do mesmo elemento, porque possuem o mesmo número atômico, portanto devem sempre ser representado pelo mesmo símbolo.

Ex1: O Hidrogênio é encontrado na natureza na forma de três isótopos: H1 H2 H3 1 1 1

Denominados, respectivamente, prótio, deutério e trítio.

Ex2: O Oxigênio é encontrado na natureza na forma de três isótopos: 8O16 O17 O18 8 8

Denominados, respectivamente, Oxigênio-16, Oxigênio-17 e Oxigênio-18.

ISÓBAROS: São átomos que possuem: Diferentes nº atômicos (Z) Mesmo nº de massa (A) Diferentes nº de nêutrons (N)

Veja que são átomos de elementos diferentes, pois possuem números atômicos diferentes. Exemplo: C14 N14 7 ISÓTONOS: São átomos que possuem :

Diferentes nº atômicos (Z)

Diferentes nº de massa (A)

Mesmo nº de neutrons (N) 6

1 próton

2 próton 2

He

4

2 nêutrons

1

3

H

2 elétrons

2 nêutrons 1 elétron

Aplicações no Caderno de Exercícios

Os Fogos de Artifícios

Uma aplicabilidade de um dos postulados do Modelo de Bohr (postulado do salto quântico) são as diferentes cores observadas com a queima dos fogos de artifícios, pois os mesmos utilizam sais de diferentes metais na mistura explosiva (pólvora) e, quando detonados, produzem cores diferentes: veja a tabela com diferentes sais e suas cores características: Texto complementar, escrito pelo Professor de Química Diogo Moreira. Referência bibliográfica: PERUZZO, T. Miragaia e CANTO, E. Leite. Química na Abordagem do Cotidiano, vols. 1, 2 e 3, Moderna, 2001.

27 n QUÍMICA

Sais de

Colorações

Sódio

Amarela

Bário

Verde

Cobre

Azul

Cálcio

Vermelho

Potássio

Violeta

Estrôncio

Vermelho

www.portalimpacto.com.br

ATOMÍSTICA - 2

Fre n 03 te Fic h 04 a

1. MODELO DE DALTON

Em 1808, o cientista inglês John Dalton propôs uma teoria para explicar as leis das combinações químicas (Leis de Lavoisier e Proust). Essa teoria ficou conhecida como Teoria Atômica de Dalton, a qual pode ser resumida da seguinte forma: 1- Todas as substâncias são formadas por átomos.

2- Os átomos de um mesmo elemento químico são iguais em todas as suas características (por exemplo, tamanho e massa).

3- Os átomos dos diferentes elementos químicos são diferentes entre si.

4- As substâncias simples são formadas por átomos de um mesmo elemento químico.

5- As substâncias compostas (também chamadas compostos químicos, ou simplesmente compostos) são formadas por átomos de dois ou mais elementos químicos diferentes, que se combinam sempre numa mesma proporção.

6- Átomos não são criados nem destruídos; são esferas rígidas indivisíveis.

7- Nas reações químicas os átomos se recombinam.

2. MODELO DE THOMSON

Em 1897 J. J. Thomson, investigando os “Raios Catódicos” descobriu a primeira partícula sub-atômica o elétron. Na mesma época o químico Alemão Eugene Goldstein descobriu uma nova partícula sub-atômica o próton. Em 1903 Thomson propôs um novo modelo atômico, conhecido como modelo do Pudim de Passas (Plum Pudding).

Neste modelo segundo Thomson, o átomo seria formado por uma “pasta” positiva (pudim) recheada pelos elétrons (passas), o que explicaria a neutralidade elétrica do átomo.

Neste momento começa-se a admitir a oficialmente a divisibilidade do átomo e a natureza elétrica da matéria.

3. MODELO DE RUTHERFORD

Em 1911, Rutherford e colaboradores (Geiger e Marsden) bombardearam uma lâmina metálica delgada com um feixe de partículas alfa atravessava a lâmina metálica sem sofrer desvio na sua trajetória (para cada 10.000 partículas alfa que atravessam sem desviar, uma era desviada).

Para explicar a experiência, Rutherford concluiu que: 1- O átomo não é maciço (Modelos de Dalton e Thomson), apresentando enormes espaços vazios.

2- A maior parte da massa do átomo encontra-se em uma região central e positiva, o NÚCLEO, onde provavelmente estão os prótons.

3- Para explicar os espaços vazios, Rutherford propôs que os elétrons estariam girando ao redor do núcleo em órbitas circulares, sendo muito pequenos e estando muito distantes do núcleo e entre si, os elétrons permitiriam a passagem da maioria das partículas α.

4- Rutherford previu que o átomo seria 10 a 100 mil vezes maior que seu núcleo, e que para manter a estabilidade nuclear, deveria existir uma partícula nuclear eletricamente neutra, que evitasse a repulsão em os prótons. Em 1932, James Chadwick comprovou a existência de uma partícula nuclear neutra com massa próxima à do próton, o NÊUTRON. Em suma, o átomo de Rutherford seria semelhante ao Sistema Solar, onde o Sol seria o núcleo, e os elétrons seriam os Planetas, girando em órbitas circulares formando a Eletrosfera.

Segundo a Mecânica Clássica de Maxwell, os elétrons girando ao redor do núcleo perderiam continuamente energia em forma de ondas eletromagnéticas, perdendo gradativamente velocidade e acabando por se chocarem ao núcleo. Resumindo o átomo de Rutherford seria instável e duraria 10-11s.

28 n QUÍMICA

www.portalimpacto.com.br

4. MODELO DE BOHR Em 1913, o cientista Dinamarquês Niels Bohr, utilizando a Mecânica Quântica de Max Planck (1900), propôs os seguintes postulados para explicar o comportamento dos elétrons no átomo de Rutherford: 1- Os elétrons giram ao redor do núcleo em órbitas circulares, chamadas de Órbitas Estacionárias ou Camadas ou Níveis.

2- Cada um desses níveis possui um valor determinado de energia.

3- Não é permitido ao elétron permanecer fora desses níveis de energia.

4- Movendo-se em uma mesma camada um elétron não absorve nem emite energia.

5- Ao saltar de uma órbita para outra, o elétron emite ou absorve uma quantidade definida de energia, chamada de quantum de energia.

5. DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA DE ELÉTRONS - LINUS PAULING

Os elétrons estão distribuídos em camadas ao redor do núcleo. Admite-se a existência de 7 camadas eletrônicas, designados pelas letras maiúsculas: K,L,M,N,O,P e Q. À medida que as camadas se afastam do núcleo, aumenta a energia dos elétrons nelas localizados.

As camadas da eletrosfera representam os níveis de energia da eletrosfera. Assim, as camadas K,L,M,N,O, P e Q constituem os 1º, 2º, 3º, 4º, 5º, 6º e 7º níveis de energia, respectivamente.

Por meio de métodos experimentais, os químicos concluíram que o número máximo de elétrons que cabe em cada camada ou nível de energia é:

Em cada camada ou nível de energia, os elétrons se distribuem em subcamadas ou subníveis de energia, representados pelas letras s,p,d,f, em ordem crescente de energia.

Subnível S p d f

O número máximo de elétrons que cabe em cada subcamada, ou Número máximo de elétrons 2 6 10 14 subnivel de energia, também foi determinado experimentalmente:

O número de subníveis que constituem cada nível de energia depende do número máximo de elétrons que cabe em cada nível. Assim, como no 1ºnível cabem no máximo 2 elétrons, esse nível apresenta apenas um subnível s, no qual cabem os 2 elétrons.

Como no 2º nível cabem no máximo 8 elétrons, o 2º nível é constituído de um subnível s, no qual cabem no máximo 2 elétrons, e um subnível p, no qual cabem no máximo 6 elétrons, e assim por diante.

Resumindo:

Linus Gari Pauling (1901-1994), químico americano, elaborou um dispositivo prático que permite colocar todos os subníveis de energia conhecidos em ordem crescente de energia, Nível Camada Nº máximo de Subníveis mostrado a seguir: elétrons conhecidos → Diagrama de Linus Pauling K 1s2 1º K 2 1s

L 2s2 2p6 M 3s2 3p6 3d10 N 4s2 4p6 4d10 4f14 O 5s2 5p6 5d10 5f14 P 6s2 6p6 6d10 Q 7s2

→ Ordem crescente de energia Representação de um subnível de energia com seus elétrons.

Nível de energia

5s1

No de elétrons no subnível Subnível de energia

Exs: Configurações eletrônicas de alguns átomos no estado normal ou fundamental.

H [Z = 1] 1s1 N [Z = 7] 1s2 2s2 2p3 Ne [Z = 10] 1s2 2s2 2p6

2º 3º 4º 5º 6º 7º

L M N O P Q

8 18 32 32 18 8

Distribuição eletrônica dos íons: Na configuração eletrônica de íons, a perda ou o ganho de elétrons ocorre na última camada (valência) do átomo. Átomo de Magnésio

Z = 12 - 1s2 2s2 2p6 3s2

Íon Magnésio, Mg

Z =12 - 1s2 2s2 2p6

Átomo Ferro

Z = 26 - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6

2+

Íon Ferro II, Fe

2+

Íon Ferro III, Fe3+

29 n QUÍMICA

2s e 2p 3s, 3p e 3d 4s, 4p, 4d e 4f 5s, 5p, 5d e 5f 6s, 6p e 6d 7s, 7p

Z = 26 - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 Z = 26 - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5

Átomo de Flúor

Z = 9 – 1s2 2s2 2p5

Íon Fluoreto, F-

Z = 9 - 1s2 2s2 2p6

www.portalimpacto.com.br

LIGAÇÃO IÔNICA

Fre n 03 te Fic h 05 a

1. TEORIA DO OCTETO

Os gases nobres são pouco reativos, por isto, se encontram naturalmente formando gases monoatômicos muito estáveis. Esta estabilidade é conseqüência da distribuição eletrônica desses átomos.

He -1s2 Ne -1s2 2s2 2p6 10 Ar - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 18 Kr - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 36 Xe - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 54 Rn -1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 86 2

Observe que, exceto o Hélio que apresenta distribuição 1s2, os demais apresentam 8 elétrons na camada de valência. Em 1916, Walter Kossel e Gilbert Newton Lewis propuseram, então, a Teoria do octeto.

TEORIA DO OCTETO: Um átomo para alcançar a estabilidade deve adquirir a configuração eletrônica igual a de um gás nobre, ou seja, ficar com 8 elétrons na camada de valência, ou semelhante ao Hélio, com distribuição igual a 1s2, isto é , com dois elétrons na camada K.

Portanto um átomo, que não possui oito elétrons na última camada, deve ganhar, perder ou compartilhar elétrons para alcançar a estabilidade. Isto é, ficar com o Octeto completo. Para justificar a Teoria do Octeto admite-se que os átomos façam ligações químicas entre si. Esta capacidade de ligação dos átomos é chamada de Valência.

Valência - é o número de ligações feitas por um átomo para alcançar a estabilidade.

2. LIGAÇÃO IÔNICA OU ELETROVALENTE

Este tipo de ligação foi proposta por W. Kossel . A Ligação Iônica ocorre quando um elemento Eletropositivo (Metal) cede elétrons para um Elemento Eletronegativo (Ametal ou H). Metal transforma-se em um cátion, enquanto o Ametal (ou o H) transforma-se em um ânion. Surge, então, uma força de atração de natureza Eletrostática, que na química chama-se Ligação Iônica

Quando a Ligação Iônica ocorre entre elementos representativos (Subgrupo A da Tabela Periódica) os íons formados (cátion e ânion) adquirem a configuração eletrônica de um gás nobre (Octeto Completo). Veja alguns exemplos: A - Formação do Cloreto de Sódio (NaCl) Na (Z = 11) 1s2 2s2 2p6 3s1 C (Z = 17) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 Notação de Lewis

B - Formação do Alumínio (A2O3) Al (Z=13) 1s2 2s2 sp6 3s2 3p1 (perde 3 elétrons)

O(Z=8) 1s2 2s2 2p4 (ganha 2 elétrons)

Notação de Lewis

30 n QUÍMICA

www.portalimpacto.com.br

3 - CARACTERÍSTICAS DOS COMPOSTOS IÔNICOS

No retículo cristalino iônico, cada cátion atrai vários ânions, e cada ânion atrai vários cátions. Por exemplo, no cloreto de sódio (NaCl), cada cátion sódio (Na+) é circundado por seis ânions cloreto (Cl -). Por sua vez, cada ânion cloreto encontra-se circundado por seis cátions sódio.

Na

x

+

Cl

ClCl-

Na+ Cl+ Ânion cloreto Cl- Na+

Cátlon sódio Na+

Na+

Este arranjo dos cátions e ânions dá grande estabilidade aos compostos iônicos e determina suas principais características, tais como: • São sólidos nas condições ambiente (25ºC e 1atm); • Apresentam elevadas temperaturas de fusão e ebulição; • São duros e quebradiços; • Conduzem corrente elétrica quando em solução aquosa ou quando no estado líquido (fundido); • São, de um modo geral, solúveis em água.

Aplicações no Caderno de Exercícios (NaF) Fluoreto de sódio Óxido de ferro (Fe2O3) Óxido de cálcio (CaO) Obtido pela decomposição térmica do calcário.

Tem larga aplicação na construção civil, na purificação de açúcares e na agricultura, sendo usado como fungicida e corretivo de pH do solo.

Hematite ou hematita é um mineral de fórmula óxido de ferro III, (Fe2O3), um dos diversos óxidos de ferro.

O minério contém, às vezes, quantidades ligeiras de titânio. Quando dado forma em ornamentos é frequente chamado de diamante preto.

Componente de vários cremes dentais e colutórios (enxaguadores bucais), pois tem a propriedade de inibir a perda de minerais dos dentes, tornando-os mais resistentes às bactérias causadoras de cáries

CaCO3 Carbonato de cálcio Encontrado abundantemente na natureza como calcário e mármore.

Usando na fabricação de cimento, de vidro comum, de pastas de dentes (age com abrasivo) etc.

31 n QUÍMICA

www.portalimpacto.com.br

Fre n 04 te Fic h 01 a

Introdução à

ORGÂNICA - 1 1. INTRODUÇÃO

A grande maioria dos compostos orgânicos são formados pelos elementos Carbono (C), Hidrogênio (H), Oxigênio (O) e Nitrogênio (N). Em uma parte muito pequena de compostos orgânicos aparecem outros elementos como Cloro (Cl), Flúor (F), Magnésio (Mg), Sódio (Na) entre outros. Se pegarmos o corpo humano como exemplo, temos:

Elementos que formam os compostos do nosso corpo:

C, H, O, N mais de 99% e outros menos de 1% (Na, Mg, F, Cl, Br etc.)

Devido a maior abundância nos compostos orgânicos dos elementos C, H, O e N, daremos uma atenção especial a eles.

OBS:

Valência (número de ligações).

Hidrogênio - (1 ligação - monovalente) Oxigênio - (2 ligações - bivalente) Nitrogênio – (3 ligações – trivalente) Carbono – (4 ligações – tetravalente)

As ligações químicas que ocorrem predominantemente nos compostos orgânicos são as covalentes que de acordo com a superposição entre os orbitais podem ser classificada como em sigma (σ) e pi (π).

LIGAÇÃO SIGMA (σ): São formadas pela superposição frontal dos orbitais sendo LIGAÇÃO PI (π): São formadas quando entre os átomos ligantes já existente uma ligação sigma, logo, a superposição dos orbitais, sempre do tipo p, ocorre lateralmente, dando origem à uma ligação fraca, pouca estável e muito energética:

2. PROPRIEDADES DO CARBONO

1- O carbono é tetravalente (faz quatro ligações) 2- Todas as ligações são iguais (covalentes) 3- O carbono forma cadeias (sequência de átomos de carbono um ligado ao outro) 4- O carbono sofre o fenômeno da hibridação

C

C

SP3

SP2

C

C SP

MONTANDO UMA CADEIA CARBÔNICA Como o hidrogênio faz uma ligação, vamos completar as ligações dos carbonos: - Três ligações - Falta uma

- Três ligações - Falta uma C

C

- Uma ligação - Faltam três

C

⇓

C

Três hidrogênios completando a tetravalência do carbono

C

- Duas ligações - Faltam duas

H H

C

Já esta fazendo quatro ligações

- Três ligações - Faltam uma

H

C

C

C

C

H

H

H

H

Um hidrogênio completando a tetravalência

C

C

Dois hidrogênios completando a tetravalência

H

Um hidrogênio completando a tetravalência

Tetravalência completa, não precisa de hidrogênio

O número de hidrogênios ligados a cada carbono é igual ao número de ligações que faltam para totalizar as quatro ligações necessárias.

32 n QUÍMICA

1° Carbono sp3 : (1 orbital s e 3 orbitais p originando 4 orbitais híbridos sp3); Saturado (4 ligações simples) ligações σ, ângulo de ligação 109° 28’ e geometria tetraédrica:

2° Carbono sp2: (1 orbital s e 3 orbitais p originando 3 orbitais híbridos sp2 e um orbital puro p); Insaturado (1 dupla e 2 simples), 3 ligações σ e 1 ligação π , ângulo de ligação 120 ° e geometria trigonal plana ou triangular.

3° Carbono sp: Insaturado (1 tripla e 1 simples ou 2 duplas), 2 ligações σ e 2 ligações π, ângulo de ligação180 ° e geometria linear.

www.portalimpacto.com.br

3. TIPO DE CARBONO

Carbono Primário - é o carbono que está diretamente ligado, no máximo, a um átomo de carbono.

Exemplo: O H3 C - CH3

H3 C - C- OH ↓ ↓ Primário Carbono Secundário - é o carbono que está diretamente ligado a dois carbonos.

Exemplo: O || H3C - C - CH3 H3C - C - C- C- NH2 H2 H2 ↓ ↓ Primário

Primário Primário Secundário

Primário

Secundário

Primário

Carbono Terciário - é o carbono que está diretamente ligado a três carbonos Carbono Quaternário - é o carbono que está diretamente ligado a quatro carbonos Nota: Fórmulas tridimencionais

São fórmulas usadas quando necessário transmitir informações sobre a forma da molécula. Nesta representação as ligações que se projetam para cima da face da folha de papel são indicados por uma cunha ( ) que estão atrás do plano do papel são indicadas por uma cunha tracejada ( ) e as que estão no plano da folha são indicadas por um traço ( ).

Aplicações no Caderno de Exercícios

A QUÍMICA NO TRABALHO

Fibras de carbono e compósitos

As propriedades da grafita são anisotrópicas, isto é, elas variam em diferentes direções e sentidos ao longo do sólido. Ao longo dos planos do carbono, a grafita possui grande força por causa do numero de ligações C-C ao longo dessas direções. Entretanto, as ligações entre os planos são relativamente fracas, fazendo com a grafita seja fraca naquele sentido.

As fibras de grafita podem ser preparadas de forma que os planos de carbono sejam alinhados em extensões variadas paralelas ao eixo da fibra. Essas fibras são também leves (densidade de aproximadamente 2g/cm3) e quimicamente não muito reativas. As fibras orientadas são feitas por Pirólise vagarosa (decomposição pela ação do calor) de fibras orgânicas de aproximadamente 150 0C a 300 0C. Essas fibras são, então, aquecidas a aproximadamente 2.500 0C para que se tornem grafite (conversão de carbono amorfo em grafite). Materias amorfos geralmente chamados de fibras de carbono, que dão origem aos materiais compósitos que se aproveitam da força, estabilidade e baixa densidade das fibras de carbono são tipo mais comumente usado em materias comerciais.

Texto extraído pelo Professor de Química Diogo Moreira da seguinte referência bibliográfica.

BROWN, Theodore L. Et. Al. Química – a ciência central. 9. ed. São Paulo: Pearson‐Prentice Hall, 2009. Tradução: Robson Mendes Matos.

33 n QUÍMICA

www.portalimpacto.com.br

Fre n 04 te Fic h 02 a

Introdução à

ORGÂNICA - 2 1. AS CADEIAS CARBÔNICAS PODEM SER: ABERTA ou ACÍCLICA Quanto à natureza: Homogênea e Heterogênea Quanto à disposição dos C: Normal ou reta, Ramificada.

Quanto à saturação: Saturada, Insaturada ou não-saturada

H3C - CH2 - CH2 - CH2 - OH ; H - C ≡ C - H H3C - CH2 - O - CH3 ; H2C = CH - Cl FECHADA ou CÍCLICA ALICÍCLICA

Quanto à natureza: Homogênea ou homocíclica, Heterogênea ou heterocíclica Quanto à saturação: Saturada, Insaturada ou não-saturada.

Quanto ao número de ciclos: Monocíclica ou mononuclear, Policíclica ou polinuclear (condensada ou não-condensada)

O

CH2 H2C

CH2 H2

C

H2C HC

CH2 CH

Cl

FECHADA ou CÍCLICA ALICÍCLICA Quanto à natureza: Homogênea ou homocíclica, Heterogênea ou heterocíclica Quanto à saturação: Saturada, Insaturada ou não-saturada.

Quanto ao número de ciclos: Monocíclica ou mononuclear, Policíclica ou polinuclear (condensada ou não-condensada)

Cl

34 n QUÍMICA

www.portalimpacto.com.br

Aplicações no Caderno de Exercícios

Gasolina

O petróleo, ou óleo bruto, é uma mistura complexa de compostos orgânicos hidrocarbonetos, com quantidades menores, principalmente hidrocarbonetos com quantidades menores de outros compostos orgânicos contendo nitrogênio, oxigênio ou enxofre.

A gasolina é uma mistura de hidrocarbonetos voláteis tendo quantidades variáveis de hidrocarbonetos aromáticos em adição aos alcanos. Em um motor automotivo, uma mistura de ar e vapor de gasolina é comprimida por um pistão e depois incendiada por uma centelha elétrica. A queima da gasolina deve criar uma expansão de gás forte e regular, forçando o pistão para cima e oferecendo força ao longo do eixo acionador do motor. Se o gás se queima muito rapidamente o pistão recebe um empurrão único em vez de um empurrão forte e regular.

O resultado é um som de ‘pancada’ ou ‘silvo’ e redução na eficiência com qual a energia irá ser produzida pela combustão é convertida em trabalho.

A octanagem de uma gasolina é medida de sua resistência “a detonação. As gasolinas com alta octanagem queimam-se mais regularmente e são, por isso, combustíveis mais eficientes.

Os alcanos ramificados e hidrocarbonetos aromáticos têm octanagem mais alta que os alcanos de cadeia lineares. A octanagem da gasolina é obtida quando se comparam suas características de detonação com as do iso-octano (2,2,4-trimetilpentano) e heptano. Ao iso-octano atribuirmos uma octanagem 100, enquanto ao heptano, uma de 0. À gasolina com as mesmas características de detonação com uma mistura de 90% de iso-octano e 10% de heptano é atribuída uma octanagem de 90.

A octanagem é obtida diretamente do fracionamento do petróleo (chamada de destilação atmosférica) contém principalmente hidrocarbonetos de cadeia linear e tem octanagem em torno de 50. Ela é consequentemente, submetida a um processo chamado craqueamento, que procurados de cadeia ramificada. O craqueamento é também para produzir hidrocarbonetos aromáticos e converter parte das frações menos voláteis de querosene e óleo de combustível em compostos com massas moleculares menores, mais apropriadas para uso de combustíveis de automóveis. No processo de craqueamento os hidrocarbonetos são misturados com um catalisador e aquecidos de 400 a 500 0C. O s catalisadores usados são minerais argilosos naturais ou misturas sintéticas de Aℓ2O3-SiO2. Além de formar moléculas mais apropriadas para gasolina, o craqueamento resulta na formação de hidrocarbonetos de baixa massa molecular, como etileno e o propeno.

Essas substâncias em uma variedade de reações para formar plásticos e outros produtos químicos.

A taxa de octanagem a gasolina aumenta com a adição de determinados compostos agentes antedetonadores, ou melhoradores de octanagem. Até meados dos anos 70 o principal agente antedetonador era o tetraetil de chumbo, (C2H5)4Pb. Entretanto, ele não é mais usado por causa dos perigos ambientais do chumbo e porque envenena conversores catalíticos.

Os compostos aromáticos, como tolueno (C6H5CH3) e hidrocarbonetos oxigenados com metanol CH3CH2OH, bem como o éter-metil t-butílico (MTBE mostrado a seguir), são agora geralmente usados como agente antedetonadores Entretanto, o uso do MTBE pode em breve ser banido, porque ele acaba escoando para fontes de água potável a partir de derramamentos e vazamento de tanques de estocagem, deixando na água cheiro e gosto ruins e produzindo efeitos adversos a saúde.

CH3

CH3

O

C

CH3

CH3 Texto extraído pelo Professor de Química Diogo Moreira da seguinte referência bibliográfica.

BROWN, Theodore L. Et. Al. Química – a ciência central. 9. ed. São Paulo: Pearson‐Prentice Hall, 2009. Tradução: Robson Mendes Matos.

35 n QUÍMICA

www.portalimpacto.com.br

HIDROCARBONETOS - 1

Fre n 04 te Fic h 03 a

1. HIDROCARBONETOS

São compostos orgânicos constituídos apenas de dois elementos químicos: carbono e hidrogênio.

1- ALCANOS OU PARAFINAS:

São hidrocarbonetos de cadeia aberta, acíclica ou alifática e saturada.

Fórmula Geral: Cn H2n+2

Nos alcanos, todos os carbonos são híbridos em sp3.

Características físicas: CH4 até C4H10 gases C5H12 até C17H36 líquidos C18H38 em diante sólidos 2 - ALCENOS, ALQUENOS, OLEFINAS OU ETILÊNICOS:

São hidrocarbonetos de cadeia aberta, acíclica ou alifática e insaturada do tipo etênica.

Fórmula Geral: Cn H2n

Nos alcenos, dois carbonos são híbridos em sp2 e os demais, quando houver, em sp3.

Características físicas: C2H4 até C4H8 gases C5H10 até C16H32 líquidos C17H34 em diante sólidos

3 - ALCINOS, ALQUINOS OU CETILÊNICOS: São hidrocarbonetos de cadeia aberta, acíclica ou alifática e insaturada do tipo etínica.

Fórmula Geral: Cn H2n-2

Nos alcinos, dois carbonos são híbridos em sp e os demais, quando houver, em sp3.

Características físicas C2H2 até C4H6 C5H8 até C14H26 C15H28 em diante

gases líquidos sólidos

4 - ALCADIENOS, DIENOS OU DIOLEFINAS: São hidrocarbonetos de cadeia aberta, acíclica ou alifática e insaturada do tipo dietênica.

36 n QUÍMICA

Fórmula Geral: Cn H2n-2

O ETENO (C2H4) é um gás (alceno) extraído do petróleo e usado, por exemplo, na preparação do polietileno – um dos plásticos mais importante na industria (sacos, garrafas, brinquedos, etc.) O etileno também é o gás responsável pelo amadurecimento as frutas.

Daí é usado para amadurecer de maneira forçada frutas verdes.

O ETINO ou ACETILENO (C2H2) é um gás (Alcino) produzido sinteticamente na indústria, pois não é encontrado livre na natureza. É um composto de alta importância, sendo usado entre outras coisas - como matéria prima na preparação de solventes, plásticos, explosivos, borrachas sintéticas, etc..

- na obtenção de álcool etílico e ácido acético; - como anestésico; - nos maçaricos, onde a sua combustão atinge temperatura de 3000° C.

www.portalimpacto.com.br

5 - BENZÊNICOS OU AROMÁTICOS:

São hidrocarbonetos de cadeia fechada ou mista, aromática e poliinsaturada.

Fórmula Geral: Cn H2n-6

OBS: A fórmula geral acima é válida quando os radicais presos ao núcleo benzênicos são saturados.

No núcleo ou anel benzênico todos os carbonos estão híbridos em sp2.

O representante mais simples dos hidrocarbonetos aromáticos é o benzeno, de fórmula molecular C6H6.

Características Físicas:

Os aromáticos mais simples são líquidos e os mais complexos são sólidos.

Possuem cheiro agradável e são solúveis em solventes apolares.

PETRÓLEO

O Petróleo foi formado através de várias reações Solo que ocorreram durante milhões de anos. Animais e vegetais Cascalho mortos foram se depositando no fundo do mar. Estes restos, Rocha com o passar do tempo, foram cobertos por material sólido Água salgada como areia, cascalho etc., formando rochas. No interior desRocha tas rochas com altas temperaturas e pressão é que aconteceram muitas transformações produzindo assim milhares de substâncias que constituem este líquido tão precioso.

O petróleo é constituído essencialmente de hidrocarbonetos (compostos que apresentam só carbono e hidrogênio). Como vemos na coluna de fracionamento: Cracking do petróleo:

O Cracking do petróleo consiste em aquecer este

Gás combustível resíduo (cadeias longas) a altas temperaturas para quebrá-lo em cadeias menores.

Gasolina de aviação

Nestes hidrocarbonetos menores temos compostos como C3H8, C4H10 que vão para o GLP, compostos que Gasolina comum Petróleo Cru apresentam entre 5 e 10 carbonos que vão para a gasolina e Querosene assim por diante.

Forno de vaporização do petróleo

Óleo Diesel Óleo combustível

Resíduos

Asfalto

Hidrocarbonetos p/indústria petroquímica

Veja os percentuais dos derivados extraídos na tabela:

Nota

O METANO (CH4) é um gás (alcano) que se forma em maior quantidade nos pântanos e brejos, quando animais e vegetais morrem e são arrastados para dentro da lama onde vão sofrer decomposição anaeróbica (na ausência de oxigênio) por microorganismos produzindo vários gases: CH4, CO2, H2S etc. Aliás, por essa razão que recebe o nome de gás nos pântanos, onde foi descoberto por Alessandro Volta. Uma destas reações é a fermentação da celulose presente em animais e vegetais: (C6H10O5)n + n H2O → 3n CH4 + 3 n CO2 Forma-se também pela fermentação em depósitos de lixo e em materiais de esgoto e é um dos constituintes do gás nafta e do gás natural (usados no gás encanado).

DERIVADOS PORCENTAGEM GLP

7,7

Gasolinas (automotivas e avião)

16,1

Naftas e Solventes

11,2

Querosenes (iluminação e aviação)

4,7

Óleo Diesel

34,1

Derivados diversos

6,7

Óleos lubrificantes e parafinas

1,2

Óleos combustíveis

16,5

Asfaltos

1,8

Fonte: Petrobrás.

37 n QUÍMICA

www.portalimpacto.com.br

HIDROCARBONETOS-2

Fre n 04 te Fic 04 ha /0 5

1. NOMENCLATURA DE HIDROCARBONETOS DE CADEIA NORMAL

O nome de um composto orgânico obedece as regras da I.U.P.A.C (UNIÃO INTERNACIONAL DE QUÍMICA PURA E APLICADA), como mostra o esquema a seguir: Prefixo +Infixo Número de Tipos de carbonos ligação

+Sufixo Função orgânica

PREFIXO - Indica o número de átomos de carbono na cadeia. São eles:

Número C 1 2 3 4 5

Prefixo Número C Met

6 Et 7 Prop 8 But 9 Pent 10

Prefixo Hex Hept Oct Non Dec

SUFIXO -Indica a função orgânica que pertence o composto.

NO CASO DOS HIDROCARBONETOS O SUFIXO É “O” OBS: Nas estruturas de cadeias cíclicas acrescenta-se a palavra ciclo antes do nome do composto.

2. RADICAIS ORGÂNICOS

Radicais são grupos que possuem uma ou mais valências livres. Destacamos, a seguir, os principais radicais orgânicos: C. Radicais Arilas

A. Radicais Alquilas

São radicais monovalentes (possuem uma única valência livre) e saturados. Derivam dos alcanos, pela eliminação do H da molécula.

A nomenclatura fica: Prefixo + Il ou Ila CH4 = Metano CH3 – = Metil ou Metila CH3 – CH3 = Etano CH3 – CH2 – = Etil ou Etila

B. Radicais Alquinilas São radicais monovalentes derivados de alcenos.

A nomenclatura fica: PREFIXO + IL ou ILA CH2 = CH – = Etenil(a) ou vinil(a) Os dois nomes estão de acordo com a IUPAC.

São radicais monovalentes cuja valência livre se encontra num carbono pertencente a um núcleo aromático.

Os principais radicais são:

benzeno fenil (a) (Valência livre localizada em qualquer um dos carbonos do núcleo aromático) OBS: O NOME FENIL DERIVA DE FENO( BENZENO EM ALEMÃO) D. Radical Benzil Há ainda um radical muito importante que não pode ser enquadrado em nenhum dos grupos estudados, devido às suas características especiais.

CH3 CH2

tolueno benzil (a) Possui um núcleo aromático ligado a um carbono, no qual se localiza a valência livre.

38 n QUÍMICA

www.portalimpacto.com.br

3. NOMENCLATURA DE HIDROCARBONETOS RAMIFICADOS DE CADEIA ABERTA As regras estabelecidas pela IUPAC para os hidrocarbonetos ramificados são: 1) localizar a cadeia principal ( cadeia com maior número de átomos de carbono).

2) numerar a cadeia principal começando pela extremidade mais próxima da insaturação ou dos radicais; 3) indicar as posições dos radicais por ordem alfabética e das insaturações; 4) utilizar os prefixos di, tri, tetra, etc quando houver dois ou mais radicais iguais; 5) indicar o nome da cadeia principal De acordo com as regras mencionadas, vamos dar nome aos compostos abaixo: 6

4

5

2

3

CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH CH3

2-metil-hexano

1

2

CH - C -

3

4

3

6

5

CH3

CH2

CH3

- CH3

CH3 4

CH - CH

CH3

2

1

1

- CH3 CH3 - CH - C - CH - CH

5

- CH3

CH3

CH3

CH2

3,4- dimetil- 1- pentino 1

2

CH - C -

4

3

CH - CH

CH

CH3

6

5

- CH - CH3 CH3

CH3

4. NOMENCLATURA DE HIDROCARBONETOS RAMIFICADOS DE CADEIA FECHADA REGRAS: 1) Se somente um radical está presente, não é necessário designar a posição.

2) Quando dois ou mais radicais estão presentes, numeramos o ciclo com base na ordem alfabética.

3) Quando temos a dupla a numeração é feita a partir do carbono da dupla ligação, de modo que a dupla ligação fique entre os carbonos 1 e 2. A numeração segue no sentido dos menores números para os radicais.

CH 3 De acordo com as regras mencionadas, vamos dar nome aos compostos abaixo: 6

CH3

CH3

CH2

5

4

1 3

2

5

4

1

2 3

CH2

CH 3

CH 3

Metilcicloexano

3-metil-cicloexeno 5. HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS

Os aromáticos com um único núcleo benzênico e uma ou mais ramificações são chamados de hidrocarbonetos alquil-benzênicos. A nomenclatura é semelhante aos cicloalcanos, trocando a terminação para benzeno.

Exemplo: CH3

CH

CH3

isopropilbenzeno (cumeno) 3-etil-1-metil-1-ciclopenteno

39 n QUÍMICA

CH3

metilbenzeno (tolueno)

www.portalimpacto.com.br