Química.4

Prévia do material em texto

Unidade de Aprendizagem 10:
Termoquímica.
RECOMENDAÇÕES DE ESTUDO
Ao final desta unidade de aprendizagem espera-se que você consiga
(CNQU2MOA014) identificar processos endotérmicos e exotérmicos,
reconhecendo-os nas transformações químicas. (EM13CNT307) Analisar as
propriedades dos materiais para avaliar a adequação de seu uso em diferentes
aplicações (industriais, cotidianas, arquitetônicas ou tecnológicas) e/ou propor
soluções seguras e sustentáveis considerando seu contexto local e cotidiano.
1
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
● Compreender que há calor envolvido nas transformações de estado
físico e transformações químicas.
● Identificar transformações endotérmicas e exotérmicas.
● Saber que para cada transformação química existe um valor de
energia associado.
1. Introdução
Termoquímica é o estudo do calor e da energia associados a uma reação
química ou transformação física.
A Variação de Entalpia
Definimos a mudança de entalpia (ΔH) como o calor de um processo
quando a pressão é mantida constante:
ΔH ≅ Q a pressão constante.
Uma equação química que inclui uma mudança de entalpia é chamada
de equação termoquímica.
Ex: 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(ℓ) ΔH = −570 kJ.
2
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
2. Reações Endotérmicas E
Exotérmicas.
Reações endotérmicas: São aquelas reações que ocorrem absorvendo
calor externo.
Se considerarmos a decomposição da amônia (NH3), teremos:
2 NH3(g) + 92,2 kJ → N2(g) + 3 H2(g)
2 NH3(g) → N2(g) + 3 H2(g) ΔH = +92,2 kJ
Reações exotérmicas: São aquelas reações que ocorrem liberando calor
para o meio ambiente.
Se considerarmos a síntese da amônia (NH3), teremos:
N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g) + 92,2 kJ
N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g) ΔH = - 92,2 kJ
3
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
ΔH NAS MUDANÇAS DE ESTADO FÍSICO
As transformações físicas também são acompanhadas de calor, como
ocorre nas mudanças de estados físicos da matéria.
Essa energia é a ENTALPIA (H) e vem de dentro da molécula.
Cálculo do ΔH
A variação de entalpia é calculada pela diferença entre a entalpia dos
produtos e a entalpia dos reagentes.
O cálculo da variação da entalpia (ΔH) determina a quantidade de energia
que foi absorvida ou liberada por um processo químico qualquer.
Considere a equação: A + B → C + D
4
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
Para realizar o cálculo da variação da entalpia dessa reação, é necessário
conhecer as entalpias de cada um dos participantes (reagentes e produtos):
HA = Entalpia da substância A;
HB = Entalpia da substância B;
HC = Entalpia da substância C;
HD = Entalpia da substância D.
Tendo conhecimento sobre a entalpia de cada um dos participantes da
reação, basta utilizar os valores na expressão matemática de subtração que
representa a variação da entalpia, que é:
ΔH = Hp – Hr
Para essa reação, temos que: Hp = Soma da entalpia dos produtos.
No caso da reação representada no Hp, temos a soma das entalpias dos
produtos C e D, sempre respeitando as quantidades estequiométricas, logo: Hp =
c.HC + d.HD
Hr = Soma da entalpia dos reagentes.
No caso da reação representada no Hr, temos a soma das entalpias dos
reagentes A e B, sempre respeitando as quantidades estequiométricas, logo:
Hr = a.HA + b.HB.
OBS: Entalpia de substâncias simples no estado alotrópico mais estável vale
zero.
5
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
EXERCÍCIOS
Veja a entalpia-padrão de formação, em KJ.mol-1 e a 25°C, de algumas
substâncias:
● CH4(g) -74,8
● CHCl3(l) - 134,5
● HCl(g) - 92,3
Se realizarmos a reação de cloração do metano, qual será o valor da
variação da entalpia do processo?
CH4(g) + 3Cl2(g) → CHCl3(l) + 3HCl(g)
A. -115,9 KJ.mol-1.
B. 186,3 KJ.mol-1.
C. -376,2 KJ.mol-1.
D. -336,6 KJ.mol-1.
E. 148,5 KJ.mol-1.
O alumínio é utilizado como redutor de óxidos, no processo denominado
de aluminotermia, conforme mostra a equação química: 8 Al(s) + 3 Mn3O4(s) → 4
Al2O3(s) + 9Mn(s)
Observe a tabela:
6
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
Segundo a equação acima, para a obtenção do Mn(s), a variação de
entalpia, na temperatura de 298 K, em KJ, é de:
A. -282,5
B. -2515,3
C. -3053,1
D. -10827,1
E. + 2373,0
Segundo a equação acima, para a obtenção do Mn(s), a variação de
entalpia, na temperatura de 298 K, em KJ, é de:
A. -282,5
B. -2515,3
C. -3053,1
D. -10827,1
E. + 2373,0
O carbeto de tungstênio, WC, é uma substância muito dura e, por essa
razão, é utilizada na fabricação de vários tipos de ferramentas. A variação de
entalpia da reação de formação do carbeto de tungstênio a partir dos elementos
C(grafite) e W(s) é difícil de ser medida diretamente, pois a reação ocorre a
1.400oC. No entanto, podem-se medir com facilidade os calores de combustão
dos elementos C(grafite), W(s) e do carbeto de tungstênio, WC(s):
7
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
Pode-se, então, calcular o valor da entalpia da reação abaixo e concluir se
ela é endotérmica ou exotérmica:
W(s) + C(grafite) → WC(s) ΔH = ?
A qual alternativa corresponde o valor de ΔH e o tipo de reação?
Considere o seguinte gráfico:
De acordo com o gráfico, indique a opção que completa, respectivamente,
as lacunas da frase a seguir: “A variação da entalpia, ΔH, é ....; a reação é
.... porque se processa .... calor.”
8
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
A. positiva, exotérmica, liberando.
B. positiva, endotérmica, absorvendo.
C. negativa, endotérmica, absorvendo.
D. negativa, exotérmica, liberando.
E. negativa, exotérmica, absorvendo.
A oxidação de açúcares no corpo humano produz ao redor de 4,0 kcal/g
de açúcar oxidado. A oxidação de um décimo de mol de glicose (C6H12O6) vai
produzir aproximadamente:
Dados: H = 1g/mol; C = 12g/mol; O = 16g/mol
A. 40 kcal.
B. 50 kcal.
C. 60 kcal.
D. 70 kcal.
E. 80 kcal
Considere os processos a seguir:
I. — queima do carvão;
II. — fusão do gelo à temperatura de 25ºC;
III. — combustão da madeira.
A. Apenas o primeiro é exotérmico.
B. Apenas o segundo é exotérmico.
9
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
C. Apenas o terceiro é exotérmico.
D. Apenas o primeiro é endotérmico.
E. Apenas o segundo é endotérmico.
10
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
Unidade de Aprendizagem 11:
Eletroquímica.
RECOMENDAÇÕES DE ESTUDO
Ao final desta unidade de aprendizagem espera-se que você consiga
(CNQU3MOA008) compreender os processos de oxidação e de redução e
relacioná-los à produção de energia em pilhas e baterias e à obtenção de
metais. (EM13CNT307) Analisar as propriedades dos materiais para avaliar a
adequação de seu uso em diferentes aplicações (industriais, cotidianas,
1
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
arquitetônicas ou tecnológicas) e/ ou propor soluções seguras e sustentáveis
considerando seu contexto local e cotidiano.
Habilidades:
● Classificar os processos químicos como oxidação ou redução de acordo
com a variação de carga elétrica das espécies.
● Conceituar eletroquímica, explicando o funcionamento de uma pilha.
● Determinar o valor da ddp de uma pilha.
Esta unidade será ministrada em uma aula remota em dia e horário
agendados previamente.
2
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
1. Eletroquímica.
Reações de oxirredução
Uma reação de oxidação-redução (redox) é um tipo de reação química que
envolve uma transferência de elétrons entre duas espécies.
Assim, dizemos que:
● Oxidação é a perda de elétrons.
● Redução é o ganho de elétrons.
● Reação de oxirredução é quando há transferência de elétrons.
Agentes Oxidante e Redutor
2 Fe3+ + Sn2+ ⇌ 2 Fe2+ + Sn4+
agente
oxidante
agente
redutor
agente
redutor
agente
oxidante
O íon ferro (III), Fe3+, é reduzido pelo agente redutor íon estanho (II),
Sn2+, e o íon estanho (II), Sn2+ é oxidado pelo agente oxidante íon ferro (III),
Fe3+.
Semirreações Eletroquímicas
A reação relacionada a seguir, pode ser compreendida como a soma de
duas semi-reações, desde que devidamente balanceadas:
3
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
- Fe3+ + e- ⇌ Fe2+ semirreação de redução
- Sn2+ ⇌ Sn4+ + 2 e- semirreação de oxidação
- 2 Fe3+ + Sn2+ ⇌ 2 Fe2+ + Sn4+ Reação global
EXERCÍCIOS
Descobertas recentes da medicina indicam a eficiência do óxido nítrico,
NO, no tratamento de determinado tipo de pneumonia. Sendo facilmente
oxidado a NO2, quando preparado em laboratório, o ácido nítrico deve ser
recolhido em meio que não contenha oxigênio. Os Nox do nitrogênio no NO e
NO2 são, respectivamente:
A. + 3 e + 6.
B. + 2 e + 4.
C. + 2 e + 2.
D. zero e + 4.
E. zero e + 2.
Tratando-se o fósforo branco (P4) com solução aquosa de ácido nítrico
(HNO3) obtêm-se ácido fosfórico e monóxido de nitrogênio, segundo a equação
química equilibrada.
3 P4 + 20 HNO3 + 8 H2O → 12 H3PO4 + 20 NO
Os agentes oxidante e redutor dessa reação são, respectivamente:
4
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
A. a) P4 e HNO3.
B. b) P4 e H2O.
C. c) HNO3 e P4.
D. d) H2O e HNO3.
E. e) H2O e P4.
O ferro galvanizado apresenta-se revestido por uma camada de zinco. Se
um objeto desse material for riscado, o ferro ficará exposto às condições do
meio ambiente e poderá formar o hidróxido ferroso. Nesse caso, o zinco, por ser
mais reativo, regenera o ferro, conforme a reação representada abaixo:
Fe(OH)2 + Zn → Zn(OH)2 + Fe
Sobre essa reação pode-se afirmar:
A. O ferro sofre oxidação, pois perderá elétrons.
B. O zinco sofre oxidação, pois perderá elétrons.
C. O ferro sofre redução, pois perderá elétrons.
D. O zinco sofre redução, pois ganhará elétrons.
E. O ferro sofre oxidação, pois ganhará elétrons.
5
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
2. PILHAS e BATERIAS
São dispositivos nos quais uma reação espontânea de óxido-redução
produz corrente elétrica.
A primeira bateria verdadeira foi inventada pelo físico italiano Alessandro
Volta em 1800. Volta empilhou discos de cobre (Cu) e zinco (Zn) separados por
um pano embebido em água salgada.
Cada célula (um conjunto de um disco de Cu e de Zn e a salmoura) produz
0,76 Volts (V).
A Pilha de Daniell
A célula ou pilha de Daniell é formada por uma solução de sulfato de cobre
(II) contendo um eletrodo de cobre e uma solução de sulfato de zinco contendo
um eletrodo de zinco.
A pilha de Daniell baseia-se na seguinte reação:
Zn + CuSO4 → Cu + ZnSO4
ou
6
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
A montagem esquemática da pilha de Daniell é a seguinte:
Eletrodo de zinco
● corrosão da lâmina de Zn.
Esse fato pode ser explicado pela semi-reação de oxidação:
Zn(s) → Zn(aq)2+ + 2 e–
lâmina solução
O eletrodo em que ocorre a oxidação é o ânodo.
7
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
Eletrodo de cobre
● espessamento da lâmina de Cu.
● diminuição da cor azul.
Esses dois fatos podem ser explicados pela semi-reação de redução:
Cu(aq)2++ 2 e– → Cu(s)
solução lâmina
O eletrodo em que ocorre a redução é o cátodo.
A equação global dos processos ocorridos nessa pilha pode ser obtida pela
soma das duas semi-reações:
Convencionou-se representar a pilha de Daniell (e todas as demais pilhas),
esquematicamente, da seguinte maneira:
8
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
Usando essa notação, a pilha estudada pode ser representada por:
3. DIFERENÇA DE POTENCIAL (d.d.p.)
Potenciais de redução padrão
Cálculo da voltagem (ΔE) das pilhas
Seu cálculo pode ser feito pela equação a seguir:
FEM, ddp ou ΔE0 = (E0red maior) – (E0red menor)
ou
FEM, ddp ou ΔE0 = (E0oxi, oxida) + (E0red, reduz)
Tabela de Potenciais de Padrão Redução
9
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
10
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
4. ELETRÓLISE
Eletrólise é o processo pelo qual a corrente elétrica passa por uma
substância e produz reações químicas. As reações químicas são aquelas em que
a substância perde ou ganha elétrons (oxidação ou redução).
ELETRÓLISE ÍGNEA
Na eletrólise ígnea, a substância pura está no estado líquido (fundida), e
não existe água no sistema.
A solução concentrada de cloreto de sódio é eletrolisada em uma célula de
diafragma.
11
Este material é de uso exclusivo de RODRIGODE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
Os três produtos da eletrólise de solução concentrada de cloreto de sódio
têm importantes utilizações na indústria química:
● hidrogênio é usado como combustível e para fazer amônia;
● o cloro é usado para esterilizar o abastecimento de água e para fazer
água sanitária e ácido clorídrico;
● o hidróxido de sódio é usado para fazer sabão, papel e água sanitária.
Vejamos, como exemplo desse tipo de eletrólise, a que ocorre com o
cloreto de sódio (NaCl), utilizando eletrodos de platina.
NaCl ⇒ Na+ + Cl-
As semi-reações que ocorrem nos eletrodos são:
Somando as duas semi-reações, teremos a equação global da eletrólise (para o
balanceamento correto, é indispensável cancelar os elétrons):
Pela análise da reação global,
podemos concluir que a eletrólise
ígnea do cloreto de sódio produz
sódio metálico (Na) e gás cloro (Cl2).
Nomes e os sinais dos eletrodos:
12
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
5. ELETRÓLISE EM MEIO AQUOSO
Em eletrólises em soluções aquosas de compostos iónicos, as moléculas de
água podem fornecer íons hidrogênio (H+) e íons hidróxido (OH-), além dos íons
dos compostos iônicos.
Na eletrólise aquosa teremos a presença de dois cátions e dois ânions.
Neste caso teremos que observar a ordem de descarga dos íons.
PÓLO POSITIVO:
A hidroxila (OH-) descarrega antes que os ânions oxigenados e fluoreto.
PÓLO NEGATIVO:
O íon H + descarrega antes dos cátions alcalinos, alcalinos terrosos e alumínio.
Todas essas observações podem ser resumidas no seguinte esquema:
13
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
Exemplo:
Eletrólise de HCl em solução aquosa diluída.
Nesse caso, temos duas ionizações:
Dos íons formados (H+, Cl-, OH-), quais serão descarregados durante a
eletrólise?
Portanto, nesse caso, apenas o HCl sofrerá eletrólise:
14
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
EXERCÍCIOS
As pilhas alcalinas entraram em moda recentemente e são usadas em
quase tudo que exige um trabalho contínuo e duradouro, desde relógios de pulso
até calculadoras eletrônicas. Uma destas pilhas mais usadas é a de
níquel/cádmio, que chega a ter uma duração maior do que a da bateria de
automóvel e ainda pode ser recarregada várias vezes. Ela é constituída pelo
metal cádmio hidróxido de níquel III e uma pasta de hidróxido de potássio.
Considere que os potenciais-padrão de redução são:
● Cd2+(s) + 2 e- → Cdo(s) E0 = - 0,4 V
● Ni3+(s) + 1 e- → Ni2+(s) E0 = + 1,0 V.
Entre as opções a seguir, indique a que apresenta o sentido do fluxo de
elétrons e a força eletromotriz da pilha níquel-cádmio.
a) Do eletrodo de cádmio para o eletrodo de hidróxido de níquel III --- +
1,4 V.
b) Do eletrodo de cádmio para o eletrodo de hidróxido de níquel III --- +
1,6 V.
c) Do eletrodo de cádmio para o eletrodo de hidróxido de níquel III --- +
2,4V.
d) Do eletrodo de hidróxido de níquel III para o eletrodo de cádmio --- +
1,4 V.
e) Do eletrodo de hidróxido de níquel III para o eletrodo de cádmio --- +
2,4 V.
15
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
A pilha alcalina apresenta vantagens sobre uma pilha de Leclanché
(zinco-carvão). Considerando que uma pilha alcalina seja constituída por uma
barra de manganês puro, outra de zinco poroso e uma pasta contendo KOH, a
ddp inicial da pilha e a equação global da reação que nela ocorrem, são:
Dados:
● Mn2+(s) + 2 e- → Mno(s) E0 = - 118 V
● Zn2+(s) + 2 e- → Zno(s) E0 = - 0,76 V
A. 0,42 V; Mno + Zn2+ ⇌ Mn2+ + Zno.
B. 1,60 V; Mn2+ + Zno ⇌ Mno + Zn2+.
C. 0,76 V; Mn2+ + Zno ⇌ Mno + Zn2+.
D. 1,18 V; Mno + Zn2+ ⇌ Mn2+ + Zno.
E. 1,94 V; Mn2+ + Zno ⇌ Mno + Zno.
Na montagem a seguir, dependendo do metal (junto com seus íons) têm-se
as seguintes pilhas, cujo cátodo (onde ocorre redução) é o cobre:
pilha: cobre-alumínio
ΔE* (volt): 2,00
pilha: cobre-chumbo
ΔE* (volt): 0,47
pilha: cobre-magnésio
ΔE* (volt): 2,71
16
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
pilha: cobre-níquel
ΔE* (volt): 0,59
* diferença de potencial elétrico nas condições padrão
Nas condições padrão e montagem análoga, a associação que representa
uma pilha em que os eletrodos estão indicados corretamente é:
A. níquel (catodo) - chumbo (anodo).
B. magnésio (catodo) - chumbo (anodo).
C. magnésio (catodo) - alumínio (anodo).
D. alumínio (catodo) - níquel (anodo).
E. chumbo (catodo) - alumínio (anodo).
Nas semi-reações:
● Au0 → Au+3 + 3e-
● Cu0 → Cu2+ + 2e-
Dados:
● E0 (red Au) = + 1,50 V
● E0 (red Cu) = + 0,34 V
O ânodo, o cátodo e o ΔE da pilha são, respectivamente:
A. cobre, ouro e + 1,16 V.
B. ouro, cobre e + 1,16 V.
C. ouro, cobre e + 2,32 V.
17
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
D. cobre, ouro e - 2,32 V.
E. ouro, cobre e - 1,16 V.
A tendência de um elemento sofrer oxidação ou redução pode ser
avaliada pelo seu potencial-padrão de redução, E0. Esse parâmetro pode
explicar como os elementos aparecem na natureza. Por exemplo, a grande
maioria dos elementos metálicos é encontrada na forma oxidada (como Mn+2)
em minérios de óxidos, sulfetos, carbonatos, sulfatos, silicatos, etc., enquanto
alguns poucos elementos metálicos se encontram também na forma nativa
(como metal não oxidado). Considere os seguintes valores de E0:
Quais são os metais que apresentam maior tendência de ser encontrados
na natureza somente na forma oxidada?
A. Ag, Cu e Pb.
B. Ag e Cu.
C. Cu e Pb.
D. Pb, Cd e Cr.
E. Cr, Ag e Cu
18
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
A eletrólise do cloreto de sódio fundido produz sódio metálico e gás cloro.
Nesse processo, cada íon:
A. O sódio recebe dois elétrons.
B. cloreto recebe dois elétrons.
C. sódio recebe um elétron.
D. cloreto perde dois elétrons.
E. O sódio perde um elétron.
Quando uma solução aquosa de Li2SO4 é eletrolisada, os produtos
formados no ânodo e no cátodo são, respectivamente:
A. S e Li.
B. O2 e Li.
C. SO2 e H2.
D. O2 e H2.
E. SO2 e Li.
19
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
Unidade de Aprendizagem 12:
Características do Átomo De
Carbono E Funções Orgânicas.
RECOMENDAÇÕES DE ESTUDO
Ao final desta unidade de aprendizagem espera-se que você consiga
reconhecer a evolução da Química Orgânica em relação às propriedades do
carbono, bem como classificar as cadeias carbônicas. (CNQU3MOA013) Analisaros compostos orgânicos e identificar as funções orgânicas presentes.
Compreender a importância da indústria do petróleo em suas vertentes: na
obtenção de combustíveis e na produção de matéria prima de produtos
sintéticos. (EM13CNT307) Analisar as propriedades dos materiais para avaliar a
1
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
adequação de seu uso em diferentes aplicações (industriais, cotidianas,
arquitetônicas ou tecnológicas) e/ou propor soluções seguras e sustentáveis
considerando seu contexto local e cotidiano.
Habilidades:
● Identificar as propriedades do carbono, bem como classificar as cadeias
carbônicas.
● Identificar o grupo funcional das substâncias orgânicas mais comuns
(hidrocarbonetos, álcoois, fenóis, cetonas, aldeídos, éter, ésteres, ácidos
carboxílicos, amidas e aminas).
● Discutir como o petróleo é formado, para entender sua composição, sua
finalidade na sociedade e sua relação com a Química orgânica.
Esta unidade será ministrada em uma aula presencial em dia e horário
previamente agendados.
2
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
1. Introdução.
O petróleo (ou petróleo bruto) é uma mistura líquida complexa de
ocorrência natural que contém principalmente hidrocarbonetos, mas também
contém alguns compostos de oxigênio, nitrogênio e enxofre.
Petróleo bruto e gás natural: da fonte aos produtos finais
O petróleo bruto e o gás natural são misturas de hidrocarbonetos -
moléculas químicas que contêm apenas hidrogênio e carbono.
Química dos Hidrocarbonetos
A menor unidade de um composto de hidrocarboneto é uma molécula que
consiste em átomos de carbono e hidrogênio.
A molécula de hidrocarboneto mais simples é o metano. É o ingrediente
essencial do gás natural e a fonte da "chama azul" que vemos quando
acendemos um fogão ou fornalha a gás.
Sua fórmula química é CH4.
3
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
Os Hidrocarbonetos e suas subdivisões
Os hidrocarbonetos seguem a fórmula geral CxHy e em sua nomenclatura
utiliza-se o sufixo “o”, por exemplo:
● CH4 - METANO (presente no gás natural);
● H3C – CH2 – CH2 – CH3 - BUTANO (presente no gás de cozinha).
Em função de ser um grupo bastante grande, ele é subdividido em grupos
menores.
Abaixo, estes grupos são apresentados:
● Alcanos (ou hidrocarbonetos parafínicos):
Hidrocarbonetos de cadeia saturada.
Fórmula Geral: CnH2n+2. Na nomenclatura, possuem o intermediário “an".
● Alcenos (Alquenos ou Olefinas):
Hidrocarbonetos de cadeia insaturada (ligação dupla),
Fórmula Geral: CnH2n. Na nomenclatura, possuem o intermediário “en".
● Alcinos (ou Alquinos):
Hidrocarbonetos acíclicos (ligação tripla).
Fórmula Geral: CnH2n-2. Na nomenclatura, possuem o intermediário “in".
4
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
● Alcadienos (ou Dienos):
Hidrocarbonetos de cadeias abertas com duas ligações duplas. Em
sua nomenclatura possuem o intermediário – dien-. Fórmula geral:
CnH2n-2.
● Ciclanos (Cicloalcanos ou cicloparafinas):
Hidrocarbonetos com apenas uma ligação dupla, de cadeia fechada,
cíclicos.
Sua nomenclatura difere da dos alcanos apenas por ser precedida pela palavra
ciclo. Fórmula geral: CnH2n.
● Ciclenos (Cicloalcenos ou cicloalquenos):
Hidrocarbonetos saturados (somente com ligações simples) de
cadeia fechada, cíclicos.
Sua nomenclatura difere da dos alcenos apenas por ser precedida pela palavra
ciclo.
● Ciclinos (Cicloalcinos ou cicloalquinos):
Hidrocarbonetos com uma ligação tripla, de cadeia fechada.
Sua nomenclatura difere da dos alcinos apenas por ser precedida pela palavra
ciclo.
5
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
Classificação do átomo de carbono
Conforme a posição em que se encontram na cadeia, os átomos de carbono
classificam-se em:
TIPOS DE CADEIA ORG NICA
A existência de uma grande variedade de cadeias orgânicas nos obriga a
classificá-las segundo vários critérios:
Quanto ao fechamento da cadeia
6
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
Quanto à disposição dos átomos
Quanto aos tipos de ligação
7
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
Quanto à natureza dos átomos
Observações:
8
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
9
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
EXERCÍCIOS
O gás de cozinha (GLP) é uma mistura de propano e butano. Indique a
opção que representa as fórmulas moleculares dos dois compostos orgânicos,
respectivamente.
O ácido adípico, matéria-prima para a produção de náilon, apresenta
cadeia carbônica:
10
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
A. saturada, homogênea e ramificada.
B. saturada, heterogênea e normal.
C. insaturada, homogênea e ramificada.
D. saturada, homogênea e normal.
E. insaturada, homogênea e normal.
No eugenol, composto de odor agradável de fórmula:
utilizado como antiséptico bucal, o número de átomos de carbono secundário é:
A. 2.
B. 3.
C. 7.
D. 8.
E. 10.
O mirceno, responsável pelo “gosto azedo da
cerveja”, é representado pela estrutura:
11
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
Considerando o composto indicado, identifique a alternativa correta quanto à
classificação da cadeia.
A. acíclica, homogênea, saturada;
B. acíclica, heterogênea, insaturada;
C. cíclica, heterogênea, insaturada;
D. aberta, homogênea, saturada;
E. aberta, homogênea, insaturada.
O gás de cozinha (GLP) é produzido por refino do petróleo. É falso afirmar
que:
A. é gasoso na temperatura ambiente;
B. sob pressão, está liquefeito dentro do bujão;
C. é formado por compostos de 5 a 6 átomos de carbono;
D. é menos denso que a gasolina;
E. tem ponto de ebulição mais baixo que o querosene.
Há um certo tempo, ocorreu um grande vazamento de petróleo na
refinaria da Petrobras em Araucária (PR). Considere as seguintes afirmações
sobre o petróleo e seus derivados:
I. É fóssil e constituído por compostos orgânicos.
II. Um dos sérios problemas nestes acidentes é atribuídoà grande
miscibilidade (solubilidade) do petróleo em água.
III. Os hidrocarbonetos de baixo peso molecular presentes no petróleo
não são inflamáveis.
12
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
IV. O petróleo é uma mistura complexa de compostos orgânicos com
estreita escala de pontos de fusão e ebulição.
Está correto o que se afirma em:
A. I, apenas.
B. I e II, apenas.
C. I e IV, apenas.
D. I, II e III, apenas.
E. I, II, III e IV.
Dois hidrocarbonetos I e II reagem com bromo, conforme mostrado
abaixo.
É correto afirmar que I e II são, respectivamente:
A. aromático e alcano.
B. aromático e alceno.
C. alcino e alcano.
D. alcino e alceno.
E. alceno e alcino.
13
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
2. Função Orgânica
Função orgânica é um conjunto de substâncias orgânicas, com
propriedades químicas semelhantes, denominadas, então, propriedades
funcionais.
PRINCIPAIS FUNÇÕES ORGÂNICAS
14
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
Uma substância que pode ser utilizada no tratamento de pneumonia é a
cefalexina, cuja estrutura é mostrada a seguir:
Qual das funções abaixo faz parte da estrutura da cefalexina?
A. Éter.
B. Nitrocomposto.
15
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
C. Tioéter.
D. Cetona.
E. Aldeído.
O aspartame, estrutura representada a seguir, é uma substância que tem
sabor doce ao paladar. Pequenas quantidades dessa substância são suficientes
para causar a doçura aos alimentos preparados, já que é cerca de duzentas
vezes mais doce do que a sacarose.
As funções orgânicas presentes na molécula desse adoçante são, apenas,
A. éter, amida, amina e cetona.
B. éter, amida, amina e ácido carboxílico.
C. aldeído, amida, amina e ácido carboxílico.
D. éster, amida, amina e cetona.
E. éster, amida, amina e ácido carboxílico.
A capsaicina, cuja fórmula estrutural simplificada está mostrada abaixo, é
uma das responsáveis pela sensação picante provocada pelos frutos e sementes
da pimenta-malagueta (Capsicum sp.).
16
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25
Na estrutura da capsaicina, encontram-se as seguintes funções orgânicas:
A. amina, cetona e éter.
B. amida, fenol e éter.
C. amida, álcool e éster.
D. amida, amina e ácido carboxílico.
E. amina, fenol e éster.
Qual das afirmativas a seguir sobre funções orgânicas está incorreta?
A. Todo hidrocarboneto possui apenas carbono e hidrogênio.
B. Os haletos orgânicos são derivados da substituição de um ou mais
hidrogênios por átomos de halogênios.
C. Os aldeídos possuem o grupo carbonila entre dois átomos de
carbono.
D. Tanto as cetonas quanto os aldeídos possuem o grupo carbonila.
E. As aminas são derivadas da amônia pela substituição de um, dois ou
três hidrogênios por cadeias carbônicas.
17
Este material é de uso exclusivo de RODRIGO DE ARAUJO CHINAIDE DA SILVA , CPF 122.406.227-25
Es
te 
ma
ter
ial
 é 
de
 us
o e
xcl
us
ivo
 de
 RO
DR
IG
O D
E A
RA
UJ
O C
HI
NA
ID
E D
A S
ILV
A ,
 CP
F 1
22
.40
6.2
27
-25