Slides de Aula - Unidade I - Quimica

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Prof. André Ramos
UNIDADE I
Química Interdisciplinar
 Divisão do conhecimento humano em disciplinas. 
 A década de 1960. 
 Interdisciplinaridade = Inter + disciplinar + dade.
 A 26ª RA – SBQ.
Interdisciplinaridade no ensino de Química
Interdisciplinaridade no ensino de Química
Fonte: o autor
O Sistema Terrestre 
 Disciplinas: geografia, biologia, história, geologia e mineralogia, 
ciências ambientais...
 Atmosfera, hidrosfera, litosfera e biosfera.
1. Tópicos de Química como ciência interdisciplinar
 Camada formada pelos componentes
no estado gasoso.
Atmosfera
Exosfera
Ionosfera
Mesosfera
Estratosfera
Troposfera 20 km
50 km
85 km
350-800km
200-1000 km
Fonte: o autor
Gases Concentração (ppm)
Nitrogênio 780.900
Oxigênio 209.400
Argônio 9.300
Dióxido de carbono 315
Neônio 18
Hélio 5,2
Metano 1,0-1,2
Criptônio 1
Óxido nitroso 0,50
Hidrogênio 0,50
Xenônio 0,08
Dióxido de nitrogênio 0,02
Ozônio 0,01-0,04
Composição química da troposfera
Fonte: TASSINARI, C. A. Química e 
Meio Ambiente (material didático ou 
instrucional – apostila) 2006.
Tabela 1 – Composição química do ar seco ao nível do mar
 Os gases CFCs liberam radicais de halogênios responsáveis pela degradação da 
camada de ozônio. 
Estratosfera – a camada de ozônio 
Fonte: o autor
 Processos naturais da hidrosfera: evaporação, condensação, transpiração, 
precipitação, escoamento, infiltração. 
 A água doce em nosso planeta: 3%. 
 Calotas polares e geleiras: 68,8%.
 Águas subterrâneas: 29,9%.
 Rios e lagos: 0,3%. 
 Outros reservatórios: 0,9%.
Hidrosfera
Fonte: o autor
 São muitos os minerais de variadas composições químicas encontrados no solo. 
 Podem ser estudados em geologia, mineralogia, química inorgânica etc. 
 Exemplo sobre Nox: a cassiterita é um minério formado por óxido de estanho 
(SnO2). Qual o número de oxidação do estanho na cassiterita?
 Óxidos Nox = -2
Sn + 2O = 0
Sn + 2.(-2) = 0
Sn – 4 = 0
Sn = +4
Litosfera – os minerais e a química
Alguns minérios são formados por óxidos de metais. Qual dos óxidos a seguir 
apresenta metal com maior número de oxidação?
a) Al2O3 – óxido de alumínio. 
b) Fe2O3 – óxido férrico.
c) MnO2 – dióxido de manganês. 
d) CaO – óxido de cálcio.
e) Ni2O3 – óxido niquélico. 
Interatividade
Alguns minérios são formados por óxidos de metais. Qual dos óxidos a seguir 
apresenta metal com maior número de oxidação?
a) Al2O3 – óxido de alumínio. 
b) Fe2O3 – óxido férrico.
c) MnO2 – dióxido de manganês. 
d) CaO – óxido de cálcio.
e) Ni2O3 – óxido niquélico. 
Resposta
 Disciplinas: ciências ambientais, processos industriais, área da saúde... 
 Estações de tratamento de água (ETAs) e de esgoto (ETEs).
 Água salgada  97% (salinidade superior a 30 partes por mil).
 Água salobra  (0,5-30 partes por mil).
 Água doce  2~3% (salinidade inferior a 0,5 partes por mil).
2. Tratamento de efluentes
Processos existentes em uma ETA
Reservatórios
Fonte: o autor
Métodos físicos em estações de tratamento
GradeamentoSedimentação
Fonte: https://cn.freeimages.com/photo/copper-screen-2-1188730 
 Filtração e microfiltração 
Métodos físicos em estações de tratamento
Fonte: o autor
 Peneiramento: separação sólido – sólido.
 Radiação ultravioleta: remoção de microrganismos – em casos como o tratamento 
da água, a turbidez deve ser menor que 5 NTU (do inglês: Nephelotric Turbidity 
UNIT) e a concentração de sólidos em suspensão não pode exceder 10 mg/L.
 Flotação: inverso da sedimentação. Uso de bolhas para formar uma espuma. 
Métodos físicos em estações de tratamento 
 Coagulação e floculação
Métodos químicos em estações de tratamento 
Fonte: o autor
Precipitação de metais tóxicos
 Cloração: é uma técnica que utiliza-se do cloro (Cl) como agente químico de 
desinfecção. Esse elemento é utilizado, pois pode ser obtido facilmente como gás 
na forma Cl2, como líquido na forma de hipoclorito de sódio (NaClO) ou na forma 
sólida de hipoclorito de cálcio (Ca(ClO)2). São substâncias consideradas baratas 
e isso favorece o seu uso.
 Osmose reversa.
Métodos químicos em estações de tratamento 
 Processos aeróbicos: uso de organismos heterótrofos e aeróbicos.
 Lagoas aeradas, filtros biológicos, lodos ativados.
 Processos anaeróbicos: em um processo anaeróbico, a matéria orgânica é 
convertida em gases como dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), água e um 
lodo (biomassa). 
Métodos biológicos em estações de tratamento 
Fonte: o autor
Quais dos processos empregados em estações de tratamento a seguir podem ser 
vistos como processos contrários?
a) Coagulação e flotação.
b) Floculação e flotação.
c) Sedimentação e precipitação.
d) Sedimentação e flotação.
e) Precipitação e gradeamento.
Interatividade
Quais dos processos empregados em estações de tratamento a seguir podem ser 
vistos como processos contrários?
a) Coagulação e flotação.
b) Floculação e flotação.
c) Sedimentação e precipitação.
d) Sedimentação e flotação.
e) Precipitação e gradeamento.
Resposta
 Disciplinas: economia, história, ciências ambientais...
 Corrosão: termo utilizado para se referir à destruição total ou parcial de materiais 
devido à ação do meio em que se encontram. 
3. Corrosão
Fontes:
https://morguefile.com/p/225571 
https://morguefile.com/p/209547 
https://morguefile.com/p/49582 
https://morguefile.com/p/56606
Ciclo dos metais – corrosão e metalurgia 
Fonte: o autor
 Processo espontâneo.
 Requer a presença de H2O na forma líquida.
 Ocorre mediante transferência de elétrons.
 Pilhas galvânicas. 
Corrosão eletroquímica
E = Ecatodo – Eanodo
Fonte: o autor
Ânodo Cátodo
Tabela de potenciais de eletrodos padrão
Adaptação da fonte: ATKINS, P. W. 
Physical Chemistry, 5. ed. Oxford: 
Oxford University Press, 1994, 
apêndices C20-C21
 E = Ecátodo – Eânodo
 E = ECu – EFe
 E = (+0,34) – (-0,44)
 E = +0,78 Volts
Pilha galvânica
Fonte: autoria Própria
Ânodo Cátodo
 Processo espontâneo.
 Não requer a presença de H2O.
 Pode ou não envolver transferência de elétrons.
 Ação direta de um agente químico.
 Exemplos: Mg + 2HCl → MgCl2 + H2(g) / Al + 3HCl → AlCl3 + 3/2 H2(g)
 Corrosão do concreto e outros materiais.
Corrosão química
 Não é um processo espontâneo
Corrosão eletrolítica
Fonte: o autor
Solução de CuSO4
 Orgânicos (tintas, vernizes e polímeros)
 Primers – tintas intermediárias – acabamento.
 Inorgânicos 
 Óxidos, nitretos, carbetos, vidros e esmaltes vitrosos. 
 Metálicos: onde são depositadas camadas de um metal sobre outro. 
Revestimentos contra a corrosão
Fonte: o autor
Calcule a diferença de potencial (E) entre os eletrodos de cobre e zinco de uma 
pilha galvânica. Dica: utilize a tabela de potenciais de eletrodo padrão. 
a) E = 0,78 V.
b) E = -0,42 V.
c) E = 0,42 V.
d) E = 1,10 V.
e) E = 0,34 V.
Interatividade
Calcule a diferença de potencial (E) entre os eletrodos de cobre e zinco de uma 
pilha galvânica. Dica: utilize a tabela de potenciais de eletrodo padrão. 
a) E = 0,78 V.
b) E = -0,42 V.
c) E = 0,42 V.
d) E = 1,10 V.
e) E = 0,34 V.
Resposta
𝐸 = 𝐸𝑐á𝑡𝑜𝑑𝑜 − 𝐸â𝑛𝑜𝑑𝑜
𝐸 = 𝐸𝑐𝑜𝑏𝑟𝑒 − 𝐸𝑧𝑖𝑛𝑐𝑜
 𝐸 = 0,34 − (−0,76
𝐸 = 1,10𝑉
 Disciplinas: economia, ciências ambientais, engenharias e processos industriais.
 Combustão é uma reação exotérmica (DH<0).
 Combustão completa – produtos (CO2 e H2O).
 Combustão incompleta – produtos (C, CO e H2O).
4. Combustão
Combustível + comburente = produtos de reação + energia (calor)
Reações de combustão
Fonte: o autor
Combustíveis sólidos
Fonte: o autor
Derivados do petróleo
 Gasolina: hidrocarbonetos entre 6 e 12 átomos de C na estrutura. Seu poder 
calorífico é da casa de 11000 kcal/kg.
 Querosene: hidrocarbonetos entre 14 e 19 átomos de C na estrutura. Seu poder 
calorífico é da casa de 11500 kcal/kg.
 Diesel: frações mais pesadas de HC. Seu poder calorífico é de 10100 kcal/kg. Etanol: álcool de fórmula molecular C2H5OH e 
apresenta um poder calorífico menor que os derivados 
do petróleo, 6500 kcal/kg.
Combustíveis líquidos 
 Isoctano (a) e heptano (b) – a escala de octanagem
 Índice antidetonante (IAD): no Brasil, essa escala é 
empregada com frequência, sendo que gasolinas com 
IAD superiores a 87% são tidas como combustíveis de 
qualidade.
Octanagem
Fonte: o autor
 Gás natural: os gases naturais possuem um poder calorífico na faixa de 8500 a 
9000 kcal/m³. 
 GLP: C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
C4H10 + 6,5O2 → 4CO2 + 5H2O
 Acetileno: é um gás (C2H2) incolor e altamente inflamável muito empregado em 
maçaricos para realizar solda e corte com chamas de, aproximadamente, 2000 °C.
Combustíveis gasosos
 Combustão completa:
C4H10 + 6,5O2 → 4CO2 + 5H2O
 Combustões incompletas:
2C4H10 + 9O2 → 8CO + 10H2O
2C4H10 + 5O2 → 8C + 10H2O
Combustão completa e incompleta – butano 
O propano (C3H8) é um dos gases componentes do GLP presente nos botijões de 
cozinha. Qual das alternativas apresenta a reação de combustão completa 
devidamente balanceada?
a) C3H8 + O2  3CO2 + H2O.
b) C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O. 
c) C3H8 + 6O2  3CO2 + 4H2O.
d) C3H8 + 2O2 → 3C + 4H2O.
e) C3H8 + 2O2  3CO2 + 4H2O.
Interatividade
O propano (C3H8) é um dos gases componentes do GLP presente nos botijões de 
cozinha. Qual das alternativas apresenta a reação de combustão completa 
devidamente balanceada?
a) C3H8 + O2  3CO2 + H2O.
b) C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O. 
c) C3H8 + 6O2  3CO2 + 4H2O.
d) C3H8 + 2O2 → 3C + 4H2O.
e) C3H8 + 2O2  3CO2 + 4H2O.
Resposta
ATÉ A PRÓXIMA!