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FÍSICO-QUÍMICA Professor: Thairo Rocha 09/02/2023 PLANO DE ENSINO I – EMENTA A disciplina capacitará o aluno a aplicar conhecimentos de aspectos físico- químicos de substâncias sólidas, soluções e coloides presentes na área de atuação do profissional farmacêutico, bem como, auxiliar na compreensão e resolução de problemas e situações relativas à área bioquímica, clínica, analítica e tecnológica. Por fim, a disciplina introduzirá conceitos físico-químicos relevantes para a compreensão de reações químicas. Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA 2 II - OBJETIVOS GERAIS Fornecer relações entre as propriedades e fenômenos físico-químicos que ocorrem nos meios biológicos e não biológicos. III – OBJETIVOS ESPECÍFICOS Auxiliar na compreensão de fenômenos biológicos ligados à física e química. Contribuir para o entendimento e desenvolvimento técnico-científico no campo da pesquisa científica. Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA 3 IV –COMPETÊNCIAS Compreender a importância dos conceitos físico-químicos para o universo onde está inserido como profissional. Conhecer as propriedades físico-químicas dos materiais envolvidos no desenvolvimento, produção e controle de produtos farmacêuticos, cosméticos, alimentos e correlatos sendo capaz de decidir pela melhor adequação das características físico-químicas das formulações farmacêuticas. Compreender a importância da físico-química como ferramenta para auxiliar na interpretação dos fenômenos relacionados ao metabolismo dos seres vivos, as influências dos compostos e elementos químicos no ambiente, considerando a qualidade da vida humana e necessidades de conservação, tratamento, recuperação e utilização sustentável dos materiais advindos da biodiversidade ou produzidos pelo homem. Reconhecer a importância das informações físico-químicas para resolução de problemas e orientação de pacientes e demais profissionais de saúde. Interpretar modelos e experimentos para explicar fenômenos biológicos. Apropria-se de conhecimentos da físico- química para, em situações problema, interpretar, avaliar ou planejar intervenções científico-tecnológicas. Compreende as interações físico-químicas entre organismos e ambiente, em particular aquelas relacionadas à saúde humana, relacionando conhecimentos científicos, aspectos culturais e características individuais. Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA 4 Professor: Dr. Thairo Rocha V - CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 1. Soluções e Coloides: Diferença entre coloide e solução. Fase Dispersa e Fase Contínua em Coloides. Definição de solubilidade e constante de solubilidade. 2. Solubilidade e Coeficiente de Partição: Relação entre solubilidade, pressão e temperatura. Lipossolubilidade e Hidrossolubilidade. Conceito de Partição e Coeficiente de Partição. 3. Cálculos de concentração de soluções: Cálculos envolvendo concentração em título (%), PPM e molaridade (mol/L); Definição de equivalente-grama e número de equivalentes para ácidos, bases e sais. Cálculos envolvendo normalidade (equivalente por litro) e miliequivalentes. FÍSICO-QUÍMICA 5 Professor: Dr. Thairo Rocha 4. Reações Reversíveis e Equilíbrio Químico: Reações Reversíveis: definição e características termodinâmicas. Constante de equilíbrio (Kc e KP). Princípio de Le Chatelier e Deslocamento do Equilíbrio. Ácidos e Bases conjugadas (Teoria Protônica de Bronsted-Lowry e Teoria de Lewis). 5. Cinética Química: Definição e cálculo de velocidade instantânea e velocidade média para uma reação química. Equação de Velocidade de Reação e Constante de Velocidade. Ordem de Reação (Ordem Zero, Primeira Ordem e Segunda Ordem). 6. Fatores que afetam a cinética da reação: Fatores que afetam a velocidade de uma reação química (temperatura, pressão, concentração, presença de catalisador e superfície de contato). Relação entre velocidade de reação, ordem de reação e ação e degradação de fármaco. FÍSICO-QUÍMICA 6 7FÍSICO-QUÍMICA Professor: Dr. Thairo Rocha 7. Equilíbrio Químico para Ácidos e Bases Conjugadas: Lei da diluição de Ostwald. Constante de Equilíbrio para ácidos e bases (Ka e Kb). Potencial Iônico para ácidos e bases (pKa e pKb). 8. Equilíbrio Iônico: Equilíbrio Iônico da água e produto iônico da água (Kw). Relação entre equilíbrio, pH e pOH. Efeito Tampão e Equação de Henderson- Hasselbalch. 9. Termoquímica: Conceito de entalpia de reação. Diferença entre Reações exotérmicas e endotérmicas. Complexo Ativado e Energia de ativação (Ea). Gráfico de variação de entalpia em reações endotérmicas e exotérmicas. Catalisador. Diferença entre catálise homogênea e heterogênea e influência sobre a energia de ativação. 8FÍSICO-QUÍMICA Professor: Dr. Thairo Rocha VI– AVALIAÇÃO A apuração do rendimento escolar é realizada por meio de verificações parciais e exames, conforme previsto no Regimento Institucional. VIII – BIBLIOGRAFIA Básica ATKINS, Peter; PAULA, Júlio de. Físico-Química. Vol. 1. São Paulo: LTC, 2017. ATKINS, Peter; PAULA, Julio de. Físico-Química. Vol. 2. São Paulo: LTC, 2017. Complementar LEVINE, Ira N. Físico-Química. Vol. 1. São Paulo: LTC, 2012. LEVINE, Ira N. Físico-Química. Vol. 2. São Paulo: LTC, 2012. Soluções, Colóides e Suspensões 9 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA COLÓIDES IMPORTÂNCIA DOS COLÓIDES ● Os processos vitais estão associados ao estado coloidal. Exemplo: plasma sanguíneo. os processos vitais estão associados ao ●Fabricação de medicamentos, contrastes radiográficos, tintas, cremes, cosméticos. de medicamentos (contrastes radiográficos e outros), tintas, cremes, cosméticos, pedras preciosas (rubi e safira), sílica-gel, radiografias e outros. 10 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA PROPRIEDADES DOS COLÓIDES Colóides ●As dispersões coloidais são misturas heterogêneas (ainda que possa parecer às vezes uma mistura homogênea); ●As dispersões coloidais são compostas por dispersante (ou dispergente) e disperso, o dispersante é o equivalente ao solvente e o disperso é o equivalente ao soluto; ●O caso do leite por exemplo: o dispersante é a água e o disperso, é a caseína que é uma proteína). 11 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA TIPOS DE DISPERSÕES COLOIDAIS Os colóides podem ser classificados em: 1. Sol. 2. Sol sólido. 3. Gel. 4. Emulsão. 5. Espuma. 6. Aerossol. Colóides 12 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA É uma dispersão coloidal na qual o dispersante é líquido e o disperso é sólido. Exemplo: Plasma Sanguíneo (moléculas orgânicas dispersas em água). Sol 13 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA É a dispersão coloidal na qual o dispersante é sólido e o disperso é sólido. Exemplo: ●Rubi (CrO3 disperso em Al2O3). ●Safira (FeO e Fe2O3 dispersos em Al2O3). Sol Sólido 14 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA É uma dispersão coloidal na qual o dispersante é sólido e o disperso é líquido assumindo uma consistência semi-sólida. O estado gel é exatamente o oposto ao estado sol. Exemplo: Manteiga (água + gordura) Gel 15 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA É uma dispersão coloidal no qual o dispersante é líquido e o disperso é líquido. Exemplos: ● Leite ● Maionese ● Iogurte Emulsão 16 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA Espumas ESPUMA SÓLIDA: é a dispersão coloidal na qual o dispersante é sólido e o disperso é gasoso. Exemplos: ● Carvão de lenha (ar disperso no carvão). ● Isopor (poliestireno expandido). ESPUMA LÍQUIDA: é a dispersão coloidal na qual o dispersante é líquido e o disperso é gasoso. Exemplos: Espuma de produtos (sabão, detergente e xampu) com o ar disperso nesse material. 17 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA Aerossol AEROSSOL SÓLIDO: é a dispersão coloidal na qual o dispersante é gasoso e o disperso é sólido. Exemplos: Fumaça (cinzas dispersas no ar), partículas de poeira suspensas no ar. AEROSSOL LÍQUIDO: é a dispersão coloidal na qual o dispersante é gasoso e o disperso é líquido. Exemplos: Neblina (água dispersano ar), spray desodorante ou inseticida. 18 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA 19 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA SOLUÇÕES Soluções são misturas homogêneas de duas ou mais substâncias. Nas soluções, o componente que está presente em menor quantidade recebe o nome de soluto (é o disperso), enquanto o componente predominante é chamado de solvente (é o dispersante). 20 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA Classificação das soluções Soluções sólidas: É o caso do ouro comum, que é uma liga de ouro e cobre. Soluções líquidas: O vinagre, por exemplo, é uma solução de ácido acético em água. Soluções gasosas: O ar é uma mistura em que predominam N2 e O2. 21 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA Saturação de uma solução Juntando-se gradativamente sal comum à água, em temperatura constante e sob agitação contínua, verifica-se que, em dado momento, o sal não se dissolve mais. No caso particular do NaCl, isso ocorre quando há aproximadamente 360 g de sal por litro de água. Daí em diante, toda quantidade adicional de sal que for colocada no sistema irá depositar-se (ou precipitar) no fundo do recipiente; dizemos então que ela se tornou uma solução saturada ou que atingiu o ponto de saturação. 22 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA Coeficiente de solubilidade é a quantidade necessária de uma substância (em geral, em gramas) para saturar uma quantidade padrão (em geral, 100 g de solvente), em determinadas condições de temperatura e pressão. COEFICIENTE DE SOLUBILIDADE Por exemplo, os coeficientes de solubilidade em água, a 0 °C: • para o NaCl é igual a 357 g/L; • para o AgNO3, vale 1.220 g/L; • para o CaSO4, é igual a 2 g/L. 23 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA ● Substância insolúvel: Quando o coeficiente de solubilidade é muito pequeno. Ex: é o caso do cloreto de prata (AgCl), cujo grau de solubilidade em água é 0,014 g/L. Coeficiente de solubilidade ● Substâncias miscíveis: Quando duas substâncias se dissolvem em qualquer proporção. Ex: é o caso da mistura de água com álcool. ● Substâncias imiscíveis: Quando duas substâncias não se dissolvem. Ex: é o caso de água e óleo. 24 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA Em função do coeficiente de solubilidade, classificamos as soluções em: ● Insaturadas: contêm menos soluto do que o estabelecido pelo coeficiente de solubilidade; ● Saturadas: atingiram o coeficiente de solubilidade; ● Supersaturadas: ultrapassaram o coeficiente de solubilidade. Classificação das soluções 25 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA CURVAS DE SOLUBILIDADE Curvas de solubilidade são os gráficos que apresentam a variação dos coeficientes de solubilidade das substâncias em função da temperatura. Ex: Coeficientes de solubilidade do nitrato de potássio (em gramas de KNO3 por 100 g de água) em várias temperaturas. 26 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA O ponto X representa uma solução insaturada; O ponto Y representa uma solução saturada; O ponto Z representa uma solução supersaturada. Curvas de solubilidade 27 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA A solubilidade aumenta com a temperatura; isso em geral ocorre quando o soluto se dissolve com absorção de calor (dissolução endotérmica). Pelo contrário, as substâncias que se dissolvem com liberação de calor (dissolução exotérmica) tendem a ser menos solúveis a quente. Curvas de solubilidade 28 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA Exercícios 1. Se dissolvermos totalmente uma certa quantidade de sal em solvente e por qualquer perturbação uma parte do sal se depositar, qual a solução que teremos no final? a) saturada com precipitado. b) supersaturada com precipitado. c) insaturada. d) supersaturada sem precipitado. e) saturada sem precipitado. 29 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA Exercícios 2. Observe a figura ao lado, que representa a solubilidade, em H2O, de 3 sais inorgânicos em determinada faixa de temperatura. Identifique a afirmativa correta. a) A solubilidade dos 3 sais aumenta com a temperatura. b) O aumento de temperatura favorece a solubilização do Li2SO4. c) A solubilidade do KI é maior que as solubilidades dos demais sais, na faixa de temperatura dada. d) A solubilidade do NaCl varia com a temperatura. e) A solubilidade de 2 sais diminui com a temperatura. 30 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA Exercícios 3. Considerando o gráfico abaixo, adicionam-se, separadamente, 40 g de cada um dos sais em 100 g de H2O. À temperatura de 40 °C, que sais estão totalmente dissolvidos na água? a) KNO3 e NaNO3 b) NaCl e NaNO3 c) KCl e KNO3 d) Ce2(SO4)3 e KCl e) NaCl e Ce2(SO4)3 31 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA Exercícios 4. Uma solução saturada de nitrato de potássio (KNO3) constituída, além do sal, por 100 g de água, está à temperatura de 70 °C. Essa solução é resfriada a 40 °C, ocorrendo precipitação de parte do sal dissolvido. Gráfico da solubilidade do nitrato de potássio em função da temperatura. Calcule: a) a massa do sal que precipitou; b) a massa do sal que permaneceu em solução. 32 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA Exercícios 5. O gráfico apresenta a curva de solubilidade de um sal AX2. Quando uma solução aquosa saturada de AX2 a 70 °C contendo 50 g de água é resfriada para 10 °C, quais são, em gramas, a massa de sal que precipitou e a massa que permanece em solução? a) 25 e 20 b) 30 e 15 c) 35 e 10 d) 35 e 15 e) 40 e 10 33 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA CONCENTRAÇÃO DAS SOLUÇÕES Diariamente lemos ou ouvimos frases do tipo: • o teor alcoólico do vinho é 12%; • não devemos dirigir um automóvel quando houver, em nossa corrente sangüínea, mais de 0,2 g de álcool por litro de sangue; • o teor normal de glicose, em nosso sangue, situa-se entre 75 e 110 mg/dL (em jejum, valores acima dessa faixa indicam tendência à diabetes); • o teor normal de cálcio no sangue situa-se entre 8,5 e 10,5 mg/dL. 34 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA De modo geral, usamos o termo concentração de uma solução para nos referirmos a qualquer relação estabelecida entre a quantidade do soluto e a quantidade do solvente (ou da solução). Concentração das Soluções De modo geral, usamos o termo concentração de uma solução para nos referirmos a qualquer relação estabelecida entre a quantidade do soluto e a quantidade do solvente (ou da solução). Lembrando que essas quantidades podem ser dadas em massa (g, kg, etc.), em volume (m3, L, mL, etc.) ou em mols, teremos então várias maneiras de expressar concentrações. 35 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA CONCENTRAÇÃO COMUM Concentração comum é a quantidade, em gramas, de soluto existente em 1 litro (1 L) de solução. 36 Professor: Dr. Thairo RochaFÍSICO-QUÍMICA Como se prepara uma solução de concentração definida? (1) O primeiro passo será pesar o soluto com a maior precisão possível. FÍSICO-QUÍMICA 37 (2) O passo seguinte será dissolver o soluto e atingir um volume definido de solução. A seqüência usual é a que mostramos neste esquema: Como se prepara uma solução de concentração definida? FÍSICO-QUÍMICA 38 Exercícios 1. O “soro caseiro” consiste em uma solução aquosa de cloreto de sódio (3,5 g/L) e de sacarose (11 g/L); respectivamente, quais são a massa de cloreto de sódio e a de sacarose necessárias para preparar 500 mL de soro caseiro? a) 17,5 g e 55 g b) 175 g e 550 g c) 1750 mg e 5500 mg d) 17,5 mg e 55 mg e) 175 mg e 550 mg Sugestão: Aqui temos dois solutos na mesma solução; calcule a massa de cada soluto como se o outro não existisse. FÍSICO-QUÍMICA 39 2. Um analgésico em gotas deve ser ministrado na quantidade de 3 mg por quilograma de massa corporal, não podendo contudo exceder 200 mg por dose. Cada gota contém 5 mg de analgésico. Quantas gotas deverão ser ministradas a um paciente de 80 kg? Exercícios FÍSICO-QUÍMICA 40 TÍTULO OU FRAÇÃO EM MASSA (T) Título em massa de uma soluçãoé o quociente entre a massa do soluto e a massa total da solução (massa do soluto + massa do solvente). FÍSICO-QUÍMICA 41 O quociente entre a massa da solução e o seu volume é a densidade da solução (d). Logo: Título ou fração em massa (T) Dividindo C por T, temos: FÍSICO-QUÍMICA 42 Às vezes aparece nos exercícios o título em volume ou a correspondente porcentagem volumétrica de uma solução. As definições são idênticas às anteriores, apenas trocando-se as palavras massa por volume. Isso acontece, por exemplo, em soluções líquido-líquido (dizemos, por exemplo, álcool a 96% quando nos referimos a uma mistura com 96% de álcool e 4% de água em volume) e em soluções gás-gás (dizemos, por exemplo, no ar há 21% de gás oxigênio, 78% de gás nitrogênio e 1% de gás argônio em volume). Título em volume (T) FÍSICO-QUÍMICA 43 1. Tem-se um frasco de soro glicosado, a 5% (solução aquosa de 5% em massa de glicose). Para preparar 1 kg desse soro, quantos gramas de glicose devem ser dissolvidos em água? a) 5 x 10-2 b) 0,5 c) 5 d) 50 e) 5 x 102 Exercícios FÍSICO-QUÍMICA 44 Exercícios 2. A análise de uma bebida revelou que ele contém 18 mL de álcool em cada copo de 120 mL. Qual é o título em volume dessa bebida alcoólica? FÍSICO-QUÍMICA 45 Concentração em mols por litro ou molaridade Concentração em mols por litro ou molaridade (M) da solução é a quantidade, em mols, do soluto existente em 1 litro de solução. FÍSICO-QUÍMICA 46 Concentração em mols por litro ou molaridade Como o número de mols do soluto (n1) é o quociente entre sua massa (m1) e sua massa molar (M1), temos: Substituindo essa última expressão na fórmula acima, temos: FÍSICO-QUÍMICA 47 Exercício 1 1. Soro fisiológico contém 0,9 grama de NaCl, em 100 mL de solução aquosa. Qual é a concentração do soro fisiológico, expressa em mol/L? Dados: (Massas atômicas: Na = 23; Cl = 35,5) a) 0,009 b) 0,015 c) 0,1 d) 0,154 e) 0,9 FÍSICO-QUÍMICA 48 2. Num exame laboratorial, foi recolhida uma amostra de sangue, sendo o plasma separado dos eritrócitos, ou seja, deles isolado antes que qualquer modificação fosse feita na concentração de gás carbônico. Sabendo-se que a concentração de CO2, neste plasma, foi de 0,025 mol/L, essa mesma concentração, em g/L, é de: Dados: (Massas atômicas: C = 12; O = 16) a) 1760 b) 6 x 10-4 c) 2,2 d) 1,1 e) 0,70 Exercício 2 FÍSICO-QUÍMICA 49 3. A glicose, fórmula molecular C6H12O6, se presente na urina, pode ter sua concentração determinada pela medida da intensidade da cor resultante da sua reação com um reagente específico, o ácido 3,5-dinitrossalicílico, conforme ilustrado na figura: Exercício 3 FÍSICO-QUÍMICA 50 Exercícios 3 Imaginemos que uma amostra de urina, submetida ao tratamento anterior, tenha apresentado uma intensidade de cor igual a 0,2 na escala do gráfico. Qual é a alternativa correta? Dados: (Massas atômicas: H = 1; C = 12; O = 16) a) a concentração de glicose corresponde a 7,5 g/L de urina. b) a amostra apresenta aproximadamente 0,028 mol de glicose por litro. c) observa-se, na figura, que a intensidade da cor diminui com o aumento da concentração de glicose na amostra. d) a intensidade da cor da amostra não está relacionada com a concentração de glicose. e) uma vez que a glicose não forma soluções aquosas, sua presença na urina é impossível. FÍSICO-QUÍMICA 51 Exercícios 4 FÍSICO-QUÍMICA 52 Exercícios 5 FÍSICO-QUÍMICA 53 Exercícios 6 FÍSICO-QUÍMICA 54 Exercícios 7 FÍSICO-QUÍMICA 55 Exercícios 8 FÍSICO-QUÍMICA 56 Exercícios 9 FÍSICO-QUÍMICA 57 C ppm = Massa do soluto em (mg) Volume da solução em (L) C ppm = Massa do soluto em (mg) Massa da solução em (Kg) C ppb = Massa do soluto em (µg) Volume da solução em (L) C ppb = Massa do soluto em (µg) Massa da solução em (Kg) 1mg = 1 x 10-3 g 1 µg = 1 mcg 1 x 10-6 g FÍSICO-QUÍMICA 58 A água potável não pode conter mais do que 5 x 10-4 mg de mercúrio (Hg) por grama de água. Para evitar o inconveniente de usar números tão pequenos, o químico utiliza um recurso matemático, surgindo assim uma nova unidade de concentração: ppm (partes por milhão). A quantidade máxima permitida de mercúrio na água potável corresponde a: a) 0,005 ppm b) 0,05 ppm c) 0,5 ppm d) 5 ppm e) 50 ppm Exercícios 1 FÍSICO-QUÍMICA 59 Professor: Dr. Thairo Rocha A concentração média de magnésio (Mg) em amostras de água de um lago é de, aproximadamente, 4 x 10-4 mol/L. Essa concentração é aproximadamente equivalente a: Dados: massa atômica do magnésio = 24 u. a) 1 mg/L b) 10 mg/L c) 1 ppm d) 100 ppm e) 100 ppb Exercícios 2 60 FÍSICO-QUÍMICA 61 OBS: FÍSICO-QUÍMICA 62 FÍSICO-QUÍMICA 63 A quantidade de calor recebida ou perdida pela água (ou por qualquer substância) é dada pela fórmula: Q = m . C . ∆T Q : calor m: massa C: calor especifico (constante característica para cada substância) ∆T: variação de temperatura FÍSICO-QUÍMICA 64 FÍSICO-QUÍMICA 65 FÍSICO-QUÍMICA 66 Exercício 1 1. A oxidação de 1 g de gordura no organismo humano libera 9300 calorias. Se o nosso corpo possui 5300 g de sangue, quanto de gordura deve ser metabolizado para fornecer o calor necessário para elevar a temperatura do sangue da temperatura ambiente (25 °C) até a temperatura de nosso corpo (37 °C)? OBS: Considere que o calor especifico do sangue seja o mesmo da água. CH2O = 1 cal/g . C° FÍSICO-QUÍMICA 67 3. Você sabia que uma barra de chocolate contém 7% de proteínas, 59 % de carboidratos e 27% de lipídios e que a energia de combustão das proteínas e dos carboidratos é de 17 kJ/g e dos lipídios é 38 kJ/g aproximadamente. a) Se essa barra de chocolate tem 50 g, quanto de energia (calor) em KJ ela me fornecerá? Exercício 3 FÍSICO-QUÍMICA 68 FÍSICO-QUÍMICA 69 1. Considere as equações: Exercício 1 I. II. III. IV. V. FÍSICO-QUÍMICA 70 2. Ozonizador é um aparelho vendido no comércio para ser utilizado no tratamento da água. Nesse aparelho é produzido ozônio (O3) a partir do oxigênio do ar (O2), que mata os microorganismos presentes na água. A reação de obtenção do ozônio a partir do oxigênio pode ser representada pela equação: Exercício 2 Com base nessa equação química, e considerando a transformação de 1000 g de O2 (g) em O3 (g), qual é a quantidade de calor envolvida na reação? Dado: massa atômica O = 16. FÍSICO-QUÍMICA 71 Exercício 3 FÍSICO-QUÍMICA 72 FÍSICO-QUÍMICA 73 FÍSICO-QUÍMICA 74 “A BMW testa veículos movidos a gás hidrogênio e antecipa uma novidade que chegará ao mercado no futuro. A indústria aposta no gás hidrogênio (H2) como um dos mais promissores substitutos da gasolina. Ele não depende de reservas estratégicas e é facilmente obtido com a quebra da molécula da água. Em vez de dióxido de carbono (CO2), o escapamento expele água. O hidrogênio pode zerar a emissão de poluentes por veículos no futuro...” Exercício 1 FÍSICO-QUÍMICA 75 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (g) FÍSICO-QUÍMICA 76 Os valores de energia de ligação entre alguns átomos são fornecidos no quadro abaixo. Exercício 2 Considere a reação representada por: Qual o valor da ∆H, em kJ? FÍSICO-QUÍMICA 77 FÍSICO-QUÍMICA 78 Medir a velocidade de uma reação significa medir a quantidade de reagente que desaparece ou a quantidade de produto que se forma, por unidade de tempo. V reagente que desaparece = ∆[reagente] ∆t V produto que se forma = ∆[produto] ∆t FÍSICO-QUÍMICA 79 FÍSICO-QUÍMICA 80 FÍSICO-QUÍMICA 81 Num dado meio onde ocorre a reação Exercício 1 observou-se a seguinte variação na concentração de N2O5 em função do tempo: Calcule a velocidade média de decomposição do N2O5 no intervalo de 3 a 5 min. FÍSICO-QUÍMICA 82 A água oxigenada — H2O2 (aq) — se decompõe, produzindo água e gás oxigênio, de acordo com a equação: O gráfico abaixo foi construído a partir de dados experimentais e mostra a variação da concentraçãode água oxigenada em função do tempo. Exercício 2 FÍSICO-QUÍMICA 83 Qual será a velocidade média de decomposição da água oxigenada nos intervalos I, II e III? Exercício 2 FÍSICO-QUÍMICA 84 Exercício 3 Um dos grandes problemas ambientais na atualidade relaciona-se com o desaparecimento da camada de ozônio na atmosfera. É importante notar que, quando desaparece o gás ozônio, aparece imediatamente o gás oxigênio de acordo com a equação abaixo: hv 3 g 2 g2O 3O Considerando a velocidade de aparecimento de O2 igual a 12 mol/L. s, a velocidade de desaparecimento do ozônio na atmosfera em mol/L. s é: FÍSICO-QUÍMICA 85 Exercício 4 O gás AB2 se decompõe em A e B2, e o volume de B2 produzido é medido como função do tempo, obtendo-se os dados da tabela a seguir: Com base nos dados acima, é CORRETO afirmar que: a) a velocidade média no intervalo de 5 a 10 minutos é 1,2 L/min. b) com 15 minutos de reação, a velocidade instantânea é 1,2 L/min. c) acima de 20 minutos, a velocidade média é constante e igual a 3 L/min. d) a velocidade média de produção de B2 nos primeiros 5 minutos é 0,9 L/min. FÍSICO-QUÍMICA 86 Professor: Dr. Thairo Rocha Exercício 5 Preparar o sagrado cafezinho de todos os dias, assar o pão de queijo e reunir a família para almoçar no domingo. Tarefas simples e do cotidiano ficarão mais caras a partir desta semana. O preço do gás de cozinha será reajustado pelas distribuidoras pela segunda vez este ano, com isso, cozinhar ficará mais caro. A equação química que mostra a queima do butano (gás de cozinha), em nossas residências é: 4 10(g) 2(g) 2(g 2 ( )) 13 H O 2 C H O 4CO 5 O quadro abaixo ilustra a variação da concentração do gás butano em mols/L em função do tempo: As velocidades médias da queima do gás de cozinha nos intervalos entre 0 a 5 e 1 a 3 horas são respectivamente: 87
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