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QUÍMICA @vestibularesumido Capítulos de Química 1. LEIS DAS REAÇÕES QUÍMICAS E TEORIA ATÔMICA CLÁSSICA……………………PÁG. 6 2. NATUREZA ELÉTRICA DA MATÉRIA E NÚCLEO ATÔMICO……………..……………PÁG. 7 3. TEORIA QUÂNTICA ANTIGA TEORIA QUÂNTICA MODERNA………………………PÁG. 8 4. CLASSIFICAÇÃO PERIÓDICA……………………………………………………………………PÁG. 9 5. PROPRIEDADES PERIÓDICAS I………………………………………………………….………PÁG. 10 6. PROPRIEDADES PERIÓDICAS II…………………………………………………………….…..PÁG. 11 7. LIGAÇÕES IÔNICAS…………………………………………………………………………….…..PÁG. 12 8. LIGAÇÕES METÁLICAS………………………………………………………………….…………PÁG. 13 9. LIGAÇÕES COVALENTES………………………………………………………………….……..PÁG. 14 10. GEOMETRIA MOLECULAR E POLARIDADE DAS MOLÉCULAS……………..……..PÁG. 15 11. INTERAÇÕES INTERMOLECULARES…………………………………………………..……..PÁG. 16 12. ANÁLISE IMEDIATA……………….………………………………………………………………….PÁG. 17 13. ÁCIDOS DE ARRHENIUS………………………………………………………………….……….PÁG. 18 14. BASES DE ARRHENIUS………………………………………………………………….…..……..PÁG. 19 15. SAIS………………………………………………………………………………………………………..PÁG 20 16. ÓXIDOS …………………………………………………………………………………..……………..PÁG. 21 17. REAÇÕES INORGÂNICAS………………………………………………………………….……..PÁG. 22 18. INTRODUÇÃO AO EQUILÍBRIO QUÍMICO……………………………………..…………..PÁG. 23 19. CONSTANTES DE EQUILÍBRIO………………………………………………………..………..PÁG. 24 20.EQUILÍBRIO IÔNICO…………………………………………………..……………………………PÁG. 25 2 @vestibularesumido 21. SOLUÇÃO TAMPÃO E HIDRÓLISE SALINA………………………………………..………PÁG. 26 22.EQUILÍBRIO DE SOLUBILIDADE………………………………………………………..……...PÁG. 27 23.OS SISTEMAS QUÍMICOS E SUAS TRANSFORMAÇÕES…………………....………PÁG. 28 24.MUDANÇAS DO ESTADO FÍSICO……………………………………………………...……..PÁG. 39 25.CURVAS DE AQUECIMENTO, DIAGRAMAS DE FASES E DENSIDADE……...….PÁG. 30 26.CÁLCULOS QUÍMICOS…………………………………………………………………….……..PÁG. 31 27. ESTUDO FÍSICO DOS GASES……………………………………………..……….…………..PÁG. 32 28.CÁLCULOS DE FÓRMULAS………………………………………………………….…...…….PÁG. 33 29.CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS…………………………………………………….……..PÁG. 34 30.INTRODUÇÃO À TERMOQUÍMICA……………………………………………………….…..PÁG. 35 31. CALORES DE REAÇÃO………………………………………………………………………..…..PÁG. 36 32.ENERGIA DE LIGAÇÃO E LEI DE HESS……………………………………………….……..PÁG. 37 33.INTRODUÇÃO AO ESTUDO DAS SOLUÇÕES……………………………………….…..PÁG. 38 34.CONCENTRAÇÃO DAS SOLUÇÕES…………………………………………………….…..PÁG. 39 35.DILUIÇÃO E MISTURA DE SOLUÇÕES………………………………………………….…..PÁG. 40 36.INTRODUÇÃO À CINÉTICA QUÍMICA…………………………………………………...….PÁG. 41 37. TEORIA DAS COLISÕES E DO COMPLEXO ATIVADO………………………….…….PÁG. 42 38.CATALISES …………………………………………………………………………….………………PÁG. 43 39.LEI DA VELOCIDADE……………………………………………………………………………….PÁG. 44 40. REAÇÕES DE OXIRREDUÇÃO E NOX………………………………………………..…….PÁG. 45 41. PROCESSOS ELETROQUÍMICOS……………………….…………………………….…..…PÁG. 46 3 @vestibularesumido 42.PILHAS…………………………………………………………………………………………………..PÁG. 47 43.ELETRÓLISES E LEIS DE FARADAY……………………………………………………….…..PÁG. 48 44.PROPRIEDADES COLIGATIVAS………………………………………………………………..PÁG. 49 45.COLOIDES……………………………………………………………………………………………..PÁG. 50 46.REAÇÕES NUCLEARES……………………………………………………………….…………..PÁG. 51 47. QUÍMICA ORGÂNICA………………………………………………………………………….…..PÁG. 52 48.COMPOSTOSAROMÁTICOS……………………………………………………………….…..PÁG. 53 49.ÁLCOOIS, FENÓIS E ÉTERES………………………………………………………….………..PÁG. 54 50.ALDEÍDOS E CETONAS……………………………………………………………………….…..PÁG. 55 51. ÁCIDOS E SAIS CARBOXÍLICOS……………………………………………………………..PÁG. 56 52.ÉSTERES …………………………………………………………………………………………..…...PÁG. 57 53.AMINAS, AMIDAS E OUTRAS FUNÇÕES ORGÂNICAS……………………….….…..PÁG. 58 54.ISOMERIA PLANA……………………………………………………………………………….…..PÁG. 59 55. ISOMERIA ESPACIAL ………………………………………………………………………………PÁG. 60 56.PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS……………….……….PÁG. 61 57. TEORIAS ÁCIDO-BASE MODERNAS………………………………………………………….PÁG. 62 58.ÁCIDOS E BASES ORGÂNICOS……………………………………………….…………….…PÁG. 63 59.REAÇÕES DE ADIÇÃO…………………………………………………………………….……….PÁG. 64 60.REAÇÕES DE ELIMINAÇÃO……………………………………………………….……….…….PÁG. 65 61. REAÇÕES DE OXIDAÇÃO…………………………………………………………….….……….PÁG. 66 62.REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO…………………………………………………….…………….PÁG. 67 4 @vestibularesumido 63.POLÍMEROS ………………………………………………………………………………………….PÁG. 68 64.BIOMOLÉCULAS: CARBOIDRATOS E PROTEÍNAS…………………………………….PÁG. 69 65.BIOMOLÉCULAS: ÁCIDOS NUCLEICOS E LIPÍDEOS………………………..……….PÁG. 70 66.QUÍMICA AMBIENTAL I………………………………………………………………….………..PÁG. 71 67. QUÍMICA AMBIENTAL II…………………………………………………….…………………….PÁG. 72 5 @vestibularesumido 6 LEIS DAS REAÇÕES QUÍMICAS E TEORIA ATÔMICA CLÁSSICA • Demócrito(460-370a.C.) acreditava na existência de uma partícula indivisível, que seria o “átomo”. • Surgimento da alquimia, que possuía como objetivo a transmutação de um metal qualquer em ouro. • Na química do século XVIII surgem as leis ponderais, que relacionam as massas dos participantes das reações químicas. Primeira Lei Ponderal Lei de Lavoisier ou Lei da Conservação das Massas: A soma das massas dos reagentes é igual a soma das massas dos produtos, em um sistema fechado. Ex.: A transformação do ozônio em oxigênio comum é representada pela equação: 2O3 → 3O2 Pergunta: Quando 96g de ozônio transformam-se completamente, a massa de oxigênio comum produzida é igual a: Resposta: De acordo com a Lei de Lavoisier, a soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos. Se temos 96 gramas do ozônio, obrigatoriamente a massa de oxigênio produzida será igual a 96 gramas. Segunda Lei Ponderal Lei de Proust ou Lei das Proporções Definidas: as reações químicas ocorrem obedecendoumaproporçãodefinidaem massa, entre os seus participantes. Ex.:Proust concluiu que a água (substância pura) é formada de hidrogênio e oxigênio, sempre na proporção constante de 1/8 em massa. Dica para lembrar: "P" de Proust = "P" de Proporção, assim fica mais fácil para lembrar que a Lei de Proust está relacionada com a Proporção. Logo, em questões teóricas essa dica te ajudará bastante. Terceira Lei Ponderal Lei de Dalton ou Lei das Proporções Múltiplas: quando dois elementos distintos formam duas ou mais substâncias compostas diferentes, se a massa de um deles permanecer fixa, a do outro irá variar em uma relação de números inteiros e pequenos. • Modelo Atômico de Dalton:“Bola de Bilhar”, a matéria é formada por átomos químicos indestrutíveis. • Em uma reação química os átomos de um mesmo elemento são iguais em todas suas características. • Condiz com a Teoria Atômica de Dalton. @vestibularesumido 7 • Os tubos de raios catódicos consiste em um tubo de vidro que foi feito a vácuo, tendo em cada extremidade eletrodos de metal, um negativo (cátodo) e um positivo (ânodo). Modelo Atômico de Thomson • Modelo mais conhecido como “Pudim de Passas”, pois o átomo era formado por cargas positivas e negativas. • Descoberta dos elétrons pelos raios catódicos em um ampola de vidro. Curiosidade: • A carga do elétron foi determinada por Millikam ( C). • Todas as cargas positivas e negativas que ele observou eram sempre múltiplas de uma carga unitária, a carga do elétron. 1,6 × 10−19 Experiência de Rutherford A experiência de Rutherford consistia no bombardeamento de uma radiação emitida pelo polônio (Po) sobre uma fina placa de ouro (era composta por átomos de ouro). Durante a realização desse experimento, Rutherford percebeu que após atravessar esses átomos a radiação realizava desvios anormais. Logo, ele concluiu que a causa desse desvio era devido ao centro ou um núcleo muito pequeno do átomo, onde estão concentradas cargas elétricas de um único tipo. NATUREZA ELÉTRICA DA MATÉRIA E NÚCLEO ATÔMICO Modelo Atômico de Rutherford • “ModeloPlanetário”em que o átomo é comparado com o sistema solar. • O núcleo é positivo e os elétrons giram em órbitas circulares ao seu redor. Fórmula Geral: A = Z + N A= Nº de massa; Z= Nº Atômico (Nº de prótons) N= Nº de nêutrons; • Isso significa que quando o átomo é neutro, ou seja, a quantidade de cargas positivas (prótons) é igual à quantidadede cargas negativas (elétrons), o número atômico indica também o número de elétrons. Exemplo: O césio normal tem massa atômica 133 e número atômico 55, logo o elemento possui: A=Z+N 133 = 55 + N N = 78 nêutrons @vestibularesumido 8 Subnível de valência: é o subnível mais distante do núcleo. Subnível mais energético: é o subnível que parece por último na distribuição energética. TEORIA QUÂNTICA ANTIGA TEORIA QUÂNTICA MODERNA @vestibularesumido 9 Mendelev foi o químico que mais se aproximou da classificação periódica moderna. Ele criou uma carta para cada um dos 63 elementos conhecidos na época, indicando o símbolo do elemento, a massa atômica e duas propriedades químicas e físicas. A tabela periódica moderna foi baseada no número atômico dos elementos. Os sete períodos tem relação com número quântico principal (n) dos elétrons de valência dos átomos de certo elemento de um dado período. A tabela periódica é dividida em metais, ametais, semi-metais, gases nobres e hidrogênio. Os elementos metálicos apresentam brilho característico, são bons condutores de calor, possuem elevada condutividade elétrica, são dúcteis e maleáveis. Os elementos ametálicos não apresentam brilho, não são bons condutores térmicos, nem elétricos e a maioria das substâncias formadas são gasosas. Os semi-metais são semicondutores elétricos e a condutividade elétrica aumenta com o aumento da temperatura. Os gases nobres possuem átomos com o octeto (à exceção do He) e se apresentam na natureza na forma de gases monoatômicos, com exceção do Oz, que é sólido. CLASSIFICAÇÃO PERIÓDICA @vestibularesumido 10 São propriedades químicas e físicas dos elementos relacionados na tabela periódica. Propriedades aperiódicas: não se repetem com o aumento do número atômico. Raio atômico: O raio iônico refere-se a mudança no tamanho de um átomo quando ele perde ou ganha elétrons. Ou seja, raio atômico é a medida de um átomo neutro (distância do seu núcleo até a eletrosfera). PROPRIEDADES PERIÓDICAS I @vestibularesumido 11 Temperatura de fusão e ebulição: Eletropositividade: Tendência de um átomo perder elétrons em uma ligação química. PROPRIEDADES PERIÓDICAS II @vestibularesumido 12 O NaCl possui ponto de fusão e ebulição extremamente elevados. Seu ponto de fusão é 800°C e o seu Os sólidos iônicos são maus condutores de eletricidade devido a pouca movimentação do íons nesse estado. Mas, depois de fundidos ou dissolvidos eles se tornam bons condutores de eletricidade, pois acontece dissociação iônica e os íons passam a ter movimentação necessária para condução de energia elétrica. S @vestibularesumido 13 Metal + Metal; ocorre entre átomos de metais em que os elétrons circulam livremente entre os seus cátions, formando retículo sólido (modelo de mar de elétrons). Mar de elétrons: os átomos metálicos perdem os seus elétrons de valência, já que possuem baixas energia de ionização. Contudo, tais elétrons permanecem confirmados no metal por meio de atração eletrostática com os cátions, o que justifica o fato de se fixarem uniformemente, distribuídos pela estrutura. Os metais são, em sua maioria, sólidos em condições ambientes, exceto mercúrio (Hg), que apresenta-se em estado líquido em condições ambiente. Os metais apresentam pontos de fusão e ebulição elevados. Os metais de transição apresentam maiores P.F. e P.E. do que os metais representativos. E quanto maior o número de elétrons na camada de valência, maiores são os pontos de fusão e ebulição. Os metais apresentam boa condutividade elétrica e térmica; a alta condutividade térmica dos materiais metálicos também pode ser explicada pela mobilidade dos elétrons, pois essa mobilidade permite a rápida distribuição de energia cinética pelo sólido. A superfície polida de um metal funciona como espelho, isso se deve aos elétrons deslocalizados que absorvem a energia da luz e a emitem quando retornam ao estado fundamental. Os metais são insolúveis nos solventes moleculares comuns. O mercúrio (Hg) é um líquido que consegue dissolver a maioria dos metais, e os metais alcalinos se dissolvem em amônia líquida (NH3). Os metais são bastantes maleáveis e dúcteis (formam lâminas e fios, respectivamente). Teoria das Bandas Eletrônicas: a superposição ou interpenetração dos orbitais atômicos leva à formação de orbitais moleculares. O preenchimento incompleto das bandas eletrônicas da origem as propriedades tipicamente metálicas, como a condutividade térmica e elétrica. Ligas metálicas são formadas pela união de dois ou mais metais, ou ainda, pela união entre metais e ametais (com maior porcentagem dois elementos metálicos) Ex.: latão (Cu e Zn); amálgama; ouro quilates (Cu, Ag, Au); bronze (Cu e Sn); aço (Fe, C e traços de Si, S, P). As substâncias metálicas possuem retículos cristalinos, formados por íons positivos, nos quais os elétrons das ligações estão parcialmente localizados. LIGAÇÕES METÁLICAS @vestibularesumido 14 •Formulação de substâncias químicas: molecular, eletrônica e estrutural plana. -fórmula molecular: somente indica os elementos existentes em uma molécula da substância e quantos átomos de cada elemento existem nela. Ex.: HCl; H3PO4 -fórmula eletrônica: é aquela que se baseia na representação de Lewis. -fórmula estrutural plana: é aquela que representa as ligações por meio de traços e setas, não importando a distribuição espacial dos átomos. CUIDADO! H3PO3 e H3PO2 só possuem 2H e 1H ligados ao oxigênio, respectivamente. Os demais hidrogênios estão ligados diretamente ao fósforo. •Nas substâncias moleculares, os átomos se ligam por meio de ligações covalentes, formando aglomerados de tamanhos definidos. Diferença entre substâncias moleculares e covalentes: •Alotropia: alguns elementos químicos formam diferentes substâncias simples. A diferença entre os alótropos pode estar na atomicidade ou no arranjo cristalino dos átomos ou das moléculas. •alotropia do carbono: grafite e diamante; •alotropia do oxigênio: gás oxigênioe ozônio; •alotropia no fósforo: fósforo branco e fósforo vermelho. LIGAÇÕES COVALENTES • Ligação covalente consiste no compartilhamento de elétrons entre átomos. Esse compartilhamento leva à formação de espécies menos energéticas, ou mais estáveis que os átomos isolados. • A ligação covalente seria, então, o resultado das interações de dois elétrons e dois núcleos, o que acaba provocando abaixamento da energia potencial nos átomos. • Quanto à ordem: - simples: uma par de elétron é compartilhado por dois átomos; - dupla: quando dois pares de elétrons são compartilhados; - tripla: três pares de elétrons compartilhados. • Quanto à forma: - sigma: quando o orbital molecular é resultado da interpenetração frontal de orbitais atômicos (ligação mais forte). -pi:quando os orbitais atômicos estiverem em eixos paralelos, podem interpenetrar-se lateralmente, originando um orbital molecular (ligação mais fraca). • Quanto à polaridade: a ligação covalente pode apresentar algum caráter iônico quando houver diferença de eletronegatividade entre os átomos que a estabelecem. - ligação covalente apolar:quando os dois átomos que se ligam possuem a mesma eletronegatividade; - ligação covalente polar:quando existe diferença de eletronegatividade. • Fatores que afetam a intensidade da ligação covalente: presença de pares isolados (elétrons não ligantes), tamanho dos átomos envolvidos (raio atômico) e ordem de ligação. 1. Presença de pares isolados: intensifica as forças de repulsão, enfraquecendo a ligação. 2. Raio atômico: quanto maiores forem os átomos envolvidos na ligação covalente, mais fraca ela será. 3. Ordem de ligação: quanto maior o número de pares eletrônicos compartilhados, mais curta e mais intensa será a ligação covalente entre dois átomos. @vestibularesumido 15 •Hibridização:trata- sedoprocessodecombinaçãode orbitais atômicos em um átomo (geralmenteo central) de modo a gerar um novo conjunto de orbitais atômicos, os orbitais híbridos. •Características: ocorre entre orbitais não equivalentes, necessita de uma energia inicial (a liberação de energia é superior à absorção de energia) e as ligações covalentes formam-se mediante a sobreposição espacial. DICAS: moléculas diatômicas com átomos iguais são apolares; compostos com apenas carbono e hidrogênio são apolares (aproximadamente); moléculas com alto grau de simetria são apolares (CO2, BF3, BH3...); água = angular = sempre POLAR (não tem como equilibrar vetores). CUIDADO! podemos ter uma substância APOLAR, mas com ligações POLARES. GEOMETRIA MOLECULAR E POLARIDADE DAS MOLÉCULAS @vestibularesumido 16 • São mais fracas do que ligações químicas. • São rompidas na ebulição. 1. Interações Dipolo-Dipolo ou Dipolo Permanente: - ocorre com todas as substâncias polares; - em geral, é mais forte que a dipolo induzido; - por fatores como diferença de eletronegatividade e arranjo geométrico, essas moléculas possuem um dipolo elétrico permanente; - são geralmente menos intensas que as ligações entre íons; - diminuem a intensidade de forma acentuada com o aumento da distância. 2. Interações Dipolo-Dipolo Induzido: - a primeira molécula induz o aparecimento de um dipolo elétrico na outra; - moléculas que têm dipolos permanentes podem distorcer a distribuição de carga elétrica em outras moléculas vizinhas, mesmo que estas não possuam dipolos permanentes (moléculas apolares); - aparece apenas em soluções; isso explica o fato de algumas substâncias moleculares polares, como a propanona, formarem mistura homogênea com outras apolares como o hexano. 5. Interações Íon-Dipolo: - é a mais forte de todas; - ocorre entre íons e moléculas polares, e não entre duas moléculas; - as interações íon-dipolo são mais fortes quando o raio iônico é menor e a carga elétrica dos íons é INTERAÇÕES INTERMOLECULARES @vestibularesumido 17 D. Flotação: é uma maneira de separar misturas cujas partículas, muito pequenas, se encontram dispersas no líquido. ex.: no tratamento de esgoto e na mineração, para separar os minérios de suas impurezas. E. Centrifugação: decantação, mas com a aceleração bem maior. ex.: centrifugação do leite integral para obter leite desnatado e nata. 3. Separação dos componentes das misturas homogêneas: A. Gás + gás: liquefação fracionada, realizada a altas pressões e lento resfriamento de uma misturada gasosa. B. Gás + líquido: para expulsar o gás dissolvido em um líquido, pode agitar a solução, diminuir a pressão ou aquecer a mistura. C. Gás + sólido: aquecendo a mistura, o gás é expulso do sólido (destilação seca). ex.: aquecimento de madeira, em que há liberação de metanol. D. Sólido + líquido: destilação, a substância mais volátil possui menor temperatura de ebulição e vaporiza primeiro. E. Líquido + líquido: destilação fracionada, os líquidos se destilam à medida que seus pontos de ebulição vão sendo atingidos. ex.: fabricação de cachaça. 1. Separação das misturas heterogêneas cujas fases são todas sólidas: A. Catação: separa uma mistura entre dois sólidos que possuem grãos diferentes em relação ao tamanho, à cor ou ao formato. ex.: arroz e feijão; cristais de isômeros dextrogiros e levogiros. B. Ventilação: a fase menos densa é separada por uma corrente de ar. ex.: separação dos grãos de arroz da casca nas máquinas de beneficiamento C. Levigação: a fase mais leve é separada e arrastada por uma corrente de água. ex.: separação de areia do ouro: a areia é arrastada pela corrente de água. D. Flutuação: utiliza-se um líquido, normalmente a água, como elemento de separação de dois sólidos em que um deles possui densidade menor que a desse líquido. Isso faz com que o sólido menos denso fique sobrenadando. ex.: separação da serragem da areia e do alpiste da areia pela água. E. Dissolução Fracionada ou Extração por Solvente: introduz-se a mistura em um líquido que dissolva somente um dos componentes - o componente insolúvel é separado da solução por filtração. Por evaporação ou por destilação da solução, separa-se o componente dissolvido do respectivo líquido. ex.: separação de sal e areia pela água. F. Fusão Fracionada: separa ligas metálicas, como ouro e prata de uma aliança, e quaisquer misturas entre sólidos. Levando a mistura a alto aquecimento, o componente que possuir o menor ponto de fusão “derreterá" primeiro. ex.: separação de areia + enxofre. G. Cristalização Fracionada ou Evaporação: espontaneamente, com o passar do tempo, o líquido (ou solvente) evapora, restando o sólido. Na separação de dois sólidos, os componentes se cristalizam separadamente, à medida que vão sendo atingidos seus limites de solubilidade (coeficientes de solubilidade). ex.: obtenção de sais a partir da água do mar. H. Peneiração ou Tamisação: é o método utilizado para separar misturas de sólidos em que o tamanho dos grãos é diferente. ex.: separação de areia fina das pedras. Separação Magnética: ocorre quando um dos componentes da mistura possui propriedade magnética, podendo ser atraído por um ímã. ex.: separação da mistura de limalha de ferro + pó de enxofre. I. Sublimação: processo usado quando um dos sólidos sofre sublimação. Por aquecimento da mistura, o componente que sublima se separa, no estado de vapor e, em seguida, se cristaliza. ex.: purificação de iodo e da naftalina. Separação das fases de outras misturas heterogêneas: A. Filtração: processo de separação da mistura de um sólido e um líquido em que o sólido ficará retido no papel de filtro. ex.: filtração da mistura água e areia e do ar no aspirador de pó. B. Decantação: baseia-se no repouso de uma mistura heterogênea em que a substância menos densa se localiza sobre a substância mais densa. ex.: água e óleo. C. Floculação: se baseia na adição de agente floculante, como o sulfato de alumínio em meio básico ou cloreto férrico. Esses agentes floculantes formam partículas em suspensão, que aglutinam as impurezas sólidas formando pequenos flóculos mais densos do que a fase líquida, os quais decantarão lentamente. ex.: tratamento de água. ANÁLISE IMEDIATA @vestibularesumido 18 ÁCIDOS DE ARRHENIUS @vestibularesumido 19 - Hidróxido de Cálcio(Ca(OH)2): é a cal hidratada, cal extinta ou cal apagada; é obtida pela reação da cal viva ou cal virgem com a água; é usado na agricultura para diminuir a acidez do solo. - Hidróxido de Magnésio(Mg(OH)2): é o leite de magnésia usado como antiácido estomacal. - Amônia(NH3) e Hidróxido de Amônio(NH4OH): hidróxido de amônio é a solução aquosa do gás amônia, essa solução também é chamada de amoníaco; a amônia é um gás incolor de cheiro forte e muito irritante; a amônia é publicada em grandes quantidades na indústria. • Segundo Arrhenius, bases ou hidróxidos são todos os compostos que, por dissociação, em solução aquosa, originam como único ânion o OH-, hidroxila ou oxidrila. - Quanto à solubilidade em água: A. solúveis: hidróxidos da família IA (1) B. parcialmente solúveis: hidróxidos da familia IIA (2) C. praticamente insolúveis: todos os demais hidróxidos. - Quanto ao grau de dissociação: A. bases fortes: possuem α > 50%. São os hidróxidos das família IA e IIA, que constituem bases de natureza iônica. Uma exceção importante é o Mg(OH)2, uma base fraca utilizada contra acidez estomacal. B. bases fracas: possuem α < 5%. São todos os demais hidróxidos, que são bases de natureza molecular ou de baixa solubilidade. A força de uma base está intimamente relacionada à sua solubilidade. • Nomenclatura das bases: escreve-se a palavra hidróxido seguida da preposição “de” e do nome do cátion ligado à hidroxila. • Ex.: NaOH - hidróxido de sódio. • Características das bases: - sabor(cáustico ou adstringente); - condutividade elétrica (são eletrólitos fortes e conduzem corrente elétrica); - ação recíprocacom os ácidos(neutralização ácido-base); - interação com indicadores (muda a cor de determinadas substâncias, ex.: fenolftaleína); - valores na escala de pH (pH maior que7). • Principais bases do cotidiano: - Hidróxido de Sódio ou Soda Cáustica(NaOH): é usado na fabricação de sabão e da glicerina; é muito corrosivo; o NaOH não existe na natureza e é obtido por eletrólise de solução aquosa de sal de cozinha. BASES DE ARRHENIUS @vestibularesumido 20 • Sais são compostos iônicos obtidos pela reação de um ácido com uma base (reação de neutralização ou salificação). • Classificação dos Sais: sais normais ou neutros, sais ácidos ou hidrogenossais e sais básicos ou hidroxissais. - Sais normais ou neutros: são sais obtidos por reações em que a quantidade de H+ do ácido neutralizado é igual à quantidade de OH- da base. Ex.: Na3PO4, CaCl2... Entretanto, existem sais normais que, ao se cristalizarem, retêm em seus retículos cristalinos moléculas de água, denominadas águas de hidratação ou água de cristalização. Ex.: CuSO4.5H2O Para sais hidratados, basta colocarmos os prefixos mono-, di-, tri- e seus derivados antes da palavra hidratado. ex.: SAIS @vestibularesumido 21 • Todos os compostos binários em que o oxigênio é o elemento mais eletronegativo são denominados óxidos. • Nomenclatura de óxidos: óxido de + nome do elemento ligado ao oxigênio. Ex.:CaO - óxido de cálcio - porém, quando o elemento forma mais de um óxido, deve-se enunciar o número de átomos do elemento e o número de átomos de oxigênio. Ex.: FeO: Fe2+ -> óxido de ferro (II) ou ferroso. • Principais óxidos do cotidiano: - Óxido de cálcio (CaO): sólido branco com temperatura de fusão extremamente elevada; recebe o nome de cal viva ou cal virgem. - Óxido de hidrogênio (H2O): contribui com cerca de 70% da matéria formadora da crosta terrestre e é fundamental para vida dos animais e vegetais. - Peróxido de hidrogênio(H2O2): água oxigenada, utilizada em alvejamento, como anti-séptico, microbicida, oxidante, etc; sofre fotólise quando exposto à radiação luminosa. - Óxido de magnésio(MgO): a suspensão aquosa desse óxido é usada como antiácido e laxante brando, recebe o nome de leite de magnésia. - Dióxido de carbono(CO2): ocorre no ar atmosférico e é muito importante para a vida animal e vegetal por participar do processo de fotossíntese. ÓXIDOS @vestibularesumido 22 • Reação química: é a denominação dada à transformação que uma substância sofre em sua constituição química, quer pela ação de outra substância (afinidade química), quer pela ação de um agente físico, como calor, luz, eletricidade, etc. As reações químicas sofrem influência do tempo e da energia. As reações químicas mais comuns são aquelas que ocorrem em meio aquosos e se evidenciam por: - formação de um composto insolúvel (precipitação); - formação de um eletrólito fraco; - formação de uma substância gasosa (volátil); - mudança de cor, sabor, odor, textura, forma; - aquecimento ou resfriamento do sistema. • As transformação de reagentes em produtos ocorrem devido à quebra das ligações iniciais, à reorganização dos átomos e à formação de novas ligações. • Reações endoenergéticas: quando absorvem energia; • Reações exoenergéticas: quando liberam energia; • Reações reversíveis: que ocorrem nos dois sentidos; • Reações irreversíveis: que ocorrem praticamente em um só sentido; • Reações com transferência de elétrons (oxirredução): quando varia o numero de oxidação de, pelo menos, dois elementos; • Reações sem transferencia de elétrons; • Balanceamento das equações pelo método da oxirredução: 1. Identificar os elementos que sofrem oxidação e redução com os NOx em ambos os membros; 2. Calcular a variação no NOx do oxidante e do redutor (Δ); 3. Estabelecer os coeficientes: fazemos uma inversão dos Δ de oxidantes e redutores. 4. Os coeficientes das outras substâncias que participam da reação, mas que não sofrem oxirredução, serão obtidos por tentativas. • Reação de síntese ou de adição: obtenção de uma única substância a partir de duas ou mais substâncias (A + B -> AB). • Reação de análise ou de decomposição: quando uma substância é decomposta em outras (AB -> A + B); determinadas decomposições recebem nomes especiais, como pirólise ou calcinação (decomposição a partir do aquecimento), eletrólise (decomposição a partir da passagem de corrente elétrica), fotólise (decomposição a partir da incidência da luz), etc. • Reação de deslocamento, substituição ou simples troca: quando uma substância simples reage com uma substância composta, deslocando da composta uma outra substância simples(AB+C->CB+A). • Reação de dupla-troca ou substituição dupla: quando duas substâncias compostas reagem, permutando entre si partes de suas constituições (AB + CD -> AD + CB). A reação de neutralização ou de salinificação é aquela que ocorre entre uma substância de caráter ácido com uma caráter básico. • Reação de combustão ou queima: é a reação em cadeia de uma substância (combustível) com o oxigênio (comburente) de modo que haja liberação de energia. • Hidrogênio H2 - gás combustível, é identificado pelo teste da chama: coloca-se um palito aceso na presença desse gás e observa-se uma pequena explosão. Cuidado! Trabalhe com pequenas quantidades. • Oxigênio O2 - gás comburente, é identificado pelo teste do palito em brasa: coloca-se um palito em brasa na presença desse gás, e a queima é reanimada (volta da chama). • Gás Carbônico CO2 - é identificado pelo teste da água de cal: o gás é borbulhado em uma solução com hidróxido de cálcio e há uma turvação branca da solução devido à formação de CaCO3, que é pouco solúvel em água. REAÇÕES INORGÂNICAS @vestibularesumido 23 • Reações reversíveis: é quando uma reação química se processa formando os produtos e estes reconstituem os reagentes, a reação é denominada reversível; reação reversível é aquela que se processa em dois sentidos. • Equilíbrio químico: o estado de equilíbrio é atingido quando as velocidades dessas reações são igualadas. V direita = V inversa • Após o estabelecimento do equilíbrio químico, as reações continuam a ocorrer; logo, o equilíbrio é dinâmico (as velocidades não se anulam). • Lembre-se que a velocidade de uma reação é proporcional à concentração das espécies envolvidas na reação. • Após o estabelecimento do equilíbrio, as propriedades macroscópicas do sistema (cor, concentração, massa, densidade, etc) permanecem constantes. • As propriedades microscópicas do sistema (transformação de uma substância em outra, colisões entre as moléculas, formação de completo ativado, etc) continuam existindo durante o estado de equilíbrio, pois ele é dinâmico. • Toda reação reversível, em sistema fechado, em algum momento, atinge o estado de equilíbrio. • Somente os fatores externos ao sistema alteram o equilíbrio químico. Esses fatores são temperatura, concentração e pressão (esse último, somente para sistemas gasosos). • Nos gráficos, as concentrações dos reagentes sempre irão diminuir, pois eles estão sendo consumidos, enquanto as concentrações dos produtos irão aumentar, partindo do zero, pois eles estão sendo formados. • Deslocamento de equilíbrio: quando um sistema em equilíbrio é perturbado por algum fator externo, ele sai desse estado, reorganiza-se e “desloca-se” no sentido oposto, na tendência de anular tal fator e de estabelecer um novo estado de equilíbrio. - o aumento da temperatura desloca o equilíbrio no sentido da reação endotérmica. - o aumentodaconcentraçãodereagentes ou de produtos desloca o equilíbrio no sentido oposto à adição de reagentes ou de produtos. - Para sistemas gasosos, o aumento da pressão desloca o equilíbrio no sentido do membro de menor volume gasoso. INTRODUÇÃO AO EQUILÍBRIO QUÍMICO @vestibularesumido 24 • Quociente Reacional: A expressão que define o quociente reacional é a mesma utilizada para a constante de equilíbrio,com a diferença de que, na primeira, as concentrações empregadas não são necessariamente as de equilíbrio. CONSTANTE DE EQUILÍBRIO @vestibularesumido 25 • Íons: ácidos e bases. • Autoionização da água(Kw): Kw recebe o nome de constante de autoionizacao da água ou produto iônico da água. Como a água é um eletrólito muito fraco, o valor de Kw é muito baixo e apenas varia com a temperatura. • Solução ácida: a concentração de H+ aumenta em função da dissolução de um soluto em água. • Solução básica: a concentração de OH- aumenta em função da dissolução de um soluto em água. • Equilíbrio iônico: em meios ácidos e básicos o equilíbrio iônico da água permite determinar a acidez ou a basicidade de um meio pela simples medição da concentração dos íons H+ e OH-. Dessa forma, podem-se definir constantes de equilíbrio para as reações reversíveis estabelecidas quando um ácido ou uma base são dissolvidos na água. Equilíbrio iônico em meios ácidos:um ácido, ao ser dissolvido em água, sofre ionização. Esse processo é reversível e a constante de equilíbrio definida para ele é denominada constante de ionização ou constante de acidez (Ka). Assim, o valor de Ka indica a força relativa dos ácidos - ácido com alto valor de Ka é um ácido forte, e ácido com baixo valor de Ka é um ácido fraco. Equilíbrio iônico em meios básicos: uma base, ao ser dissolvida em água, sofre dissociação. Esse processo é reversível e a constante de equilíbrio definida para ele é denominada constante de dissociação ou constante de basicidade (Kb). EQUILÍBRIO IÔNICO @vestibularesumido 26 • Solução-Tampão: é aquela que apresenta pH praticamente constante, mesmo com a adição de pequena quantidadedeumácidooudeumabase forte. Analgésicos, antiácidos, refrigerantes e aquários são sistemas que também utilizam-se do mecanismo do tampão, para manter o pH do meio praticamente constante. As soluções- tampão, em geral, são soluções formadas por um ácido fraco e o seu sal correspondente, ou por uma base fraca e o seu sal correspondente. • Hidrólise Salina: pode-se provocar um desvio no equilíbrio da ionização da água pela adição dos íons hidrogênio ou dos íons hidróxido na forma de um ácido ou de uma base, respectivamente, ou pela adição de uma substância capaz de reagir com a água para alterar as concentrações relativas dos íons H+ e OH- na solução resultante. Uma substância dessa natureza pode ser um íon produzido pela dissociação de um sal. A reação entre a água e os íons de um sal denomina-se hidrólise salina. • Hidrólise: é uma reação química entre uma espécie química qualquer e a água. • Sais que produzem ânions aceptores de prótons (protofílicos): esses ânions, de acordo com as interpretações de Brönsted-Lowry, definem-se como bases. Esse tipo de hidrólise ocorre, geralmente, entre sais derivados de um ácido fraco e de uma base forte. • Sais que produzem cátions doadores de prótons (protogênicos): esses cátions são considerados ácidos, de acordo com a teoria de Brönsted-Lowry, pois, na hidrólise, liberam prótons, tornando a solução mais ácida. Ocorre, geralmente, entre sais derivados de uma base fraca e um ácido forte (originando um ácido conjugado forte). • Sais que produzem cátions que são ácidos e ânions que são bases (anfipróticos): como o cátion é um doador de prótons e o ânion um aceptor de prótons, pois são íons fortes derivados de eletrólitos fracos, uma solução de um sal desse tipo será ácida ou básica. Ocorre, geralmente, entre sais derivados de um ácido fraco e de uma base fraca. • Sais que produzem íons apróticos não sofrem hidrólise: esses íons, cátions e ânions são conjugados fracos, pois são derivados de eletrólitosfortes.Porisso,produzem um meio neutro. • Em resumo, somente ácidos e bases fracas sofrem hidrólise. SOLUÇÃO TAMPÃO E HIDRÓLISE SALINA @vestibularesumido 27 EQUILÍBRIO DE SOLUBILIDADE • Produto de Solubilidade (Kps): obedece à lei da ação das massas; enquanto existir corpo de chão, a concentração do sólido será constante; os valores de Kps só permanecem constantes em soluções saturadas de eletrólitos de solubilidade baixa. • Todos os compostos da família IA,o amônio e o nitrato são solúveis. • Relação válida para compostos que apresentam a mesma quantidade de íons: diminui o Kps = diminui a solubilidade do composto. • Sistema heterogêneo; produto de solubilidade (Kps ou Ks). • Kps: sais parcialmente solúveis. • A dissolução dessas substâncias apresentam um limite. Depois de adicionada certa quantidade de sólido, por mais que se agite o sistema, não seobservamaisdissolução.Nesse caso, a quantidade considerada de água dissolveu o máximo possível de sólido. É comum dizer, nesse caso, que a solução ficou saturada e o sólido que ficou no fundo do recipiente é o corpo de chão, corpo de fundo ou precipitado. • Solubilidade ou coeficientede solubilidade: é a quantidade de um determinado soluto que, a uma dada temperatura, satura certa quantidade do solvente. • Endotérmica: aumenta a solubilidade com o aumento da temperatura; o equilíbrio desloca-se no sentido direto. • Exotérmica: diminui a solubilidade com o aumento da temperatura; o equilíbrio desloca-se no sentido inverso (favorece a cristalização). @vestibularesumido 28 • Matéria é todo sistema que possui massa e ocupa lugar no espaço. • Sistema é uma parte do universo considerada como um todo para efeito de estudo. • Sistema homogêneo apresenta um aspecto uniforme em toda a sua extensão, mesmo quando examinado com aparelhos ópticos. Ex.: liga metálica, bronze, água mineral, gases (soluções). • Sistema heterogêneo é formado por mais de uma fase. Ex.: água + areia, sangue, açúcar + cocaína. • Substância pura: sistema formado por mais de um componente, podendo ser suspensão, coloide ou uma solução (sempre é um sistema homogêneo). obs.: nas misturas sólidas, o número de componentes será igual ao número de fases, exceto nas ligas metálicas. Ex.: granito - 3 componentes e 3 fases / ouro 18 (Au/Ag/Cu) - 3 componentes e 1 fase. • As transformações químicas alteram a identidade química das substâncias, mas as identidades dos átomos se conservam. • Massa é a quantidade de matéria que forma o corpo. • Extensão corresponde ao espaço ocupado, ao volume ou à dimensão de um corpo. • Impenetrabilidade corresponde a impossibilidade de dois corpos ocuparem o mesmo lugar no espaço. • Compressibilidade é a capacidade de reduzir o volume de um corpo quando submetido a uma compressão. • Elasticidade é a capacidade que os sólidos apresentam de retornarem à sua forma inicial quando uma força deixa de atuar. • Divisibilidade é a qualidade que os corpos apresentam de poderem ser divididos em porções cada vez menores. • Inércia é a capacidade que um corpo apresenta em modificar sua condição de movimento ou de repouso. • Podem ser ditas como propriedades físicas da matéria: temperatura de fusão, temperatura de ebulição, densidade, solubilidade, calor especifico, etc. E propriedades químicas: decomposição térmica, etc. • Propriedades organolépticas: são propriedades que impressionam um dos cinco sentidos. Ex.: cor, sabor, odor, brilho, etc. • Propriedades extensivas: que dependem das dimensões. Ex.: quantidade de matéria em mols, entalpia, entropia... • Propriedades intensivas: não dependem das dimensões. Ex.: pressão, concentração, viscosidade. OS SISTEMAS QUÍMICOS E SUAS TRANSFORMAÇÕES @vestibularesumido 29 • No estado sólido, as partículas vibram com baixa velocidade, elas possuem apenas o movimento vibracional (oscilam em torno de um ponto de equilíbrio), o que confere a esse estado forma e volumes definidos, bem como a alta organização. Obs.: nem todo sólido possui um retículo cristalino definido. • No estado líquido, as partículas estão um pouco mais afastadas, efetuando movimentos translacionais de curto alcance, o que confere a esse estado uma forma variável. E é necessária uma pressão muito elevada paraproduzir uma redução de volume muito pequena. • No estado gasoso, as partículas estão totalmente afastadas e apresentam grande movimentação, conferindo forma e volume variáveis. Toda a energia das partículas gasosas é energia cinética e a energia interna do estado gasoso é maior que a dos estados sólido e líquido. Ademais, o estado gasoso apresenta alta compressibilidade e dilatabilidade. • A diferença entre gás e vapor: vapor é quando a substância pode se transformar em líquido apenas quando a pressão e a temperatura variam simultaneamente, processo chamado liquefação. • Liquefação: gás —> líquido • Condensação: vapor —> líquido • A vaporização é dividida em evaporação, ebulição e calefação. A evaporação é um processo natural, lento e espontâneo à temperatura ambiente. A ebulição é um processo rápido e não espontâneo para as substâncias na fase líquida à temperatura e pressão ambientes. A calefação é o processo de ebulição realizado sob aquecimento excessivo. • A energia de escape é a energia mínima para a evaporação ocorrer. MUDANÇAS DO ESTADO FÍSICO @vestibularesumido 30 CURVAS DE AQUECIMENTO, DIAGRAMAS DE FASES E DENSIDADE @vestibularesumido 31 • Massa atômica: massa do átomo em relação a unidade padrão. obs.: existência de isótopos -> massa atômica média -> média ponderal • Massa molecular: massa da molécula comparada a “u”. • Constante de Avogrado: 6,02•10^23 • Mol: é um conjunto que contém 6,02 • 10^23 espécies químicas constituintes de um determinado material. • Massa molar: é a massa em gramas que contem 6,02 • 10^23 espécies químicas. Sua unidade é g/mol. • Quantidade de matéria(n): é a grandeza que indica o número de mols contido em um determinado sistema. CÁLCULOS QUÍMICOS @vestibularesumido 32 • Estado Gasoso: velocidades altas de movimentação das partículas, alta energia cinética, grande expansibilidade, difusibilidade, compressibilidade, dilatabilidade e grande distância entre as partículas constituintes. • Gás ideal ou perfeito: as colisões são perfeitamente elásticas, as forças intermoleculares são desprezíveis durante as colisões, as moléculas se movem em MRU e o diâmetro das moléculas é desprezível em comparação com a distância percorrida entre as colisões. • Variáveis de estado: pressão, volume e temperatura. A pressão é a força exercida em uma unidade de área. O volume é o espaço ocupado por um gás. E a temperatura é uma medida do grau de agitação das partículas. • Pressão atmosférica: 1 atm = 760mmHg • Temperatura sempre em Kelvin: Tk = Tc + 273 • Transformações isotérmicas: temperatura constante. • Transformações isobáricas: pressão constante. • Transformações isocóricas: volume constante. • Equação geral dos gases: considerando uma massa fixa de gás; • Teoria cinética dos gases: cada partícula terá uma velocidade e uma energia cinética, embora possuam a mesma massa. Obs.: se aumentarmos a temperatura de um sistema gasoso, a densidade de um gás diminui. É por isso que o congelador de uma geladeira deve ser instalado na região superior, pois o ar frio é mais denso que o ar quente e tende a descer. • Misturas gasosas são sempre homogêneas, pois os gases são miscíveis entre si em qualquer proporção. • Pressão parcial: exercido por apenas um componente da mistura gasosa. ESTUDO FÍSICO DOS GASES @vestibularesumido 33 • Fórmula molecular: indica o número de átomos de cada elemento em uma molécula da substância. Ex.: H2SO4; C8H18. • Fórmula química ou empírica: indica a menor proporção entre o número de átomos de cada elemento formador da substância. Ex.: C6H12O6 -> CH2O • Determinação da fórmula molecular a partir da percentual e da massa molar: CÁLCULOS DE FÓRMULAS @vestibularesumido 34 • Expressa relações diversas(massa, volume, mol, calor, etc) em transformações químicas previamente equacionadas e balanceadas. • Caso exista mais de uma reação,sendo as mesmas sucessivas, devemos somar as suas equações para obter uma única equação, a equação global ou total. • Caso o problema se refira a rendimento ou pureza, devemos realizar uma nova regra de três: se esse valor se referir a um produto, ele corresponderá a100% de pureza ou de rendimento. Se esse valor se referir a um reagente, ele corresponderá ao valor da pureza ou do rendimento fornecido no problema. • Se o problema fornecer dois dados referentes aos reagentes, devemos determinar qual deles está em excesso. O reagente que não está em excesso é o fator limitante, que será utilizado para a montagem da regra de três. • Os cálculos estequiométricos podem ser de relações: massa-massa / massa-volume / massa- mol. • Reagente em excesso: utilizará lei das proporções fixas. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS @vestibularesumido 35 • Quando uma reação química ocorre, há quebra e formação de ligações e, consequentemente, liberação ou absorção dessa energia sob a forma de energia térmica. • Temperatura: é a medida da energia cinética média ou do grau de agitação das partículas formadoras de um sistema. Obs.: quando um corpo absorve energia térmica, nem sempre haverá aumento de temperatura, pois ela pode ser utilizada apenas para aumentar a energia potencial de duas partículas sem aumentar a energia cinética. • Calor:é a energia térmica trocada entre dois sistemas; energia térmica em trânsito. • Princípio Zero da Termodinâmica: dois corpos em contato atingirão o equilíbrio térmico quando possuírem a mesma temperatura, ou seja, a mesma energia cinética média entre suas partículas constituintes. • Entalpia(H): calor à pressão constante. • Reações exotérmicas são aquelas que liberam energia térmica. Os reagentes são mais energéticos que os produtos. A energia liberada pelo sistema promove o aumento da temperatura do meio. • Reações endotérmicas são aquelas que absorvem energia térmica. Os reagentes são menos energéticos que os produtos. A energia absorvida pelo sistema promove a diminuição da temperatura da vizinhança. INTRODUÇÃO À TERMOQUÍMICA @vestibularesumido 36 CALORES DE REAÇÃO @vestibularesumido 37 ENERGIA DE LIGAÇÃO E LEI DE HESS Energia de Ligação e Lei de Hess Energia de ligação é a energia necessária para romper ou formar um mol de ligações no estado gasoso. Quebra de ligações -> processo endotérmico Formação de ligações -> processo exotérmico Quanto maior a energia de ligação, maior será a força que une dois átomos. Lei de Hess: a variação de entalpia (∆H) de uma reação depende, exclusivamente, da entalpia final e da entalpia inicial dos produtos e dos reagentes, respectivamente, seja a reação realizada em uma única etapa ou em várias. Obs.: 1. os coeficientes estequiométricos das reações poderão ser multiplicados ou divididos por um determinado valor para alterá-las a fim de calcular o ∆H da reação problema. Porém, os ∆H das reações deverão ser multiplicados ou divididos por esse mesmo valor. 2. Se a alteração necessitar de uma inversão da equação termoquímica, o “sinal" do ∆H da reação também inverterá. @vestibularesumido 38 • Soluções são misturas homogêneas de duas ou mais substâncias. Ex.: soro fisiológico, ouro 18 quilates e o ar atmosférico. • A característica principal de uma solução iônica é a propriedade de condução de corrente elétrica. Já as soluções moleculares (não eletrolíticas) não sofrem o processo de ionização e não podem conduzir corrente elétrica. • Solução diluída: solução em que a quantidade de soluto é pequena quando comparada com a quantidade de solvente. • Solução concentrada: solução em que a quantidade de soluto é elevada quando comparada com a quantidade de solvente. • Coeficiente desolubilidade: é a quantidade máxima de soluto que uma quantidade padrão de solvente consegue dissolver a uma dada temperatura. • Quando o aumento de temperatura aumenta o coeficiente de solubilidade, dizemos que a dissolução do soluto é endotérmica. Quando o aumento da temperatura diminui o coeficientede solubilidade, a dissolução é exotérmica. • Obs.: quando se trata de sais hidratados, a curva de solubilidade apresenta pontos de inflexão que representam uma mudança na estrutura do soluto. Essa mudança corresponde à eliminação da água de hidratação que interagia com os íons do soluto. INTRODUÇÃO AO ESTUDO DAS SOLUÇÕES @vestibularesumido 39 • A concentração de uma solução é a medida proporcional à quantidade de soluto presente nela. • Concentração em gramas por litro; • Concentração em porcentagem em massa; • Concentração em mol por litro; • Concentração em partes por milhão; • Densidade: é a relação entre a massa da solução e o volume ocupado por ela. A massa e o volume da solução são obtidos pela soma das massas e dos volumes, respectivamente, do soluto e do solvente. • Relação entre densidade, concentração em grama/litro e concentração massa/massa: • Relação entre concentração em mol/litro e grama/litro: CONCENTRAÇÃO DAS SOLUÇÕES @vestibularesumido 40 • Diluição de soluções: diluir uma solução consiste em diminuir a sua concentração, por retirada de soluto ou por adição de solvente puro. • Mistura de soluções de mesmo soluto e mesmo solvente: ao se misturarem duas soluções, a concentração da solução final é dada por uma média ponderada das concentrações das soluções. • Mistura de soluções de solutos diferentes: quando se misturam duas soluções com solutos diferentes, duas situações podem ocorrer. Esses solutos podem ou não reagir entre si; podendo formar excesso (com reação química). • Titulação: determina a concentração de um soluto e descobre a porcentagem de pureza de uma substância em uma mistura. • Princípio da equivalência: toda titulação segue o princípio da equivalência, a neutralização só se completa quando o número de hidrogênios ionizáveis é igual ao número de hidroxilas dissociáveis. Cácido • Vácido = Cbase • Vbase DILUIÇÃO E MISTURA DE SOLUÇÕES @vestibularesumido 41 • Cinética Química estuda a velocidade de reação e os fatores que nela interferem. • Velocidade Média: - a velocidade de consumo é negativa e a velocidade de formação é positiva. • Velocidade média do processo: poderá ser definida em função da quantidade de reagentes e produtos, levando-se em consideração os coeficientes estequiométricos em questão. • Velocidade instantânea: em um determinado instante "t", é dada pelo módulo da inclinação da reta tangente à curva de variação da concentração de reagentes ou de produtos em função do tempo. - descendente: velocidadede consumo dos reagentes. - ascendente: velocidadede formação dos produtos. INTRODUÇÃO À CINÉTICA QUÍMICA @vestibularesumido 42 Etapas de uma reação: 1. Quebra de ligações devido ao contato entre as partículas reagentes; 2. 2. Rearranjo atômico (mudanças do átomo de lugar); 3. Formação de novas ligações. Teoria das Colisões: para que duas partículas reajam, é necessário que ocorra uma colisão inelástica entre elas. Somente aquelas colisões frontais em que a energia cinética relativa das partículas é superior a um determinado valor crítico, denominado energia de ativação (E.a.), resultam em reação química. - colisões efetivas: a energia cinética das partículas que colidem deve ser maior ou igual à energia de ativação. Complexo ativado (C.A.): é o estado intermediário formado entre reagentes e produtos, em cuja estrutura existem ligações enfraquecidas e formação de novas ligações. Quando a energia potencial do estado de transição é alta, é necessária uma grande quantidade de energia durante a colisão para formar o C.A. A energia cinética mínima necessária para permitir a colisão entre as partículas reagentes, originando o complexo ativado, é denominada energia de ativação. A energia potencial do complexo ativado é superior às energias potenciais dos reagentes e dos produtos. Fatores que influenciam a velocidade de reação: são aqueles que aumentam a frequência das colisões efetivas, são - concentração dos reagentes, pressão, temperatura, estado físico dos reagentes (ordem de velocidade - Vsólido < Vlíquido < Vgasoso), superfície de contato e catalisadores. Reações não elementares: uma reação que ocorre em etapas deverá possuir o número de complexos ativados igual ao número de etapas existentes. TEORIA DAS COLISÕES E DO COMPLEXO ATIVADO @vestibularesumido 43 • Catalisadores aumentam velocidade da reação. Isso acontece porque há criação de um novo complexo ativado menos energético, o que diminui a energia de ativação. Se for consumido, tem que ser recuperado em outra etapa. • Mecanismos da catálise: 1. Por formação de um produto intermediário que facilita o andamento da reação. 2. Por adsorção dos reagentes, isto é, retendo em sua superfície as moléculas dos reagentes. • Inibidores: são espécies químicas que atuam aumentando a energia de ativação, fazendo com que a velocidade da reação seja menor. São contrários aos catalisadores e por isso são denominados catalisadores negativos. • Ativadores ou promotores: atuam sobre os catalisadores, aumentando ainda mais a velocidade da reação. • Enzimas: as moléculas com estruturas complexas genericamente denominadas enzimas são, na sua quase totalidade, proteínas que catalisam diversos processos bioquímicos. - mecanismo de catálise enzimática: o substrato, partícula reagente, se conecta à uma região da enzima específica que corresponde a uma cavidade denominada sítio ativo. - inibição enzimática: competitiva e alostérica(uma espécie química se conecta a uma região da enzima que não corresponde ao sítio ativo, mas promove uma deformação de sua estrutura tridimensional, distorcendo o sítio ativo, bloqueia a entrada do substrato). • Fatores que influenciam a velocidade de uma reação enzimática: temperatura, concentração do substrato e o potencial hidrogeniônico (pH). CATÁLISES @vestibularesumido 44 • A velocidade de uma reação é diretamente proporcional ao produto das concentrações dos reagentes elevadas a expoentes determinados experimentalmente a uma dada temperatura. Obs.: cada reação possui a sua constante de velocidade e esta depende da temperatura. • A concentração de sólidos e líquidos já se encontra computada na constante de velocidade. • Da equação da lei da ação das massas, só participam reagentes gasosos ou em solução aquosa. • A velocidade instantânea para um sistema com participantes gasosos é diretamente proporcional às pressões parciais destes elevadas a seus respectivos coeficientes estequiométricos. LEI DA VELOCIDADE @vestibularesumido 45 É toda reação química em que há transferência de elétrons. Oxidação: perder elétrons. Quanto menor for a eletronegatividade de um elemento, maior será sua tendência a oxidar. Redução: ganhar elétrons. Número dela oxidação (NOx): o NOx é um número de elétrons perdidos ou recebidos quando - um átomo realiza uma ligação iônica ou há a quebra de todas as ligações covalentes realizadas pelo átomo, ficando os elétrons com o átomo mais eletronegativo. IA metais alcalinos: +1 IIA metais alcalinos terrosos: + Oxidação -> perde elétrons -> aumenta o NOx -> agente redutor Redução -> ganho de elétrons -> diminui o NOx -> agente oxidante REAÇÕES DE OXIRREDUÇÃO E NOX @vestibularesumido 46 • A eletroquímica estuda as relações entre a corrente elétrica e as reações químicas. Existem dois processos eletroquímicos: 1. Pilha: dispositivo em que ocorre uma reação de oxirredução que produz corrente elétrica. 2. Eletrólise: reação de oxirredução que, para ocorrer, consome corrente elétrica. • Série de reatividade química: verifica- se que determinadas substâncias têm maior potencial para oxidarem ou reduzirem em relação a outras. Assim, pode-se dispor essas substâncias em uma sequência que indique a preferência em ceder ou receber elétrons. Essa sequência é denominada série de reatividade química ou fila de reatividade química (quanto maiseletronegativo, maior a tendência para receber). Obs.: com base na tendência dos elementos a reduzirem e a oxidarem, é possível prever se uma reação eletroquímica irá ocorrer ou não (deve ser mais reativo para deslocar/ reação ocorrer) • Potencial de eletrodo(E): uma vezdepreverseumareaçãoocorreráounãopelaanáliseda fila de reatividade, podem ser realizadas previsões a partir de potenciais elétricos medidos em volts (V). São encontrados dois tipos de potenciais: potencial de oxidação (Eoxi) - tendência de ceder elétrons (oxidar) e potencial de redução (Ered) - tendência de receber elétrons (reduzir). O potencial de eletrodo é influenciado por dois fatores: 1)Temperatura - favorece a perda de elétrons; 2)Concentração dos íons em solução - aumenta a concentração de cátion, aumenta o Ered aumenta a concentração de ânions, aumenta o Eoxi PROCESSOS ELETROQUÍMICOS @vestibularesumido 47 Pilhas São dispositivos que convertem energia química em energia elétrica, a partir de reações espontâneas de oxirredução. Pilha de Daniell: os eletrodos de uma pilha são chamados de polos e recebem os nomes de cátodo (eletrodo em que ocorre o processo de redução) e ânodo (eletrodo em que ocorre o processo de oxidação). Em uma pilha, tem-se: Cátodo -> polo positivo (+) -> ocorre redução Ânodo -> polo negativo (-) -> ocorre a oxidação As duas soluções são separadas por uma ponte salina, e ao fio externo é ligado um galvanômetro, capaz de registrar a d.d.p. e a intensidade de corrente do sistema. Finalidade da ponte salina: ela fecha o circuito elétrico do gerador. Além disso, a ponte salina possibilita um movimento ordenado de íons (corrente iônica) a fim de garantir que as soluções no ânodo e no cátodo permaneçam eletricamente neutras. O movimento de íons ocorre da seguinte forma: • Redutor/cátion do redutor e sua concentração//cátion do oxidante e sua concentração / oxidante (temperatura). • Carga e descarga de uma pilha: com o passar do tempo, há um desgaste do ânodo da pilha, o que significa que ela está se descarregando. Quando as reações da pilha são reversíveis, pode-se recarregá-la. Isso é feito ligando-se um gerador ao circuito externo, com d.d.p. superior à da pilha. O gerador “força” os elétrons a retornarem ao ânodo, logo o processo é não espontâneo. (∆Eo < 0). • Pilha seca: é uma pilha cujas reações são irreversíveis, ou seja, não pode ser recarregada. • Pilhas alcalinas: são pilhas semelhantes às secas, alterando somente a substância que está impregnada na pasta externa. As pilhas alcalinas apresentam rendimento muito superior ao das pilhas secas comuns. A pilha alcalina mais comum é a de níquel-cádmio. Essas pilhas podem ser recarregadas até 4.000 vezes. • Bateria de automóvel ou acumulador de chumbo: a bateria é uma associação de pilhas em série. MACETE PARA PILHAS: PiPoCaR Pilha - Positivo - Cátodo - Reduz PILHAS @vestibularesumido 48 • Leis de Faraday: são exclusivamente experimentais, as quais relacionam a quantidade de eletricidade que percorre o sistema com as massas e os volumes das substâncias obtidas nos eletrodos. - primeira lei de Faraday: a massa é diretamente proporcional à quantidade de carga que percorre o sistema. - segunda lei de Faraday: a massa obtida ou decomposta, mantendo-se a carga do sistema constante, é diretamente proporcional à massa molar por carga dessa substância. • Equação geral da eletrólise: verificou-se que96.500C ou 1F (um Faraday) é a carga necessária para transformar a massa molar por unidade de carga de qualquer substância em um processo eletroquímico. ELETRÓLISES E LEIS DE FARADAY @vestibularesumido 49 1. Tonoscopia: quando se adiciona um soluto não volátil a um solvente puro, à temperatura constante, observa- se um fato interessante - ocorre a diminuição da quantidade de vapor formado. Ao abaixamento da pressão de vapor do solvente, devido à adição de um soluto não volátil, dá-se o nome de efeito tonoscópico. 2. Ebulioscopia: a presença de um soluto não volátil em uma solução dificulta a ebulição do solvente. Ao aumento da temperatura de ebulição do solvente, devido à adição de um soluto não volátil, dá-se o nome de efeito ebulioscópico. 3. Crioscopia: a dissolução de um soluto não volátil também dificulta o congelamento do solvente em uma solução. À diminuição da temperatura de congelamento do solvente, devido à adição de um soluto não volátil, dá- se o nome de efeito crioscópico. 4. Osmose: é um tipo especial de difusão que ocorre através de uma membrana semipermeável. A igualdade das concentrações só é obtida quando se estabelece o equilíbrio dinâmico entre a quantidade de solvente que entra e a que sai de determinado meio. - pressão osmótica (P.O.): é numericamente igual a pressão exercida sobre a superfície da solução a fim de se anular o deslocamento do solvente através da membrana semipermeável. PROPRIEDADES COLIGATIVAS • As propriedades coligativas correspondem a alterações nas propriedades de um solvente (líquido puro) devido à adição de um soluto não volátil. • As propriedades coligativas não dependem da natureza do soluto, mas sim da quantidade de partículas dispersas no solvente após a sua dissolução. • São propriedades coligativas a tonoscopia, a ebulioscopia, a crioscopia e a osmose. • Conceitos básicos: - pressão máxima de vapor(P.V.): é a pressão exercida pelas moléculas do vapor de determinado líquido, a uma dada temperatura, entre a vaporização e a condensação. - ebulição de um líquido(T.E.):um líquido entra em ebulição quando seus vapores conseguem vencer a pressão da massa de ar sobre o líquido, ou seja, quando @vestibularesumido 50 São misturas heterogêneas em que as partículas dispersas apresentam diâmetro médio entre 1 e 1000nm, São exemplos de soluções coloidais a maionese, o leite, a manteiga, a fumaça, a espuma de barbear, o leite de magnésia, o creme chantilly, a neblina, os aerossóis, as tintas, etc. Componentes de uma solução coloidal: Fase dispersa: se encontra em menor quantidade e finamente dividida. A fase dispersa é equivalente ao soluto de uma solução verdadeira. Fase dispersante: é uma fase contínua que se encontra em maior quantidade. A fase dispersante é equivalente ao solvente de uma solução verdadeira. Movimento browniano: esse movimento é desordenado e ininterrupto e se origina a partir dos constantes choques das partículas do disperso com as partículas do dispersante. Efeito Tyndall: as partículas dispersas em uma solução coloidal são suficientemente grandes para dispersar um feixe de luz, o que denominamos efeito Tyndall. É por esse motivo que a maioria das soluções coloidais concentradas é opaca. COLOIDES @vestibularesumido 51 • O átomo se divide em núcleo, onde se concentra toda sua carga positiva, e na eletrosfera, na qual se concentra sua carga negativa. As partículas que formam o núcleo - os prótons e os nêutrons, são denominados núcleons. O total de núcleons em um núcleo atômico é denominado número de massa (A). • Quando a reação nuclear ocorre com a alteração do no de prótons do núcleo, ela é denominada transmutação. • Radioatividade: atividade onde há emissão ou absorção de partículas buscando a sua estabilização. • Fissão nuclear: ruptura de núcleos atômicos, originando núcleos menores. • Fusão nuclear: junção de núcleos atômicos, originando núcleos maiores. • Estabilidade nuclear: quanto maior for a energia de ligação, menor será a energia armazenada no núcleo e, consequentemente, maior será a estabilidade do nuclídeo. • Bombas atômicas: as primeiras armas nucleares de fissão foram construídas pelos Estados Unidos. Esse tipo de artefato bélico utiliza como combustível físsil o urânio (U-235) ou plutônio (Pu-239). • Explosão: a partir da explosão gerada por explosivos químicos, ao se juntarem, essas massas formam uma massa supercrítica. • Implosão: ao serem detonados, criam uma ondade choque, comprimindo-os e formando uma massa supercrítica. • Os estudos espectros cópios indicam que o sol é composto de 73% de hidrogênio, 26% de hélio e 1% de outros elementos de massa. No Sol, o processo que requer menor energia para ocorrer é a fusão entre deutério e trítio. • Vantagens da energia nuclear: não gera gases que agravam o efeito estufa, requer pequena área para sua instalação e não depende da sazonalidade climática. • Desvantagens da energia nuclear: alto custo de implantação, produção de impactos ambientais devido ao aquecimento de ecossistemas aquáticos pela água de resfriamento dos reatores. REAÇÕES NUCLEARES @vestibularesumido 52 • O carbono é tetravalente, de acordo com o Modelo do Octeto, ele deve formar quatro ligações covalentes. • O carbono é dotado da capacidade de se ligar a elementos eletropositivos, como o hidrogênio, e a elementos eletronegativos, com o oxigênio. • Carbono assimétrico: quando o carbono está ligado a quatro grupos distintos. QUÍMICA ORGÂNICA @vestibularesumido 53 • Aromaticidade: é a estabilidade especial dos compostos devido à conjugação cíclica de ressonância. • Principais características: alto grau de insaturação, excepcional estabilidade (baixos calores de hidrogenação e de combustão), geometria molecular plana, nuvens cíclicas de elétrons pi deslocalizados abaixo e acima do plano da molécula, etc. • Nomenclatura: é utilizado obenzeno como nome de origem e os substituintes como prefixos. Ex.: • Benzenoides: possuem moléculas com dois ou mais anéis benzênicos condensados. Macete: quando for polinuclear condensado, o número de ligações pi serão iguais a metade do número de carbonos. • O petróleo é um óleo escuro formado por uma mistura complexa de substâncias, principalmente hidrocarbonetos. O petróleo tem origem fóssil, e nas refinarias, os componentes do óleo bruto são separados em frações pelo processo denominado destilação fracionada. Esse combustível fóssil também pode ser submetido a processos químicos como o craqueamento, um processo que as moléculas maiores são convertidas em outras menores por simples aquecimento ou aquecimento na presença de catalisadores. O craqueamento é usado para melhorar a qualidade da gasolina produzida por destilação fracionada e para obter matérias-primas importantes para a indústria, como o etileno, utilizado na fabricação de polímeros plásticos. COMPOSTOS AROMÁTICOS @vestibularesumido 54 • Podem ser considerados, sob o ponto de vista teórico, como derivados da água. • Álcool: hidroxila ligada a um carbono saturado. - classificação: 1. quanto ao número de hidroxilas - monoálcool (1OH), diálcool (2OH), triálcool (3OH), poliálcool (+ de 3OH). 2. quanto ao tipo de carbono a que a hidroxila se encontra ligada - primários (OH em C primário), secundários (OH em Csecundário), terciários(OH em Cterciário). - a hidroxila tem prioridades sobre insaturações e sobre grupos orgânicos. - nomenclatura: substitui a terminação“o" do hidrocarboneto de origem por “ol”. - nomenclatura usual: álcool + -ico- propriedades: P.F. e P.E. maiores do que os hidrocarbonetos, bastante polar e as moléculas dos álcoois são capazes de realizar ligações de hidrogênio. - os álcoois são usados em perfumaria, bebidas alcoólicas, combustíveis, produtos de limpeza, aditivos em alimentos, etc. • Fenol: hidroxila ligada a um carbono de um anel aromático. - nomenclatura: usa-se a palavra fenol como nome base, precedido pelos nomes dos substituintes. Nos polifenóis pode-se usar o prefixo hidróxi. - propriedades: o fenol comum é pouco solúvel em água, se ioniza em solução aquosa, originando soluções ligeiramente ácidas, já que são ácidos fracos. Além disso, um fenol é capaz de agir com bases inorgânicas fortes, como o NaOH, originando sal e água. - os fenóis são utilizados na fabricação de resinas, de corantes e de explosivos, e também são antissépticos. ÁLCOOIS, FENÓIS E ÉTERES • Éter: oxigênio entre carbonos. - nomenclatura: se inicia a partir do nome do radical (cadeia de menor número de carbonos) com a terminação oxi, adicionando-se o nome do hidrocarboneto de origem (cadeia de maior no de carbonos).- nomenclatura usual: inicia-se com a palavra éter, seguida dos nomes dos radicais (em ordem de complexidade), colocando-se no radical mais complexo a terminação -ílico. - propriedades: propriedades físicas mais parecidas com os hidrocarbonetos do que as dos álcoois e fenóis. E não há possibilidade de formação de ligações de hidrogênio, apenas dipolo-dipolo ou dipolo induzido. - os éteres são utilizados na fabricação de seda artificial, em perfumarias, medicina, anestésicos, medicamentos e como óleos, gorduras e resinas. @vestibularesumido 55 • Cetonas: apresentam C=O - a nomenclatura de uma cetona é idêntica à de um hidrocarboneto; apenas devemos substituir a terminação -o do hidrocarboneto pela terminação -ona. - nomenclatura usual: nomes, em ordem alfabética ou de complexidade, dos radicais ligados à carbonila e, em seguida, adiciona-se o termo cetona. • Propriedades físicas e químicas de aldeídos e cetonas: as moléculas dessas funções não realizam ligações de hidrogênio entre si. Possuem pontos de ebulição menores que os de álcoois homólogos e maiores que os éteres com o mesmo número de carbonos na cadeia. • Os aldeídos são utilizados como desinfetantes, matéria prima para produção de medicamentos e na produção de plásticos, corantes e perfumes. Já as cetonas, são utilizadas na preparação da seda, de medicamentos e como solventes. ALDEÍDOS E CETONAS @vestibularesumido 56 Nomenclatura IUPAC: idêntica à de um hidrocarboneto; apenas deve-se iniciar o nome do composto com a palavra ácido seguida do nome da cadeia principal e substituir a terminação -o do hidrocarboneto pela terminação -oico. Os ácidos são usados nas sínteses de corantes, em perfumes, na confecção de estampas, na alimentação, na fabricação de acetona, etc; eles apresentam fontes naturais, como óleos, ésteres, gorduras, ceras, etc. Sais de ácidos carboxílicos: são derivados de ácidos carboxílicos obtidos por reações de neutralização com bases inorgânicas. ÁCIDOS E SAIS CARBOXÍLICOS @vestibularesumido 57 • São compostos derivados dos ácidos carboxílicos obtidos pela substituição do hidrogênio da carboxila por um radical carbônico. A reação entre um ácido carboxílico e um álcool (reação de esterificação) é uma das mais importantes para a obtenção dos ésteres. Tais compostos possuem o grupamento funcional carboxi. • Nomenclatura IUPAC: deve-se apenas substituir a terminação -ico do ácido carboxílico pela terminação -ato seguida da preposição de e do nome do radical ligado ao oxigênio. • Reação de esterificação: essa reação consiste em uma desidratação intermolecular entre uma molécula de ácido carboxílico e uma molécula de álcool, catalisada por ácidos inorgânicos fortes e concentrados. Para aumentar o rendimento da reação, deve-se, à medida que a água se forma, eliminá-la do sistema. A reação de esterificação no sentido inverso é denominada hidrólise. • Reação de transesterificação: consiste na reação entre um éster e um álcool catalisada por ácidos ou bases fortes, que origina um novo éster e um novo álcool. Ex.: obtenção do biodiesel. • Aplicações dos ésteres: doces, balas, refrigerantes e fabricação de xaropes, já que imitam o sabor e o odor de frutas. Na natureza, os ésteres são encontrados em essências de frutas, óleos e gordura animais e vegetais. ÉSTERES @vestibularesumido 58 AMINAS, AMIDAS E OUTRAS FUNÇÕES ORGÂNICAS • Aminas: são compostos derivados da amônia e são compostos de maior caráter básico na Química Orgânica. Não possuem oxigênio em sua fórmula. - nomenclatura IUPAC: é formada pelos nomes dos grupos ligados ao átomo de hidrogênio + terminação amina. - aplicações das aminas: utilizadas na vulcanização da borracha,na fabricação de sabões, na preparação de corantes e na produção de medicamentos. Na natureza, as aminas são extraídas de vegetais e produzidas pela decomposição de cadáveres. • Amidas: é constituído por um átomo de nitrogênio ligado a uma carbonila. Apesar de possuírem um átomo de oxigênio em seu grupo funcional, as amidas são consideradas compostos nitrogenados. - nomenclatura IUPAC: escreve-se a letra N seguida do nome dos grupos ligados ao nitrogênio, em ordem de complexidade. - aplicações das amidas: para a fabricação de poliamida e o náilon. • Nitrocompostos: são compostos que apresentam o grupamento nitro (-NO2) ligado a átomo de carbono. - nomenclatura IUPAC: nitro + a nomenclatura do hidrocarboneto de origem. - aplicação dos nitrocompostos: utilizados na fabricação de explosivos, como o trinitrotolueno (TNT). • Nitrilas: são compostos derivados do ácido cianídrico, HCN, pela substituição de um átomo de H por grupos carbônicos alquila ou arila. - nomenclatura usual: é formada pelo nome do grupo funcional cianeto seguido da preposição ‘de’ e do nome do grupo alquila ou arila ligado a esse grupamento funcional. • Isonitrilas ou carbilaminas: são compostos derivados do ácido isocianídrico, HCN, pela substituição de um átomo de H por grupos carbonos alquila ou arila. - nomenclatura usual: isocianato seguido de preposição ‘de' e do nome do radical alquila ou arila ligado a esse grupamento funcional. • Anidridos: são compostos obtidos da desidratação intermolecular (acíclicos) ou intramolecular (cíclicos) dos ácidos carboxílicos. - nomenclatura IUPAC: trocando-se a palavra acido pela palavra anidrido. • Tioéteres ou sulfetos: podem ser considerados compostos derivados dos éteres pela substituição do átomo de oxigênio pelo átomo de enxofre. - nomenclatura usual: sulfeto + grupos alquila ou arila + ílico. • Cloreto de ácidos: compostos derivados dos ácidos carboxílicos por substituição da hidroxila por cloro. - nomenclatura IUPAC: cloreto seguido da preposição ‘de' e substituir a terminação -ico do ácido carboxílico de origem pela terminação -ila.• Compostos halogenados ou haletos orgânicos: possuem pelo menos um halogênio ligado diretamente a um carbono da cadeia carbônica. - nomenclatura IUPAC: é a mesma do hidrocarboneto de origem. - aplicações dos compostos halogenados: produção industrial de plásticos (PVC), medicamentos, inseticidas, etc. • Ácidos sulfônicos: derivados do ácido sulfúrico pela substituição de um grupamento hidroxila (-OH) por um grupamento orgânico. - nomenclatura IUPAC: ácido+mesmaque a de um hidrocarboneto + sulfônico. • Tiálcoois ou tióis: -tio indica a substituição de um átomo de oxigênio por um enxofre. Grupo funcional -SH. - nomenclatura IUPAC: terminação -tiol; - nomenclatura usual: mercaptana ou hidrogenossulfeto. @vestibularesumido 59 • É a propriedade que alguns compostos apresentam por possuírem a mesma fórmula molecular, porém fórmulas estruturais diferentes. • Isomeria de função: os isômeros possuem grupos funcionais diferentes. • Isomeria de cadeia:os isômeros pertecem à mesma função e têm cadeias carbônicas diferentes. • Isomeria de posição: os isômeros pertencem à mesma função, têm cadeias iguais e diferentes localizações de insaturações, grupos funcionais ou ramificações. • Isomeria de compensação ou metameria: pertencem à mesma função é apresentam grupos diferentes ligados ao heteroátomo. • Tautomeria: ocorre devido à migração de um átomo(normalmente de hidrogênio),dentro da molécula de um determinado composto, ocasionando a alteração do grupo funcional. ISOMERIA PLANA @vestibularesumido 60 Isomeria Geométrica Cis-Trans: para ocorrer, é necessário que haja a presença de dupla ligação entre carbonos e os ligantes a um dos carbonos da dupla ligação sejam diferentes entre si (estes podem ser iguais aos ligantes do outro carbono). Isomeria Óptica: cujos isômeros ópticos ou substâncias opticamente ativas, ao serem atravessados pela luz polarizada, têm a propriedade de desviar o seu plano de vibração. Diremos que a substância é opticamente ativa se for capaz de desviar o plano de luz polarizada para a direita (dextrógira) ou para a esquerda (levógira). Esses, apresentam o mesmo ângulo de desvio do plano da luz polarizada, porém em sentidos diferentes. Carbonos assimétricos (quirais) apresentam isomeria óptica. Mistura racêmica: os isômeros “d" e “l” serão originados na mesma proporção e essa mistura não apresenta atividade óptica. Em isomeria óptica que apresenta mais de um carbono assimétrico: n = número de carbonos assimétricos. A propriedade física que distingue os enantiômeros é o desvio do plano da luz polarizada. As propriedades físicas, densidade e temperatura de fusão e ebulição são iguais. ISOMERIA ESPACIAL @vestibularesumido 61 • As principais propriedades físicas dos compostos orgânicos são temperaturas de fusão e de ebulição, volatilidade e solubilidade. • Quanto mais intensas forem as interações intramoleculares, mais elevadas serão as temperaturas de fusão e ebulição. HIDROCARBONETOS • Apresentam polaridade muito baixa. • À medida que o composto fica mais ramificado, ele se torna mais esférico e, assim, a superfície de interação entre suas moléculas diminui, causando também um decréscimo na intensidade das interações moleculares, e portanto, na temperatura de ebulição. COMPOSTOS OXIGENADOS • Quanto mais intensos forem os dipolos elétricos, maior será a atração entre as moléculas e mais intensas serão as interações entre elas. • A substância cujas moléculas apresentam maior cadeia carbônica apresentará interações do tipo instantâneo - dipolo induzido mais intensas e sua temperatura de ebulição também será maior. • As interações intermoleculares razoavelmente intensas são denominadas ligações de hidrogênio e são responsáveis pela temperatura de ebulição razoavelmente alta pelo álcool. OBS: as interações do tipo ligações de hidrogênio são responsáveis por elevar a temperatura de ebulição quando as substâncias a serem comparadas apresentarem moléculas de volumes similares, mas polaridades diferentes. PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS VOLATILIDADE • Um líquido é volátil quando ele vaporiza com grande facilidade. • Quanto mais fracos forem as interações intermoleculares em um líquido, maior será a tendência de escape de suas moléculas (a volatilidade) e menor será a temperatura de ebulição. SOLUBILIDADE • À medida que a cadeia carbônica aumenta, as interações do tipo dipolo instantâneo - dipolo induzido presentes na substância também se intensificam. • Como consequência, as moléculas de água, embora ainda sejam passíveis de estabelecer ligações de hidrogênio com o álcool não são capazes de envolver as moléculas do composto. • Dessa forma, a solubilidade diminui. @vestibularesumido 62 TEORIA DE BRÖNSTED-LOWRY • Nessa teoria o ácido é uma substância capaz de doar prótons. • E a base é a substância receptora de prótons. TEORIA DE LEWIS • Nessa teoria os ácidos são substâncias “aceptoras” de pares eletrônicos em uma ligação coordenada. • E bases são substâncias “doadoras” de pares eletrônicos em uma ligação coordenada. TEORIAS ÁCIDO-BASE MODERNAS PROPRIEDADES GERAIS DE ÁCIDOS E BASES • ÁCIDOS: - Sabor azedo; - Sofrem ionização em solução aquosa; - São compostos moleculares e mantém a fenolftaleína incolor. • BASES: - Sabor cáustico (adstringente); - Sofrem dissociação iônica em solução aquosa; - São compostos iônicos e mantém a fenolftaleína vermelha. TEORIA ÁCIDO-BASE DE ARRHENIUS • Não consegue explicar o comportamento de substâncias ácidas e básicas em meio não aquoso. • Está restrita a substâncias que possuem hidrogênio na sua constituição. @vestibularesumido 63 • A força de um ácido é expressa em função da sua constante acidez (Ka). Quanto maior for o Ka, mais forte será o ácido. De modo geral, pode-se dizer
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